生物基聚酯纤维合成工艺 [复制链接]

生物基聚酯纤维

Antistaticpolyesterfunctionalfiber

目录

01

发展概况

02

新型加工方法

03

总结与展望

04

参考文献

发展概况

目前，使用生物基乙二醇（MEG）单体和化石基对苯二甲酸（TPA）制得的30%生物基PET已进入市场并在包装等领域得到应用。与此同时，替代型生物基PX-TPA单体技术的研究与开发也取得了巨大进展，%生物基PET有望在未来成为产能最大的生物基聚合物。现阶段，生物基聚合物的制备方法大致有以下3种途径。

天然聚合体

即通过天然聚合物改性，制备以淀粉、纤维素为原料的生物基聚合物。

生物质

以纤维素与淀粉为原料，采用生物催化过程，完成新单体如乳酸（LA）、2，5-呋喃二甲酸（FDCA）聚合过程而得到全新的聚合物

光合成

通过光合成工艺直接进行制备聚合物材料，原料取材于CO2，具有丰富易得、价廉、安全、不易燃和不氧化等特征。

BioForm-PX技术

BioForm-PX工艺的技术特征主要包括以下4个方面：采用无机催化系统，工艺条件温和；能效高；原料适应性强，可使用常规糖料，亦可使用非粮食糖料；与传统聚酯设备和基础设施的兼容性好。该技术取材于可再生资源，制品具有可回收再利用特点。随着原料供给的差异，生产过程中的CO2排放量也不尽相同。与化石基PX相比，以玉米糖、甜菜、甘蔗为原料加工生物基PX，温室气体排放量（GHG）可分别降低30%、35%、55%。

Virent公司开发的BioForm-PX技术旨在生产%生物基PET，研究初期使用玉米、甘蔗和甜菜做原料，目前其原料结构已转向非粮食生物质如甘蔗渣、玉米秸秆和草料等，原料供给摆脱了农作物生长周期的影响。利用BioForm-PX技术生产生物基TPA单体并制备生物基PET的生产工艺过程如图所示。

生物质催化转换

Bio-TcatTM技术

Anellotech等5家企业联合开发了生物基PET生产技术“Bio-TcatTM”（热催化生物质转化技术），可利用非粮食生物质资源即松木片为原料，采用热催化转化系统制备生物基PX及生物基PET。用该技术开发的%生物基聚酯已供给三得利（Santory）公司用作食品与饮料包装材料。其生物基PET制备工艺如图所示。

Bio-TcatTM工艺生产效率高，原料适用性强，因此具有很好的成本竞争优势。目前，其使用的生物质原料成本约为60美元/t（碳氢含量为54%，折算后C＋H价格约为美元/t），低于糖原料的美元/t（碳氢含量47%，折算后C＋H价格约为美元/t）和纤维素糖的美元/t（碳氢含量47%，折算后C＋H价格约为美元/t）。生命周期评价（LCA）结果显示，该项技术生产过程的GHG较之于传统化石基PET生产工艺要低70%。采用Bio-TcatTM技术，Anellotech建设了年生产能力为4万t的生物基混二甲苯（BTX）商业化生产工厂，自年投产以来已进入h连续运转状态；其第2座商业化生产装置，即产能为20万～25万t/a的生产工厂也已在建设中。

YXY技术

YXY技术初期选用的原料主要是玉米、甘蔗和甜菜，目前已转为非粮食生物质，如玉米秸秆等农业废弃物及废纸类等。年，5万t/a产能的FDCA商业化工厂已在BASF（巴斯夫）公司运转。商业化生产中，3.5t植物糖约可产出1t生物基PX,PEF的成本为～美元/t。目前，其产能达50万t/a的FDCA/PEF生产工厂也已在建设中，预计—年间可实现批量生产并投放市场。

荷兰Avantium公司开发的YXY技术使用植物糖为原料，通过两步法催化工艺将糖转化为FDCA，进而制备PEF。YXY技术的灵活性表现在FDCA中间体可通过催化制备生物基聚酰胺（PA）、生物基聚氨酯产品。鉴于FDCA和TPA结构的相似性，FDCA经催化亦可转换成TPA而用于生物基PET生产。如图所示。

新型聚酯PEF热稳定性好，机械性能优异，拉伸模量是普通PET的两倍，对水汽的屏蔽性比PET树脂高2倍，对氧要高出10倍，对CO2则高出4倍。相比传统PET的生产工艺，PEF生产技术的GHG可降低70%，非再生能源的使用减少了65%。

总结与展望

总结

遵从绿色化学的基本原则,以实现资源的高效替代为目的,突破规模化高效聚合、纺丝及应用的关键技术,进行相关装备的集成及创新,开发具有高性价比的新聚酯纤维[12]。从全开发链、产业链进行创新设计,突出产品特性,突破单体制备、聚合纺丝等关键技术,强化全领域的应用关键技术攻关及推广,降低研发及生产成本,实现高分子应用的快速推进。

展望

进入新世纪后，国外先进的聚酯生产已进入两釜工艺时期，国内基本上仍以四釜五釜技术为主体，相较于两釜工艺，其单位成本要高30%。未来10年，我国庞大的聚酯产业面临着大规模技术改造的现实，同时也不可避免地面临着生物基聚酯的挑战。加大生物基聚酯产品及相关工艺的研发投入，做好技术储备，有助于改变我国聚合物纤维核心技术周期性引进的状况。

参考文献

[1]纪晓寰,孙宾,王鸣义.生物可降解聚酯的技术进展和应用前景[J].纺织导报,(02):13-26.

[2]董奎勇,杨婷婷,王学利,何勇,俞建勇.生物基聚酯与聚酰胺纤维的研发进展[J].纺织学报,,41(01):-.

[3]芦长椿,生物基聚酯的技术现状与趋势[J].纺织导报,(09):57-60.

编辑：王子升

指导老师：张慧慧