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生物基呋喃二甲酸聚酯产业化开发项目

项目简介

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),俗称涤纶树脂,是最主要的聚酯,广泛应用于化纤、包装材料、工程塑料等领域,全球年产量在7000万吨左右,其中中国4000多万吨。PET的原料对苯二甲酸(TPA)完全依赖石化产品对二甲苯(PX),而中国的PX供不应求,40%左右依赖进口,同时由于国内民众对于PX项目的抵制,导致近年来我国 PX 项目发展缓慢,难以摆脱PET产业链受国外企业压榨的局面。 生物基高分子材料以可持续的生物质及其平台化合物为原料,既可降低对石化资源的消耗,又可降低CO2的排放。因此,以生物质资源开发能替代PET的生物基聚酯,不仅能解决我国PET行业受国外企业压榨的局面,同时也有利于节约石化资源和保护环境。近几年随着人们对于石油危机和环境保护意识的增强,具有可持续性的生物基高分子材料包括生物基聚酯得到了快速发展。然而目前对于生物基聚酯的研究,主要集中于聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸(PHA)和聚丁二醇丁二酸酯(PBS)等可降解聚酯,由于分子结构中缺乏刚性芳香环结构,其力学性能(如强度、模量、抗蠕变等)与耐热性能(如玻璃化转变温度(Tg )、热变形温度等)均明显低于PET,严重限制了它们的应用范围。因此,合成含刚性芳香环的生物基单体和聚酯意义重大。通过淀粉或糖类规模化制备生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的技术正在不断突破,价格有望接近于石油基的对苯二甲酸。相对于石油基的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)而言,基于FDCA的聚呋喃二甲酸乙二 醇酯( o PEF)具有更高的玻璃化转变温度(87 C)和更好的气体阻隔性(对CO2和O2的阻隔性比PET提高了6-14倍),这使得生物基PEF被认为是PET理想的替代品之一。因此,可口可乐、BASF、Avantium等公司都将PEF的商业化作为重点开发产品。我国PET产量接近5000万吨/年,占全世界70%左右,但附加值一直比较低,而PEF技术与国际化工巨头处于齐头并进的状态, PEF(共)聚酯生产及应用示范项目,十分有利于我国聚酯行业的转型升级。

技术优势

通过淀粉或糖类规模化制备生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的技术正在不断突破,价格有望接近于石油基的对苯二甲酸。相对于石油基的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)而言,基于FDCA的聚呋喃二甲酸乙二 醇酯( o PEF)具有更高的玻璃化转变温度(87 C)和更好的气体阻隔性(对CO2和O2的阻隔性比PET提高了6-14倍),这使得生物基PEF被认为是PET理想的替代品之一。因此,可口可乐、BASF、Avantium等公司都将PEF的商业化作为重点开发产品。我国PET产量接近5000万吨/年,占全世界70%左右,但附加值一直比较低,而PEF技术与国际化工巨头处于齐头并进的状态,PEF(共)聚酯生产及应用示范项目,十分有利于我国聚酯行业的转型升级。

知识产权

ZL201410787166.2 一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法

CN201610831213.8 一种生物基高分子化合物及其制备方法

CN201710021911.6 一种2,5-呋喃二甲酸或其酯化物的制备方法

CN201811000455.8 生物基呋喃二甲酸聚酯及其制备方法

应用市场

1、PEF食品包装瓶: (1)饮料瓶:PEF具有更加优异的阻隔性能,O2阻隔性比PET提高6.8倍,CO2阻隔性比PET提高14.1倍,可大幅度提升饮料的新鲜程度和货架期。 (2)塑料啤酒瓶:目前开发的PEF共聚物玻璃化转变温度 84°C,CO2阻隔性能比PET提高5.2倍,O2阻隔性能比PET提高3.2倍,主要性能指标满足塑料啤酒瓶的技术要求,价格将远低于PEN,有望真正实现塑料啤酒瓶的制造。 (3)罐头果酱瓶:PEF因阻隔性的大幅度提高,有望实现罐头、果酱等食品的塑料包装。 2、PEF阻隔膜:生物基PEF阻隔膜因对O2的阻隔性比PET提高6.8倍,可以大幅度降低食品防腐剂的添加量,甚至不加。因此,PEF包装膜有望更好的解决这一问题。 3、PEF纤维: (1)服装用纺织材料:PEF纤维结构独特、强度较高、较好的弹性恢复性和卷曲持久性,非常适合作T恤或内衣的原料。 (2)家用纺织材料; (3)产业用纺织产品领域:PEF纤维具有强度高、耐用性好、不易燃、抗紫外线等优点。

合作模式

技术开发、技术转让、技术许可、产业化

主要研究人员

朱锦,博士,研究员,博士生导师。 2014年获全国优秀科技工作者,2013年浙江省“十佳优秀科技工作者”。发表研究论文150多篇, 他引3500多次。已获得中国、美国授权专利70多项。 刘小青,博士,研究员,博士生导师。 入选宁波市首批“3315”人才计划,中国科学院青年创新促进会优秀会员。主要从事生物基热固性树脂及其复合材料、生物基聚酯合成及生物基胶黏 剂的产业化研究。发表SCI论文70余篇,他引2400余次;主编专著1本,授权专利30项。 王静刚,博士,高级工程师,硕士生导师。 中科院宁波材料所“关键人才”。长期从事生物 基芳香族平台化合物及高性能生物基高分子材料的合成与产业化开发,共发表相关学术论文40余 篇,申请及授权发明专利47项。

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