一文读懂可降解塑料PGA附国内7大项目规划!ayx爱游戏
栏目:行业动态 发布时间:2023-09-21

  ayx爱游戏2021年7月6日,中国石化贵州50万吨/年PGA(聚乙醇酸)项目一期工程开工仪式在毕节市织金县举行。

  据介绍,为充分发挥贵州资源、区位优势和中国石化技术、市场、管理、人才优势,深化“十四五”期间贵州省与中国石化战略合作,双方于2020年11月25日签订了《全面推进高质量发展战略合作框架协议》。

  根据协议,中国石化在织金县茶店乡规划建设50万吨/年聚乙醇酸(PGA)项目,投资约230亿元。其中,一期建设20万吨/年,总投资约110亿元,预计建成后产品年均销售收入达31.5亿元;二期规划建设30万吨/年,总投资约120亿元。该项目建设注重资源节约、保护生态环境,所有生产装置的工艺技术拟选择先进、物耗能耗低的清洁型技术,将中国石化建成一个环境友好型、特大型的石化企业。

  贵州官方表示,希望双方共同努力,加快推动项目早建成、早投产、早见效,全力将其打造成为贵州“十四五”时期高质量发展标志性、引领性工程。

  聚乙醇酸(PGA) ,又称聚羟基乙酸,是一种单元碳数最少、具有可完全分解的酯结构、降解速度最快的脂肪族聚酯类高分子材料。PGA也是一种热塑性脂肪族聚酯,玻璃化转变温度温度为40℃,熔融温度约为225℃。

  PGA对比与目前市场主流推广的PBAT、PLA等降解塑料而言,PGA目前价格相对比较高昂,其市场供应量较小。

  PGA为全生物降解材料,其降解条件温和,在水和微生物作用下,在自然环境中能实现快速降解,最终降解产物为二氧化碳和水。除此之外,PGA还能在海水中进行降解,其降解产物对人体和环境皆是无害的。

  因其降解性好,降解产物无害,PGA可以用于工业或家庭堆肥,PGA工业堆肥的降解速率与纤维素类似,120天后即可完全降解。另外,PGA的海水降解性能优异,在28天时降解率与纤维素相当,达75.3%。

  此外,PGA还是理想的生物降解诱发剂,通常将PGA与其他材料配合使用,以获得优异的综合性能。比如利用PGA与PLA共混改性材料制备的一次吸管,不但具有耐水,耐油脂,耐高温的特点,其降解性能比纯的PLA产品更优异。

  对于PGA具备良好的生物相容性,它在人体内可降解成水和二氧化碳,因此被广泛应用于医疗外科手术缝合线、骨折内固定、组织工程修复材料及药物控制释放体系等,是当前生物医药高分子的一个重要分支。

  PGA具有极高的机械强度,它的机械性能优于常见的通用塑料和其他的降解塑料,与工程塑料相当。PGA具有较高的结晶度(45%~55%),其力学性能接近ABS等工程塑料,优于一些其他的可降解塑料。

  据此,PGA可配合多种其它高分子材料用于挤出和注射成型,可同其它树脂共混制备聚合物合金材料,优良的机械性能有助于减量化。

  PGA材料具有很好的汽/氧阻隔性能,是综合阻隔性最好的材料之一,其对水汽的阻隔性能较PLA高100倍,这与PE材料类似。

  鉴于PGA优异的阻隔性能,PGA可以广泛用于保鲜包装ayx爱游戏、瓶材等领域。比如将PGA应用于可降解农膜,可以弥补PLA及PBAT等传统降解材料的性能缺陷。这种PGA农膜除了保温保湿作用好以外,该农膜能在土壤中快速降解,因而不会对土壤产生污染,极大解决了农业生产过程中的环保问题。

  PGA可作为二氧化碳和氧气的阻隔层,其对二氧化碳和氧气的阻隔能力比PET 聚酯高1000倍。这种树脂的应用预计可使碳酸饮料和啤酒瓶制造商减少所使用的PET 聚酯20%以上,并且在回收过程中PGA可以快速降解,不会妨碍PET 聚酯的回收利用。

