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1 原料和下游用途

 

聚乙醇酸，又稱聚羥基乙酸，是一種單元碳數(shù)最少、具有可完全分解的酯結構、降解速度最快的脂肪族聚酯類高分子材料。PGA也是一種熱塑性脂肪族聚酯，玻璃化轉變溫度溫度為40℃，熔融溫度約為225℃。

 

PGA是一種具有良好生物降解性和生物相容性的合成高分子材料，與傳統(tǒng)的性能穩(wěn)定的高分子材料如塑料、橡膠等不同，PGA作為材料在使用到一定時間后逐漸降解，并最終變成對人體、動植物和自然環(huán)境無害的水和二氧化碳，是目前已知的降解性能最好的高分子材料之一，也是少數(shù)幾種在海洋環(huán)境中快速降解的高分子材料，其降解的產物為水和CO2，對環(huán)境無害，對于解決目前嚴峻的白色污染問題具有重大意義。

 

相對于市場上主流的PBAT/PLA等可降解塑料來說，PGA材料目前價格比較高，市場供應量也較小。

 

PGA的應用主要表現(xiàn)在生物醫(yī)學和生態(tài)學兩個方面。

 

PGA的生物醫(yī)學應用主要表現(xiàn)在醫(yī)用縫合線、藥物控釋載體、骨折固定材料、組織工程支架、縫合補強材料。

 

PGA在生態(tài)學上的應用是作為對環(huán)境有益的完全可生物降解性塑料取代在塑料工業(yè)中廣泛應用的生物穩(wěn)定的通用塑料。PGA主要用作緩釋體系，控制除草劑的釋放速度。使用PGA農用薄膜最明顯的優(yōu)點是不會像現(xiàn)在大量使用的PE和PVC那樣造成環(huán)境污染，這種薄膜在使用幾年后可自動降解，不會污染土地和水源。PGA還可用作林業(yè)木材、水產用材和土壤、沙漠綠化的保水材料。

 

2 PGA的工藝路線

 

近年來，日本、美國等發(fā)達國家積極開發(fā)聚乙醇酸（PGA）、脂肪族聚酯（PCL）等新型石油基可降解塑料。國際上主要通過乙醇酸、乙醇酸酯、乙交酯等原料在催化劑作用下縮聚而成，工藝技術路線以乙交酯開環(huán)聚合法為主。

 

 

具體反應式：

 

 

該方法需要對乙交酯經過多次提純后，將高純度的乙交酯進行開環(huán)聚合可制備出高分子量的聚乙醇酸。乙交酯的開環(huán)聚合需要催化劑促進，否則相對分子質量難以提高。

 

3 PGA的特點

 

01 高強度-拉伸強度110Mpa，是PLA的兩倍，具有優(yōu)良的機械性能；PGA能和其他高分子材料配合用于擠出和注射成型，也可與其他樹脂共混制備聚合物合金材料。

 

02 PGA材料具有很好的汽/氧阻隔性能，是綜合阻隔性最好的材料之一，其對水汽的阻隔性能較PLA高100倍，這與PE材料類似。PGA對氣體的阻隔性基本不受環(huán)境溫度影響，PGA對氧氣和水蒸氣的阻隔性是PET的100倍和PLA的1000倍。

 

03 高耐熱-軟化點170℃，制品耐熱100℃以上；

 

04 可用于工業(yè)或者家庭堆肥，PGA工業(yè)堆肥的降解速率與纖維素類似，120天后即可完全降解。另外，PGA的海水降解性能優(yōu)異，在28天時降解率與纖維素相當，達75.3％

 

05 全降解性以及良好的生物相容性。

PGA具備良好的生物相容性，它在人體內可降解成水和二氧化碳，因此被廣泛應用于醫(yī)療外科手術縫合線、骨折內固定、組織工程修復材料及藥物控制釋放體系等。

 

4 未來應用

 

由于PGA的特性，在改性應用方面有以下路徑。

 

第一，與傳統(tǒng)材料（如PE、PP、PET等）結合，可以提升材料的阻隔性，改善材料力學性能。

 

第二，與其他降解材料（如PLA、PBAT、PCL等）共混?？梢蕴嵘韪粜裕铀俳到?，增強增韌。

 

5 國內進展

 

在我國，2010年，煤基合成氣制取PGA技術取得突破，上海浦景化工公司2018年在內蒙古包頭開工建設相關項目，截至目前已有1500噸產能投放，據悉明年繼續(xù)擴增5萬噸。

 

在此基礎上，為加快推動PGA產品研發(fā)與應用，降低產品成本，拓展市場應用領域，中石化、國家能源集團神華榆林能源化工有限公司、上海浦景化工等企業(yè)，積極探索通過開展強強合作，整合優(yōu)化資源，增強優(yōu)勢互補，共同推動加快產業(yè)化進程，促進我國可降解塑料產業(yè)高質量發(fā)展。

 

中國石化長城能源化工（貴州）50萬噸/年PGA項目

2021年，4月22日，中國石化長城能源化工(貴州)有限公司50萬噸年聚乙醇(PGA)項目總圖及場平方案討論會召開，建設地在貴州畢節(jié)，項目分兩期建設,一期20萬噸/年PGA裝置于2024年建成，二期30萬噸/年PGA裝置于2026年建成。

 

國家能源集團神華榆林5萬噸/年PGA示范項目

2021年3月1日，國家能源集團榆林能源化工有限公司5萬噸/年聚乙醇酸示范項目舉行開工儀式。

 

久泰新材料環(huán)保降解材料PGA項目

2021年3月15日，內蒙久泰公司舉行PGA環(huán)保降解材料科研試驗車間開工儀式。

 

總結來看

 

前景：

1. PGA具有獨特的性能，在包裝及通用塑料制品領域具有競爭優(yōu)勢。

2. 通過改性可以揚長避短，實現(xiàn)PGA材料在更多領域的使用，是對現(xiàn)有生物降解塑料產品線的有效補充。

3. PGA在包裝及通用塑料應用領域的改性研究較少，仍有很大發(fā)展空間。

4. 目前“合成氣制PGA技術”已經完成工業(yè)放大驗證，未來PGA產能將進一步擴大，成本將進一步降低，市場應用前景廣闊。

 

存在的問題：

1、 PGA的加工成型   

雖然PGA的性能優(yōu)異，但是加工性能差，高結晶度導致其加工溫度高，高加工溫度也會造成材料過度降解，從而影響材料的性能，因此其對加工設備要求高。

 

2、PGA改性研究     

PGA材料的強度很高，但是韌性不足，因此很難單獨加工使用，需要通過改性，實現(xiàn)其對某些功能的增強。