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生物可降解材料PBAT_的生产现状及其研究进展

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生物可降解材料PBAT_的生产现状及其研究进展

摘要：生物可降解材料PBAT作为一种环保型塑料，具有优良的生物降解性和生物相容性，在环境保护和可持续发展方面具有广阔的应用前景。本文首先概述了PBAT的生产现状，包括原料来源、生产工艺、产品性能等；其次，分析了PBAT研究进展，重点介绍了PBAT的合成方法、改性技术、应用领域等方面；最后，探讨了PBAT未来发展趋势和挑战，为我国PBAT产业的发展提供参考。

随着全球环境污染问题的日益严重，开发环保型塑料成为我国新材料研究的重要方向。生物可降解材料作为一种替代传统塑料的新型材料，具有生物降解性、生物相容性和环保性等优点，受到广泛关注。聚己内酯（PBAT）作为一种新型生物可降解材料，具有优异的性能和广阔的应用前景。本文旨在综述PBAT的生产现状和研究进展，为我国PBAT产业的发展提供参考。

一、1PBAT的生产现状

1.1原料来源

(1)生物可降解材料PBAT的原料主要来源于可再生资源，其中最为关键的是丁二酸和己二酸。丁二酸是一种重要的有机酸，可通过发酵玉米淀粉、糖蜜等生物质资源生产，具有很高的生物降解性。己二酸则通常通过发酵玉米淀粉、木薯淀粉等原料制备，其生产过程对环境友好，且资源丰富。据统计，全球丁二酸和己二酸的年产量分别达到数十万吨，为PBAT的生产提供了充足的原料保障。

(2)在PBAT的生产过程中，原料的来源和质量直接影响到产品的性能和成本。例如，以玉米淀粉为原料的PBAT，其生产成本相对较低，且产品具有良好的生物降解性和生物相容性。以木薯淀粉为原料的PBAT，则具有较高的热稳定性和力学性能。此外，通过优化发酵工艺和原料配比，可以进一步提高PBAT的性能。以某企业为例，通过对原料进行预处理和优化发酵条件，成功生产出生物降解性能达到90%以上的PBAT产品。

(3)除了传统的生物质资源，近年来，研究者们也在探索利用其他可再生资源生产PBAT。例如，通过发酵纤维素类物质如纤维素、木质纤维素等，可以获得相应的有机酸，进而合成PBAT。这种生产方式不仅原料来源广泛，而且具有很高的环境友好性。据相关研究报道，利用纤维素和木质纤维素生产PBAT的工艺已经取得了一定的进展，有望在未来实现大规模工业化生产。

1.2生产工艺

(1)PBAT的生产工艺主要包括丁二酸和己二酸的合成，以及由这些单体聚合生成PBAT的过程。丁二酸的合成通常采用发酵法，该过程以玉米淀粉、糖蜜等生物质资源为原料，通过微生物发酵生成丁二酸。这一过程具有较高的原子经济性，原料转化率可达90%以上。己二酸的合成方法也类似，通过发酵玉米淀粉等原料，再经过酸化、结晶、干燥等步骤得到己二酸。某知名企业通过优化发酵工艺，其丁二酸和己二酸的生产成本分别降低了20%和15%。

(2)在PBAT的聚合过程中，丁二酸和己二酸作为单体，在催化剂的作用下发生缩聚反应，生成PBAT。这一过程通常在高温、高压条件下进行，聚合温度一般在200-240℃，压力在2-10MPa之间。聚合反应过程中，催化剂的选择对产品的性能有着重要影响。例如，某公司采用新型高效催化剂，使得PBAT的聚合速率提高了30%，同时产品分子量分布更加均匀。此外，为了提高PBAT的性能，还可以在聚合过程中加入一定比例的添加剂，如抗氧化剂、稳定剂等。

(3)PBAT的生产过程中，后处理工艺也是关键环节。主要包括冷却、洗涤、干燥、粉碎等步骤。冷却环节是为了降低聚合物的温度，防止热降解；洗涤环节是为了去除聚合物中的杂质和未反应的单体；干燥环节是为了去除聚合物中的水分，提高产品纯度；粉碎环节是为了使聚合物颗粒达到所需的粒度。某研究机构通过对后处理工艺的优化，将PBAT产品的水分含量控制在0.5%以下，粒度分布均匀，有效提高了产品的质量。此外，后处理过程中产生的废液和废气也需要进行处理，以减少对环境的影响。

1.3产品性能

(1)PBAT作为一种生物可降解材料，具有一系列优异的性能。其生物降解性是其最显著的特点之一，在特定条件下，如堆肥环境，PBAT可以在短时间内被微生物分解，减少环境污染。据测试，PBAT在土壤中的降解时间大约为6个月，在海洋中的降解时间约为12个月，远低于传统塑料。

(2)PBAT的力学性能也表现出色，其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均高于聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等传统塑料。此外，PBAT的透明度和光泽度较高，接近或达到传统塑料的水平，适用于多种包装和工业应用。例如，某品牌食品包装袋采用PBAT材料，不仅提高了包装的美观度，还