0 前言

    聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是一種具有發(fā)展前途的共聚酯產(chǎn)品，具有良好的薄膜性能，優(yōu)異的柔韌性和生物降解性能，其熱穩(wěn)定性能好和力學(xué)性能優(yōu)良�？梢赃M(jìn)行注塑、擠塑、吹塑等多種加工形式，廣泛用于片材、地膜、包裝、發(fā)泡以及其他地方。尤其是在目前環(huán)境污染嚴(yán)重的前提下，白色塑料垃圾以及農(nóng)業(yè)用地膜不可降解，造成了土壤的使用性能嚴(yán)重下降，使用可降解的塑料已經(jīng)成為以后的發(fā)展趨勢(shì)。

    PBAT可由己二酸(AA)、對(duì)苯二甲酸(PTA)和1，4丁二醇(BDO)，在催化劑的作用下直接酯化后熔融縮聚而成。直接酯化法工藝合理、流程短、生產(chǎn)效率高、投資少、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定。原料消耗及能量消耗低，生產(chǎn)過(guò)程中BDO能夠直接回用，減少對(duì)環(huán)境的污染。

    目前國(guó)外生產(chǎn)的生物降解塑料主要采用的是二步法，即通過(guò)引入擴(kuò)鏈劑，增加分子質(zhì)量。而擴(kuò)鏈劑的引入將會(huì)對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生影響，尤其是在食品領(lǐng)域的安全性能有影響�；萃ü�司通過(guò)與國(guó)內(nèi)知名科研機(jī)構(gòu)合作，成功開發(fā)出直接連續(xù)酯化熔融縮聚工藝技術(shù)，不使用擴(kuò)鏈劑，并且成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良。

1 工藝特點(diǎn)

    在連續(xù)直接酯化生產(chǎn)工藝過(guò)程中，AA、PTA與BDO按照一定的比例，配置成漿料，經(jīng)過(guò)酯化、預(yù)縮聚、終縮聚和增黏釜等過(guò)程，生產(chǎn)出PBAT。其工藝特點(diǎn)如下：

    (1)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，需要采用高效催化劑；

    (2)PBAT縮聚反應(yīng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，主要是由于BDO醚化生成四氫呋喃(THF)；

    (3)PBAT的玻璃化溫度較低，氣溫較高時(shí)，容易結(jié)塊，降解。必須在包裝之前進(jìn)行干燥，然后采用惰性氣體包裝。

    (4)PBAT在縮聚生產(chǎn)過(guò)程容易產(chǎn)生低聚物，此低聚物易隨真空管道被帶入到噴淋系統(tǒng)，造成噴淋系統(tǒng)真空管道堵塞；必須及時(shí)將低聚物去除，保持生產(chǎn)平穩(wěn)。

2 生產(chǎn)工藝

    惠通公司與國(guó)內(nèi)知名科研機(jī)構(gòu)共同開發(fā)，結(jié)合PBAT的特點(diǎn)，成功開發(fā)出直接連續(xù)酯化法生產(chǎn)工藝，其流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 PBAT連續(xù)生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖

    其操作特點(diǎn)如下：

    (1)為了減少BDO的副反應(yīng)發(fā)生，減少THF的生成，降低原料消耗，整個(gè)酯化反應(yīng)在真空條件下進(jìn)行，降低了酯化反應(yīng)溫度；同時(shí)也降低了能耗。

    (2)由于原料的活性較低問(wèn)題，采用了高性能催化劑；由于此催化劑的易水解失活的特性，由原來(lái)傳統(tǒng)催化劑液面以上的加入方式，改為液面下加入，解決了以上問(wèn)題。

    (3)在縮聚過(guò)程中，生成的低聚物易隨真空氣相管道帶人到噴淋系統(tǒng)中，造成系統(tǒng)堵塞。為此在氣相管道上設(shè)置旋風(fēng)分離收集系統(tǒng)，將生成的低聚物通過(guò)旋風(fēng)分離器收集捕捉，其尾氣進(jìn)入BDO噴淋循環(huán)系統(tǒng)。

    (4)酯化反應(yīng)過(guò)程中，雖然可以降低副反應(yīng)發(fā)生的程度，但是不能夠避免其發(fā)生；酯化廢水的主要成分是THF及水。由于THF屬于低毒性，但是其高濃度易對(duì)人體產(chǎn)生危害，如果直接排放至污水處理，將會(huì)對(duì)污水處理系統(tǒng)內(nèi)的細(xì)菌產(chǎn)生危害。為此設(shè)置了THF回收裝置，將THF與水進(jìn)行分離處理，經(jīng)過(guò)回收裝置處理后的，其THF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到99.95％以上，直接銷售；其廢水中的THF質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.05％左右；同時(shí)將此部分廢水送至廢水汽提塔進(jìn)行汽提，將其中THF及其他有機(jī)物提取出來(lái)，通過(guò)管道送至燃?xì)忮仩t燃燒。

    (5)由于PBAT玻璃化溫度較低，如采用傳統(tǒng)水下拉條切粒，易造成黏結(jié)、纏刀，導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)。為此專門用水下模頭切粒的方式，可通過(guò)水下輸送管道的長(zhǎng)短和切粒水的溫度，來(lái)控制切片粒子的成型和結(jié)晶程度；同時(shí)由于PBAT易降解的特性，生產(chǎn)的切片粒子輸送至干燥塔進(jìn)行干燥，然后沖氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，包裝。

    (6)針對(duì)PBAT的特性，分子鏈增長(zhǎng)難、黏度高、流動(dòng)性差等特點(diǎn)，惠通公司采用惠通獨(dú)家專利技術(shù)的立式液相增黏釜，可使物料的動(dòng)力黏度由目前350Pa·S增加到1000Pa·S以上，分子鏈隨之增長(zhǎng)；同時(shí)由于黏度很高，需采用螺桿出料的方式，來(lái)保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

    (7)由于在生產(chǎn)PBAT過(guò)程中，有THF蒸氣產(chǎn)生，為此在縮聚裝置內(nèi)局部地區(qū)設(shè)置了軸流風(fēng)機(jī)加強(qiáng)裝置通風(fēng)能力，同時(shí)還設(shè)置可燃有害氣體檢測(cè)和報(bào)警裝置，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)個(gè)人防護(hù)面具和呼吸器等安全裝備；THF回收裝置采取全敞開式混凝土框架結(jié)構(gòu)，使有害氣體不易積聚。

3 結(jié)語(yǔ)

    目前PBAT連續(xù)直接酯化縮聚生產(chǎn)工藝已經(jīng)成功用于工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良。該項(xiàng)技術(shù)成功開發(fā)具有重大意義：

    (1)針對(duì)PBAT的特性，采用惠通獨(dú)家專有液相增黏技術(shù)，解決熔體增黏的難題，同時(shí)此技術(shù)也可推廣至其他高分子聚合工藝；

    (2)針對(duì)PBAT的工藝生產(chǎn)的特點(diǎn)，特別設(shè)計(jì)了低聚物收集捕捉系統(tǒng)，解決了真空管道堵塞問(wèn)題，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定；

    (3)由于PBAT生物降解特性，其應(yīng)用于日常生活，將大大降低“塑料”對(duì)環(huán)境的污染，可實(shí)現(xiàn)土地連續(xù)性使用問(wèn)題。

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本文標(biāo)題：新型生物降解材料一PBAT的連續(xù)生產(chǎn)工藝

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