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代替PET的新材料PEF来了

发布时间:2021-03-04 09:13:42
来源: 中宇资讯
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2月9日,荷兰一家可再生化学领域的领先技术公司Avantium的子公司与Eastman(伊士曼)签订专利许可协议,获得在Eastman的FDCA相关专利组合的运营权利。Avantium公司认为,这项专利许可协议进一步为Avantium FDCA旗舰工厂的FDCA(呋喃二甲酸)和PEF(聚乙烯呋喃酸)商业化生产铺平了道路,该旗舰工厂计划于2023年启动。这个专利许可证还将适用于FDCA和PEF技术后期的工业设施建设。

PEF的主要组成部分是呋喃二甲酸(FDCA)。鉴于FDCA的巨大潜力,这种原料的工业生产已经进行了100多年的研究,但没有成功。而FDCA具有与石油基单体对苯二甲酸( TPA) 相近的结构和物性,可用于合成高性能聚酯、聚酰胺和环氧树脂,被美国能源部确定为12种最具潜力的生物基平台化合物之一,也被视为“沉睡中的巨人”。

PEF是一种100%植物型,可回收和降解的聚合物,具有广泛的应用,例如包装,纺织品,薄膜等。PEF将环境特征与卓越功能完美结合。它显示出改善的对CO₂和O₂的阻隔性能,从而延长了包装产品的货架寿命。它还具有更高的机械强度,这意味着可以生产出更薄的PEF包装,并且所需资源更少。这些额外的功能性与植物性原料相结合,赋予PEF成为下一代聚酯所需的所有属性。

与石油基聚酯——聚( 对苯二甲酸乙二醇酯) ( PET) 相比,生物基聚酯——聚( 2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯)( PEF) 具有更优异的物理-力学性能,在高阻隔性包装材料、高性能纤维和工程塑料等领域具有广阔的应用前景。然而,PEF 及其关键单体的合成技术仍存在很大的挑战,尚未实现工业化;同时,PEF 结构-性能的研究也表明其性能上存在一些缺陷,需要进行改性,以促进 PEF 的加工和应用。

PEF与PET对比:

优越的阻隔性能:

PEF的氧气阻隔性是PET的10倍

PEF的二氧化碳阻隔性是PET的6至10倍

PEF的阻水性是PET的2倍

更有吸引力的热性能:

PEF的Tg(玻璃化转变温度)为86°C,而PET的Tg(玻璃化转变温度)为74°C

PEF的Tm(熔点)为235°C,PET的Tm(熔点)为265°C

PEF可循环可再生

可再生:PEF以植物为基础,而不是化石为基础,并且碳足迹降低了50-70%(来源:乌得勒支大学哥白尼研究所(Eerhart等,2012)

可减少使用量:PEF优越,可轻量化20%以上

可重复使用:PEF与PET结合使用可使PET瓶重复使用多达5倍

可回收:PEF已证明与现有的分拣和回收设施相匹配,可以替代无法回收的小型和多层包装

可降解:当PEF意外地自然消失时,降解测试表明,在工业堆肥条件下(土壤中58°C的空气/氧气中250-400天时,PEF的降解速度要快得多)(资料来源:OWS,比利时根特的加速研究(2019年))

正在进行的为期10年的可降解性田间试验的初步结果表明,PEF在环境条件下会降解(Avantium和阿姆斯特丹大学进行试验)

作为新兴的生物基聚酯,PEF 具有比传统的石油基聚酯 PET 更优异的物理-力学性能和巨大的环境效益,在高阻隔性包装材料、高性能纤维和工程塑料方面具有光明的应用前景。PEF 的工业化开发和应用依赖于其合成技术、结构-性能和改性研究取得更大的进展和突破。

在合成技术上,应重视熔融缩聚催化剂、工艺、副反应、反应动力学和工程问题的研究,同时促进分子量增长和抑制副反应,制得高分子量、高品质的 PEF 产品。随着FDCA 和 PEF 合成技术、PEF 结构-性能和改性技术的研究和开发的不断深入,有望在不久的将来实现高性能 PEF 材料的工业化生产和应用。

 


关键词:PET,PEF