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干貨來了-全生物降解PBAT合成工藝解析
專欄：行業(yè)新聞
發(fā)布日期：2021-11-30
閱讀量：19291
作者：HAN LI
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PBAT制備工藝從酯化的方式來說，PBAT的制備有三種酯化方式：共酯化、分酯化和串聯(lián)酯化。而兩步法只需縮聚成熔指60-80的低分子量PBAT，再用擴(kuò)鏈劑提高分子量，而擴(kuò)鏈劑反應(yīng)時(shí)間較縮聚要短，通常只需要3~4小時(shí)。

PBAT作為目前全世界產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的全生物降解塑料，是怎么生產(chǎn)出來的？它的制備工藝有哪些，常用的是哪種？行業(yè)人士常說的一步法與兩步法是怎么區(qū)分的，各自有什么優(yōu)勢？本文將對PBAT的生產(chǎn)工藝及各自特點(diǎn)進(jìn)行詳解。

什么是PBAT？


PBAT是一種脂肪族-芳香族共聚酯，全名為聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯，即英文Poly (butyleneadipate-co-terephthalate)的簡寫，即其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

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從化學(xué)結(jié)構(gòu)式可知，PBAT是己二酸丁二醇酯(BA)和對苯二甲酸丁二醇酯(BT)的共聚物。兼具PBA(聚己二酸丁二醇酯)和PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)的特性，既有較好的力學(xué)性能，又有較高的延展性和斷裂伸長率，還具有優(yōu)良的生物降解性。

PBAT具有良好的成膜性，可在各種用途中替代傳統(tǒng)高密度聚乙烯薄膜材料，如購物袋、保鮮膜、地膜等。

PBAT可通過吹塑成型、擠出成型和注射成型進(jìn)行加工，廣泛應(yīng)用于塑料薄膜、包裝、片材及發(fā)泡材料的生產(chǎn)。

PBAT制備工藝


從酯化的方式來說，PBAT的制備有三種酯化方式：共酯化、分酯化和串聯(lián)酯化。制備流程圖及主要工藝參數(shù)如下圖1、圖2、圖3所示。
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市場上一般采用第1種和第2種，其中第2種酯化方法——分酯化較為主流，第三種酯化方法少見使用。但這三種酯化方法，并不是區(qū)分一步法和兩步法的標(biāo)準(zhǔn)。
從酯化后的步驟來說，PBAT的制備又可分為一步法和兩步法。
一步法：
傳統(tǒng)的五釜一步法，以意大利Novamont公司為代表，優(yōu)點(diǎn)是相對簡單，設(shè)備投入較低。
兩步法：
兩步法以德國巴斯夫為代表，與一步法的反應(yīng)過程是一樣的，區(qū)別在于縮聚的時(shí)間長短及后續(xù)是否通過擴(kuò)鏈劑來提高分子量。一步法是直接縮聚成高分子量的PBAT，兩步法則是先縮聚成低分子量的PBAT樹脂，再加入擴(kuò)鏈劑，最終制成高分子量的PBAT，因此兩步法在縮聚步驟所需時(shí)間更短。

一步法VS兩步法


相對于一步法，兩步法的優(yōu)勢明顯：
1、兩步法制備的PBAT物理性能更好，抗老化性能明顯增強(qiáng)。
2、一步法需要縮聚成分子量10萬以上、熔指3-5的高分子量PBAT，需要反應(yīng)較長的時(shí)間，通常需要6~7小時(shí)。
而兩步法只需縮聚成熔指60-80的低分子量PBAT，再用擴(kuò)鏈劑提高分子量，而擴(kuò)鏈劑反應(yīng)時(shí)間較縮聚要短，通常只需要3~4小時(shí)。

兩步法的反應(yīng)時(shí)間總體比一步法短，也因此同樣大小的反應(yīng)釜，兩步法的產(chǎn)能要比一步法高。

兩步法的特點(diǎn)：

1、設(shè)備需要從國外進(jìn)口，因此設(shè)備投入會比一步法要高一些。
2、擴(kuò)鏈過程中存在技術(shù)難點(diǎn)：擴(kuò)鏈劑與PBAT的分散性問題不好解決，如果擴(kuò)鏈劑分散不均勻，會出現(xiàn)部分PBAT熔指高，部分熔指低的情況。



3、巴斯夫的兩步法自帶擴(kuò)鏈劑，可以降低PBAT改性成本。這主要是因?yàn)?，巴斯夫的擴(kuò)鏈劑可以多次使用，且活性幾乎不會損失，這一點(diǎn)與其他的一次性擴(kuò)鏈劑不同。
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