可再生资源聚酯的未来

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当前的技术、社会和经济形势刺激了旨在开发可再生资源材料作为现有化石聚合物替代品的研究。可再生原料有可能提供各种各样的聚合物,就像目前石油化工行业生产的聚合物一样多。

聚酯当然是基于可再生资源的聚合物家族中最有前途的,这得益于其广泛的特性,包括形成纤维的能力,潜在的生物降解性,在某些情况下,生物相容性,以及其广泛的应用(瓶子,纤维,等)和易于检索的生物单体用于其制备。关于后者的观点,许多化学物质从生物质可以获得大量和准备用作聚酯的生产原材料:多糖(e . g .纤维素和半纤维素)、木质素、植物油、有机酸、甘油,软木脂,角质,和许多其他人。

到目前为止,还没有发表过关于可再生资源聚酯的完整综述,因此C. Vilela等人(Polym。化学。(5, 2014 3119)收集了该领域的最新进展。该评估涉及两种聚酯,一种是其性能可以取代来自化石燃料原料的聚合物,另一种是具有完全创新性能的聚酯,可用于新的应用。聚酯根据其化学结构可分为脂肪族和芳香族。

脂肪族聚酯将在相当短的时间内降解,但由于生产成本高和缺乏完全替代传统塑料的适当性能,它们的使用仍然有限。从工业角度来看,这方面最重要的例子是:

  • 从天然单体中提取的PLA,由于其作为PET、聚苯乙烯和聚碳酸酯等从化石燃料食品中提取的聚合物的替代品的潜力,是一种更有前景的工业产品。PLA的主要应用是短期包装,因为它的生物降解时间很短(从1年到4年)。目前,NatureWorks LLC(美国内布拉斯加州布莱尔市)是PLA的主要生产商,商标为Ingeo™。目前研究的重点是改善其某些特定的性能,如低硬度和疏水性,以扩大其应用范围。
  • 聚羟基烷酸酯(PHA)是一类由多种微生物生产的聚合物,作为贮藏材料。多相聚酯是一类重要的聚酯,被认为是传统聚合物的有前途的替代品。最简单和最常用的PHA是聚(3-羟基丁酸)(PHB)。意大利博洛尼亚Bio-On公司目前是商标为Minerv-PHA™的PHA的主要供应商。

芳香族聚酯是研究最多的,在脂肪族聚酯中占有更大的市场份额,主要是由于它们在包装方面的有用特性,如高分子量,熔化温度和玻璃化转变温度,机械性能。芳香族聚酯的重要例子包括热塑性聚酯(PET),然而它的前体是化石的,它抵抗微生物的攻击,在正常环境条件下不可降解。因此,芳香族聚酯领域的重大努力必须以取得以下成果为目标:

(i)使用可再生资源的单体而不是石油化工同类产品获得芳香聚酯;

(ii)改变从石油中提取的芳香族聚酯,使其在化学或生物上可降解。

Aliphatic-aromatic聚酯是介于上述两类之间的一类聚酯,它们目前很受关注,因为它们被认为具有良好的生物降解性和良好的应用性能。
杜邦™从部分可再生资源中释放了基于对苯二甲酸酯的聚酯,称为Sorona®EP PTT,聚(三甲基对苯二甲酸酯),这是符合食品使用的脂肪族芳香族材料。

另一个例子来自可口可乐公司,它使用第一代植物瓶™:一个完全可回收PET瓶,高达30%由植物基材料制成。此外,可口可乐公司,达能和Alpla一起合作共同开发的平台被称为“Avantium”发展的100% biobased PEF瓶聚(ethylene-2 5-furandicarboxylate), 100%可回收的生物聚合物是一种环保的替代瓶子制成的宠物。

未来前景

多年来,人们提出了与可再生资源聚酯有关的各种问题,例如:

1)哪些聚酯可以用可再生资源以具有竞争力的成本生产?

2)来自可再生资源的聚酯是否可以替代化石燃料?

基于可再生资源和一般生物塑料的聚酯生产必须解决的未来挑战是:

原材料的可持续管理;

(2)可持续生产;

(三)取得性能良好的材料;

(iv)削减目前相对于从化石燃料中获得的相应生产成本较高的生产成本。目前,生物原料的成本最高。许多人认为,与生物炼制相关的解决方案是最可行的,以具有竞争力的价格提供这些物质。总的来说,这个概念描述了一个平台,在这个平台上,生物质的转化为一系列产品,包括燃料、化学品和材料。事实上,在化学工业中使用生物质已经成为现实,即使是小规模的。在未来的生物炼制,那些将处理木质纤维素的原料可能会是那些将会有更多的成功,从一个方面,因为原材料的可用性有竞争力的价格(e . g .农产品浪费),另一方面,因为他们没有与之竞争的食品的生产。

结论

因此,促进可再生资源聚酯扩散的中短期途径可分为两步:

  • 制造现有化石聚酯的生物版本;
  • 逐步取代由化石燃料衍生的产品(聚乙烯、聚丙烯、PET),使用可再生的同类产品。

文学

Vilela等.,变异较大。化学。2014年5月,3119

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