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生物塑料材料和工艺构建模块的亮点
  浏览次数:5038  发布时间:2019年06月28日 09:55:49
[导读] 化学工业很大程度上依赖于传统的碳、石油、天然气、煤和生物质资源。这四种物质是40种基本化学品和40000多种化工产品的基础。
化学工业很大程度上依赖于传统的碳、石油、天然气、煤和生物质资源。这四种物质是40种基本化学品和40000多种化工产品的基础。

二氧化碳具有低成本和低毒性,是合成聚合物,特别是聚碳酸酯和聚氨酯的有吸引力的碳原料,这些聚合物主要是基于高毒性光气和芳香族或脂肪族二醇的缩合。

包括拜耳、SK化学、道琼斯、萨比克、诺沃默、三井化学和三菱在内的多家公司正在调查催化合成可持续性能聚合物和化学品的经济潜力,这些聚合物和化学品来自CO2(或一氧化碳)和环氧化物。

在拜耳材料科学和拜耳技术服务公司与RWE电力公司和RWTH Aachen大学成功试验阶段之后,正在计划生产设施以CO2为主要原料生产聚醚聚碳酸酯多元醇(PPP)。

该工艺的关键是锌催化剂体系的优化,以使CO2的有效反应,其通常反应缓慢。CO2的低能量密度通常阻碍了这种反应。

PPP将被加工成聚氨酯。PPP与异氰酸酯反应,单体用于聚氨酯生产。2015年这个商业规模的工厂计划投入使用,生产CO2基塑料,预计将用于床垫应用。

Novomer开发了以CO2为主要原料生产聚丙烯碳酸酯(PPC)和聚碳酸乙烯酯(PEC)的技术。基于CO2与环氧丙烷(PO)或其他环氧化合物的共聚合,聚合物可以同时作为热塑性聚合物和用于包装和涂覆产品的多元醇来生产。

该公司还开发了链转移技术,生产用于热固性应用的低分子量CO2基多元醇,这些多元醇在涂料、粘合剂、泡沫和复合树脂中具有商业可行性。该方法使用的催化剂体系比以前的系统活性高约300倍。催化剂体系不使用贵金属,需要简单的有机化学,保持合成成本低。


专有的CO2和CO可持续塑料原料路线

在世界上第一个大规模生产PPC多元醇的生产中,生产了超过7吨的成品。Albemarle在他们位于南卡罗来纳州奥兰治堡的工厂使用现有的Albemarle设备进行放大生产,该设备经过改造用于PPC多元醇生产。1,000分子量的PPC二醇用于加速产品认证和广泛的传统聚氨酯应用。

此外,BioMid纤维是一种新的100%纤维素纤维,已由Gordon Shank Consulting与ENC International(韩国工程天然复合材料公司)合作进行商业化。新纤维的销量在前10个月突破100万磅。连续长丝纤维素纤维具有类似于玻璃纤维的外观,但质量是其一半(或与芳族聚酰胺纤维大致相同的密度)。

BioMid纤维原料是软木和硬木芯片的专利混合物。将原始生物质分离成木质素,纤维素和半纤维素。木质素和半纤维素完全用作塑料的添加剂和填料以及生物燃料的原料。剩余的纯纤维素被转化成连续长丝和纱线。

BioMid纤维呈白色,在湿润时是半透明的,而其他天然纤维如亚麻,剑麻,大麻和洋麻是棕色的。BioMid纤维的高结晶度使其比其他天然纤维更透明,因此更有可能成为玻璃的直接替代品。
纤维还具有:
比模量接近E玻璃
特定抗拉强度可与Innegra Technologies相媲美
8克/旦尼尔高模量PP(聚丙烯)或HMPP纤维
稳定到360摄氏度


BioMid纤维制造和产品

在右上图中可以看到三种面料,半干,另一半是层压。玻璃织物(左)干燥时为白色,层压时为半透明; 亚麻织物(中心)干燥时为棕色,层压时为深棕色; 而BioMid面料(右)在干燥和层压时呈玻璃状。

BioMid是通过溶解纤维素并以类似于生产HMPP纤维的方法从喷丝头纺制溶液而制成的。生产的纤维素纤维具有高结晶度(95%),允许在高达360摄氏度的温度下加工纤维。由于许多商业树脂系统必须在高达200摄氏度的温度下加工,因此BioMid在大多数情况下都是可行的选择。不能使用在150摄氏度下降解的天然纤维。

与长度不同的不连续天然纤维不同,纺粘的BioMid纤维可以连续生产。它们不需要被捆成束,而是可以并行使用,从而实现比捻纱更高的性能和更薄的织物。

纺纱使得能够生产出任何天然纤维(0.39至0.43密耳)的最小最一致的长丝直径,这对于植物纤维通常是不可能的。例如,亚麻平均为0.79密耳,但直径为0.59和1.18密耳。

目前有三家公司将材料转换为面料:
· Absecon Mills(新泽西州科隆)生产梭织面料
· Saertex USA LLC(北卡罗来纳州穆尔斯维尔)生产缝合面料
·  A&P Technology(俄亥俄州辛辛那提)生产编织面料
此外,Nexeo Solutions(德克萨斯州伍德兰兹)将BioMid纱线分销到织造工艺的转换器和用于纤维缠绕和拉挤成型工艺的零件制造商。法国Porcher Industrie公司还在复合材料行业推出了基于纯纤维素纤维“Greenlite”的增强材料。

最后,让我们考虑一下由巴斯夫开发的新型完全可堆肥多层食品包装阻隔薄膜。这些技术包括薄膜树脂,油墨,粘合剂和底漆,它们符合食品包装要求。完全可堆肥,新的包装材料可以用于工业堆肥设施而不是垃圾填埋场。

传统的多层包装薄膜既不可回收也不可堆肥。它们由多层传统塑料和粘合剂组成,可提供屏障,彩色印刷和必要的粘合剂,将所有层粘合在一起。这些各种材料不易分离处理,使回收成为问题,并且这些层制成的化学品不能堆肥。


Compostable包装(顶部)和多层薄膜横截面(底部)

可堆肥包装材料由六层薄膜组成:
· Ecoflex和Ecovio
· Joncryl SLX(印刷油墨层)
· Epotal P 100 ECO(粘合剂涂层)
· 金属化层
· Versamid(预制底漆)
· Ecoflex和Ecovio
包装及其材料的创新设计允许整个结构堆肥。(文章来源于网络)