生物基碳含量提高到69%！金發(fā)生物推出一種新型生物基塑料——PBSeT

2023-07-31 13:34:21 來源：生物降解材料研究院閱讀量：17924 評(píng)論

導(dǎo)讀：近日，金發(fā)生物公開了一種新型生物基塑料——PBSeT(聚癸二酸–對(duì)苯二甲酸丁二酯)，PBSeT中的SeA是癸二酸，它可以是生物基來源，也可以是石油基來源。

　　【塑料機(jī)械網(wǎng) 科技創(chuàng)新】近日，金發(fā)生物公開了一種新型生物基塑料——PBSeT(聚癸二酸–對(duì)苯二甲酸丁二酯)，PBSeT中的SeA是癸二酸，它可以是生物基來源，也可以是石油基來源。

　　生物基的癸二酸是以天然的蓖麻油為原料制得，石油基的癸二酸是以正癸烷、或環(huán)戊烯為原料制得。金發(fā)生物推出這種新型的降解材料，是使用生物基的癸二酸作為單體，從而使得PBSeT聚合物的生物基碳含量提高到69%。

　　金發(fā)生物4種生物基產(chǎn)品

癸二酸的制作方法

　　癸二酸最早是用蓖麻油加堿干餾獲得，以后發(fā)展了合成方法，目前正在開發(fā)石油正構(gòu)烷烴發(fā)酵制癸二酸的新路線。癸二酸的另一種生產(chǎn)方法是日本旭化成工業(yè)公司開發(fā)的己二酸電解氧化法，與蓖麻油堿解法相比成本較高，故未大規(guī)模生產(chǎn)。

　　（1）蓖麻油裂解法：蓖麻油在堿作用下加熱水解生成蓖麻油酸鈉皂，然后加硫酸酸解生成蓖麻油酸；在稀釋劑甲酚的存在下，加堿加熱到260-280℃進(jìn)行裂解，生成癸二酸雙鈉鹽及仲辛醇和氫氣，裂解物經(jīng)水稀釋后，加熱加酸中和，把雙鈉鹽變成單鈉鹽；再用活性炭脫色，中和液煮沸加酸，使癸二酸單鈉鹽變成癸二酸結(jié)晶析出，再經(jīng)分離、干燥即得成品。原料消耗定額：蓖麻油(工業(yè)品)2100kg/t、硫酸(98)1600kg/t、燒堿(95)1200kg/t、甲酚(工業(yè)品)100kg/t。

　　（2）石油正癸烷發(fā)酵法：利用200#溶劑油或166-182℃餾分中分離制得的正癸烷，以19-2解脂假絲酵母發(fā)酵可制得癸二酸。

　　（3）新環(huán)戊酮法：以鈀鹽-銅或鐵為催化劑，在乙醇、丙醇或其他醇的溶劑中，在40-60℃低溫和常壓的緩和條件下，將環(huán)戊烯用空氣氧化生成環(huán)戊酮，然后用鐵催化劑氧化和二聚而成癸二酸。

　　癸二酸(分子式是C10H18O4)，癸二酸主要用于制造醇酸樹脂、聚酯樹脂和聚氨酯樹脂，從它們可以制造油漆、薄膜或機(jī)械零件。

　　PBSeT的性能和優(yōu)勢(shì)

　　PBSeT是一種新型可生物降解材料，它把癸二酸(C10)引入到PBT鏈段中，兼具脂肪族聚酯和芳香族聚酯的優(yōu)點(diǎn)，既具有良好的熱性能、機(jī)械性能，還具有優(yōu)良的延展性和生物可降解性。

　　常州大學(xué)材料學(xué)院李鑫、田志峰的課題組在2019年的《中國(guó)塑料》雜志發(fā)表了《熱塑性可生物降解 PBSeT 共聚酷的合成及性能研究》論文，對(duì)比PBSeT和PBAT兩個(gè)共聚體系，發(fā)現(xiàn)PBSeT共聚酯體系的拉伸強(qiáng)度(27.2~530MPa)明顯高于PBAT共聚酯體系(5.2~353MPa)；且PBSeT共聚酯體系均具有較高的斷裂伸長(zhǎng)率。因此PBSeT共聚酯具有強(qiáng)而韌的良好力學(xué)性能。

　　該課題組對(duì)剛性單體含量與共聚酯性能間的關(guān)系進(jìn)行了理論探索，同時(shí)合成出一種具體良好機(jī)械性能的新型脂肪族-芳香族共聚酯，進(jìn)一步豐富了聚酯材料的種類。

　　(1) PBSeT的Mw 在178 300~214 277 g/mol 范圍內(nèi)；隨著剛性單體TPA含量的增加，脂肪族- 芳香族共聚的Tm、Tc星現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，其中PBSeT(50:50)結(jié)晶能力最弱；當(dāng)TPA含量由10%增加至90%時(shí)，脂肪族-芳香族共聚酯的Tg 逐漸增加；共聚酯具有較為接近的熱穩(wěn)定性；隨著TPA含量的升高，共聚酯的晶型由PBSe轉(zhuǎn)變?yōu)镻BT；

　　(2) 剛性單體含量較高時(shí)，共聚酯呈現(xiàn)較高的拉伸強(qiáng)度，其中 PBSeT(30:70)的拉伸強(qiáng)度最大，為53.0MPa；PBSeT(50:50)的斷裂伸長(zhǎng)率最大，到達(dá)1040%；PBSeT均為典型的假塑性流體；隨著角頻率增加，共聚酯的復(fù)數(shù)黏度逐漸降低，儲(chǔ)存模量和損耗模量逐漸升高；

　　(3) 黑曲霉菌降解實(shí)驗(yàn)表明，PBSe樣品酶解60d后，質(zhì)量損失率接近55%，酶解最為明顯；隨著TPA單體含量的增加，共聚酯的降解能力大致呈降低的趨勢(shì)。

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