PBS類(lèi)聚酯是以脂肪族二酸和二醇為原料,經(jīng)縮聚反應(yīng)合成的一類(lèi)脂肪族聚酯,其代表PBS即以丁二酸和丁二醇為原料合成。20世紀(jì)90年代,日本的昭和高分子公司首先采用異氰酸酯作為擴(kuò)鏈劑,與二酸二醇經(jīng)縮聚反應(yīng)合成的低分子量聚酯反應(yīng),制備出高分子量的聚合物,PBS類(lèi)聚酯才開(kāi)始作為新型生物降解塑料引起了廣泛的關(guān)注。
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由丁二酸和丁二醇經(jīng)縮合聚合而成,樹(shù)脂呈乳白色,無(wú)嗅無(wú)味,容易被自然界的多種微生物或動(dòng)植物體內(nèi)的酶分解、代謝,終分解為二氧化碳和水,是典型的可完全生物降解聚合物材料。具有良好的生物相容性和生物可吸收性;密度1.26g/cm3,其熔點(diǎn)為114℃,根據(jù)分子量的高低和分子量分布的不同,其結(jié)晶度可在30~45%之間。
PBS于20世紀(jì)90年代進(jìn)入材料研究領(lǐng)域,并迅速成為可廣泛推廣應(yīng)用的通用型生物降解塑料研究熱點(diǎn)材料之一,耐熱性能好,熱變形溫度和制品使用溫度可以超過(guò)100℃。其合成原料來(lái)源既可以是石油資源,也可以通過(guò)生物資源發(fā)酵得到,PBS是生物降解塑料材料中的佼佼者。
PBS可以用做垃圾袋、包裝袋、化妝品瓶、各種塑料卡片、尿布、農(nóng)用材料及藥物緩釋載體基質(zhì)等;還有其它涉及到環(huán)境保護(hù)的各種塑料制品,如土木綠化用網(wǎng)、膜等。可用于包裝、餐具、化妝品瓶及藥品瓶、一次性醫(yī)療用品、農(nóng)用薄膜、及化肥緩釋材料、生物醫(yī)用高分子材料等領(lǐng)域。
PBS因其卓越性能成為具產(chǎn)業(yè)化前景的可完全生物降解塑料。其實(shí)到目前為止,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的可完全生物降解塑料已經(jīng)從當(dāng)初單純的聚羥基脂肪酸酯(PHB),擴(kuò)展到聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)和脂肪族二元醇酸聚酯(PBS)等。
而PBS能夠從眾多可完全生物降解塑料中脫穎而出,終入圍國(guó)家科技部“十一五”規(guī)劃,取決于PBS所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。 PBS正式入圍國(guó)家科技部“十一五”規(guī)劃,成為國(guó)家層面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化的可完全生物降解塑料。這是PBS得到業(yè)界普遍認(rèn)可之后,首次得到政府層面的正式認(rèn)可。據(jù)悉,國(guó)家科技部將在今年年底提前啟動(dòng)可完全生物降解塑料產(chǎn)業(yè)化“十一五”專(zhuān)項(xiàng)。
在可完全生物降解的聚酯材料中,PBS的綜合性,可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析:
首先,PBS類(lèi)聚酯具有很好的綜合性能。PBS類(lèi)聚酯不僅力學(xué)性能可以滿(mǎn)足通用塑料的使用要求,而且PBS類(lèi)聚酯只有在堆肥等接觸微生物的條件下才降解,在正常儲(chǔ)存和使用過(guò)程中性能非常穩(wěn)定。
第二,PBS的加工性能非常好,可在通用加工設(shè)備上進(jìn)行各類(lèi)成型加工,是目前通用型降解塑料中加工性能好的,這一點(diǎn)對(duì)降解塑料的應(yīng)用是至關(guān)重要的。
第三,PBS系列聚酯具有出色的耐熱性能。PBS是完全可生物降解聚酯中耐熱性能好的品種,熱變形溫度接近100℃,改性后可超過(guò)100℃,滿(mǎn)足日常用品的耐熱需求,可用于制備冷熱飲包裝和餐盒。這一點(diǎn)比聚乳酸有優(yōu)勢(shì)。聚乳酸的加工穩(wěn)定性和產(chǎn)品的耐熱性不是很理想。
第四,PBS類(lèi)聚酯具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。它以脂肪族二元酸、二元醇為主要原料,規(guī)模生產(chǎn)后,價(jià)格可以達(dá)到PET聚酯的水平。相關(guān)原料還可通過(guò)奶酪制造中的副產(chǎn)物乳清,天然多糖葡萄糖、果糖、乳糖、麥芽糖、甘露糖醇、甘露糖、蔗糖、木糖和纖維素二糖等自然產(chǎn)物通過(guò)生物發(fā)酵途徑生產(chǎn)出的丁二酸、丁二醇,不僅現(xiàn)實(shí)來(lái)自自然,回歸自然的綠色循環(huán)生產(chǎn),還有望進(jìn)一步大幅度地降低原料成本。
第五,PBS類(lèi)聚酯生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化。PBS聚酯可通過(guò)對(duì)PET、PBT聚酯設(shè)備略作改造進(jìn)行生產(chǎn),目前我國(guó)聚酯設(shè)備生產(chǎn)能力嚴(yán)重過(guò)剩,改造生產(chǎn)PBS為過(guò)剩的聚酯設(shè)備提供了新的機(jī)遇。
第六,PBS類(lèi)聚酯用途極為廣泛。它可以用于包裝領(lǐng)域,如包裝薄膜、餐盒、化妝品瓶及藥品瓶、電子器件包裝等;還可用于一次性器具,如一次性餐飲用具、一次性醫(yī)療用品等;另外,它還可以被用于農(nóng)用領(lǐng)域,如農(nóng)用薄膜、及化肥緩釋材料等;后,它還可以用于醫(yī)用領(lǐng)域,如生物醫(yī)用高分子材料。