生物基高分子材料是解決我國塑料污染,促進人民健康,建設生態文明和高質量社會發展的關鍵。當前,諸如PLA和PBS的生物基聚合物材料在分子結構中缺乏芳環結構。與石油基聚碳酸酯(PC),聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),尼龍(PA)等相比,熱機械性能較差。面對諸如食品包裝和電子產品之類的水和氧屏障;食品包裝,奶瓶,廚房用具等的耐熱性;大包裝,貨運托盤和其他高強度要求,性能需要提高,并且應用受到嚴格限制。因此,要真正實現塑料的綠色制造,關鍵是開發替代對苯二甲酸(TPA)的生物基芳香族單體。美國的可口可樂,德國的杜邦,德國的巴斯夫,日本的三菱和荷蘭的Avantium等公司都將呋喃二甲酸基共聚酯的商業化作為其主要開發產品。我國的PET年產量接近5000萬噸,約占世界總產量的70%,但附加值一直相對較低。聚乙烯2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)和共聚酯技術與國際化工巨頭處于同一地位。 PEF和呋喃共聚酯生產應用工業化的發展,非常有利于我國聚酯產業的轉型升級。
由淀粉或糖大規模制備生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA)具有與TPA相似的結構,目前是有望取代TPA的生物基芳族單體。其合成技術不斷突破,價格有望接近石油基于TPA。
(1)通過FDCA和乙二醇聚合制備的呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)具有比PET更高的玻璃化轉變溫度(87oC)和更好的阻氣性(對CO2和O2的阻隔性),比PET高6.8-14.1倍。
(2)基于FDCA的高Tg共聚酯,其Tg超過100 oC,可與美國的Eastman Tritan聚酯相媲美,可以解決我國嬰兒奶瓶和廚房用具的關鍵材料瓶頸。
(3)通過將FDCA與己二酸和丁二醇等共聚獲得的可完全生物降解的共聚酯聚呋喃二甲酸-己二酸酯-丁二醇酯(PBAF)。對苯二甲酸-己二酸酯-丁二醇酯(PBAT)具有更好的水和氧阻隔性能,從而改善了農業地膜的保水和水果蔬菜的保鮮。目前,生物基芳香族單體2,5-呋喃二甲酸(FDCA)取代了石油基芳香族單體對苯二甲酸(PTA)和生物基乙二醇,丁二醇,異山梨醇,己二酸等。高阻隔,高耐熱性和可降解呋喃共聚酯的關鍵制備技術和實驗室先導測試。
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