  除此之外,PGA与PLA等传统生物降解材料结合使用,可以有效提升复合材料的阻隔性能及降解性能,既解决了PLA等传统降解材料制品阻隔性能差的问题同时保留产品的全生物降解性,其市场应用前景广阔。

  PGA的生物医学应用主要表现在医用缝合线、药物控释载体、骨折固定材料、组织工程支架、缝合补强材料。

  PGA在生态学上的应用是作为对环境有益的完全可生物降解性塑料取代在塑料工业中广泛应用的生物稳定的通用塑料。PGA主要用作缓释体系,控制除草剂的释放速度。

  使用PGA农用薄膜最明显的优点是不会像现在大量使用的PE和PVC那样造成环境污染,这种薄膜在使用几年后可自动降解,不会污染土地和水源。PGA还可用作林业木材、水产用材和土壤、沙漠绿化的保水材料。

  近年来,日本、美国等发达国家积极开发聚乙醇酸(PGA)、脂肪族聚酯(PCL)等新型石油基可降解塑料。国际上主要通过乙醇酸、乙醇酸酯、乙交酯等原料在催化剂作用下缩聚而成,工艺技术路线以乙交酯开环聚合法为主。

  传统的乙醇酸生产工艺为羟基乙腈酸性水解法,毒性大、成本高,这些因素使得PGA作为一种极具价值的可降解塑料,却一直未能实现大规模生产。

  据了解,中国煤制乙二醇行业的大发展,使草酸二甲酯(DMO)大规模生产PGA成为可行的工艺路线。

  草酸二甲酯(DMO)加氢制乙醇酸甲酯(MG),进而从乙醇酸甲酯(MG)生产聚乙醇酸(PGA)主要有两条工艺路线、乙醇酸甲酯(MG)在催化剂的作用下,经加热脱醇,直接缩聚合成PGA;

  该工艺分预聚合和终缩聚两步进行。预聚合为加压状态,得到低分子量的PGA聚合物,同时将副产物甲醇分离出反应体系并回收甲醇。

  2、乙醇酸甲酯(MG)水解制乙醇酸,乙醇酸制中间产品乙交酯,乙交酯开环聚合成PGA。

  此工艺首先需要将乙醇酸甲酯(MG)水解制乙醇酸溶液,含水的乙醇酸溶液在一定温度和真空度下脱除自由水得到纯乙醇酸。

  第一,与传统材料(如PE、PP、PET等)结合,可以提升材料的阻隔性,改善材料力学性能。第二,与其他降解材料(如PLA、PBAT、PCL等)共混。可以提升阻隔性,加速降解,增强增韧。

  由于技术壁垒高、市场规模小等因素,早先国内PGA产业化一直裹足不前。在可降解塑料迎“十四五”新政策下,PGA作为一种全生物降解塑料,需求快速增长,产业化发展蓄势待发。

  2021年,4月22日,中国石化长城能源化工(贵州)有限公司50万吨年聚乙醇(PGA)项目总图及场平方案讨论会召开,建设地在贵州毕节,项目分两期建设,一期20万吨/年PGA装置于2024年建成,二期30万吨/年PGA装置于2026年建成。项目一期设置4套5万吨/年的PGA生产装置,共计20万吨/年,单套生产装置与国内最大规模的生产装置一致。

  2021年3月15日,内蒙久泰公司举行PGA环保降解材料科研试验车间开工仪式。

  PGA科研试验项目是依托久泰自主研发的聚乙醇酸技术,利用现有项目丰富的中间产物乙醇酸,建设世界首条由煤经乙醇酸制备聚乙醇酸树脂生产线。

  丹化科技近几年利用煤制乙二醇装置在可降解塑料聚乙醇酸(即PGA)领域进行了一些研发工作,2017年在江苏成立了一家新材料公司,研发可降解塑料原料PGA,已建成年产3000吨聚乙醇酸中试装置,该装置已陆续进行了多次试运行,并外购其他可降解原料进行后期改性研发,目前已试产出部分日用品,2020年该部分业务实现销售收入1058万元。