生物基碳含量提高到69%！金发生物推出一种新型生物基塑料——PBSeT
- 来源：生物降解材料研究院
- 2023/7/31 13:34:21
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【塑料机械网 科技创新】近日，金发生物公开了一种新型生物基塑料——PBSeT(聚癸二酸–对苯二甲酸丁二酯)，PBSeT中的SeA是癸二酸，它可以是生物基来源，也可以是石油基来源。
生物基的癸二酸是以天然的蓖麻油为原料制得，石油基的癸二酸是以正癸烷、或环戊烯为原料制得。金发生物推出这种新型的降解材料，是使用生物基的癸二酸作为单体，从而使得PBSeT聚合物的生物基碳含量提高到69%。
金发生物4种生物基产品
癸二酸的制作方法
癸二酸最早是用蓖麻油加碱干馏获得，以后发展了合成方法，目前正在开发石油正构烷烃发酵制癸二酸的新路线。癸二酸的另一种生产方法是日本旭化成工业公司开发的己二酸电解氧化法，与蓖麻油碱解法相比成本较高，故未大规模生产。
（1）蓖麻油裂解法：蓖麻油在碱作用下加热水解生成蓖麻油酸钠皂，然后加硫酸酸解生成蓖麻油酸；在稀释剂甲酚的存在下，加碱加热到260-280℃进行裂解，生成癸二酸双钠盐及仲辛醇和氢气，裂解物经水稀释后，加热加酸中和，把双钠盐变成单钠盐；再用活性炭脱色，中和液煮沸加酸，使癸二酸单钠盐变成癸二酸结晶析出，再经分离、干燥即得成品。原料消耗定额：蓖麻油(工业品)2100kg/t、硫酸(98)1600kg/t、烧碱(95)1200kg/t、甲酚(工业品)100kg/t。
（2）石油正癸烷发酵法：利用200#溶剂油或166-182℃馏分中分离制得的正癸烷，以19-2解脂假丝酵母发酵可制得癸二酸。
（3）新环戊酮法：以钯盐-铜或铁为催化剂，在乙醇、丙醇或其他醇的溶剂中，在40-60℃低温和常压的缓和条件下，将环戊烯用空气氧化生成环戊酮，然后用铁催化剂氧化和二聚而成癸二酸。
癸二酸(分子式是C10H18O4)，癸二酸主要用于制造醇酸树脂、聚酯树脂和聚氨酯树脂，从它们可以制造油漆、薄膜或机械零件。
PBSeT的性能和优势
PBSeT是一种新型可生物降解材料，它把癸二酸(C10)引入到PBT链段中，兼具脂肪族聚酯和芳香族聚酯的优点，既具有良好的热性能、机械性能，还具有优良的延展性和生物可降解性。
常州大学材料学院李鑫、田志峰的课题组在2019年的《中国塑料》杂志发表了《热塑性可生物降解 PBSeT 共聚酷的合成及性能研究》论文，对比PBSeT和PBAT两个共聚体系，发现PBSeT共聚酯体系的拉伸强度(27.2~530MPa)明显高于PBAT共聚酯体系(5.2~353MPa)；且PBSeT共聚酯体系均具有较高的断裂伸长率。因此PBSeT共聚酯具有强而韧的良好力学性能。
该课题组对刚性单体含量与共聚酯性能间的关系进行了理论探索，同时合成出一种具体良好机械性能的新型脂肪族-芳香族共聚酯，进一步丰富了聚酯材料的种类。
(1) PBSeT的Mw 在178 300~214 277 g/mol 范围内；随着刚性单体TPA含量的增加，脂肪族- 芳香族共聚的Tm、Tc星现出先降低后升高的趋势，其中PBSeT(50:50)结晶能力最弱；当TPA含量由10%增加至90%时，脂肪族-芳香族共聚酯的Tg 逐渐增加；共聚酯具有较为接近的热稳定性；随着TPA含量的升高，共聚酯的晶型由PBSe转变为PBT；
(2) 刚性单体含量较高时，共聚酯呈现较高的拉伸强度，其中 PBSeT(30:70)的拉伸强度最大，为53.0MPa；PBSeT(50:50)的断裂伸长率最大，到达1040%；PBSeT均为典型的假塑性流体；随着角频率增加，共聚酯的复数黏度逐渐降低，储存模量和损耗模量逐渐升高；
(3) 黑曲霉菌降解实验表明，PBSe样品酶解60d后，质量损失率接近55%，酶解最为明显；随着TPA单体含量的增加，共聚酯的降解能力大致呈降低的趋势。
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