0 前言
聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯(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)定性能好和力學性能優(yōu)良。可以進行注塑、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重下降，使用可降解的塑料已經(jīng)成為以后的發(fā)展趨勢。
PBAT可由己二酸(AA)、對苯二甲酸(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)品品質穩(wěn)定。原料消耗及能量消耗低，生產(chǎn)過程中BDO能夠直接回用，減少對環(huán)境的污染。
目前國外生產(chǎn)的生物降解塑料主要采用的是二步法，即通過引入擴鏈劑，增加分子質量。而擴鏈劑的引入將會對產(chǎn)品的品質產(chǎn)生影響，尤其是在食品領域的安全性能有影響�；萃ü就ㄟ^與國內(nèi)知名科研機構合作，成功開發(fā)出直接連續(xù)酯化熔融縮聚工藝技術，不使用擴鏈劑，并且成功實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品品質優(yōu)良。
1 工藝特點
在連續(xù)直接酯化生產(chǎn)工藝過程中，AA、PTA與BDO按照一定的比例，配置成漿料，經(jīng)過酯化、預縮聚、終縮聚和增黏釜等過程，生產(chǎn)出PBAT。其工藝特點如下：
(1)整個生產(chǎn)過程中，需要采用高效催化劑；
(2)PBAT縮聚反應過程中會發(fā)生副反應，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，容易結塊，降解。必須在包裝之前進行干燥，然后采用惰性氣體包裝。
(4)PBAT在縮聚生產(chǎn)過程容易產(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
惠通公司與國內(nèi)知名科研機構共同開發(fā)，結合PBAT的特點，成功開發(fā)出直接連續(xù)酯化法生產(chǎn)工藝，其流程簡圖如圖1所示。
圖1 PBAT連續(xù)生產(chǎn)工藝流程簡圖
其操作特點如下：
(1)為了減少BDO的副反應發(fā)生，減少THF的生成，降低原料消耗，整個酯化反應在真空條件下進行，降低了酯化反應溫度；同時也降低了能耗。
(2)由于原料的活性較低問題，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，解決了以上問題。
(3)在縮聚過程中，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置旋風分離收集系統(tǒng)，將生成的低聚物通過旋風分離器收集捕捉，其尾氣進入BDO噴淋循環(huán)系統(tǒng)。
(4)酯化反應過程中，雖然可以降低副反應發(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，但是其高濃度易對人體產(chǎn)生危害，如果直接排放至污水處理，將會對污水處理系統(tǒng)內(nèi)的細菌產(chǎn)生危害。為此設置了THF回收裝置，將THF與水進行分離處理，經(jīng)過回收裝置處理后的，其THF的質量分數(shù)可達到99.95％以上，直接銷售；其廢水中的THF質量分數(shù)控制在0.05％左右；同時將此部分廢水送至廢水汽提塔進行汽提，將其中THF及其他有機物提取出來，通過管道送至燃氣鍋爐燃燒。
(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、纏刀，導致生產(chǎn)不穩(wěn)。為此專門用水下模頭切粒的方式，可通過水下輸送管道的長短和切粒水的溫度，來控制切片粒子的成型和結晶程度；同時由于PBAT易降解的特性，生產(chǎn)的切片粒子輸送至干燥塔進行干燥，然后沖氮氣進行保護，包裝。
(6)針對PBAT的特性，分子鏈增長難、黏度高、流動性差等特點，惠通公司采用惠通獨家專利技術的立式液相增黏釜，可使物料的動力黏度由目前350Pa·S增加到1000Pa·S以上，分子鏈隨之增長；同時由于黏度很高，需采用螺桿出料的方式，來保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
(7)由于在生產(chǎn)PBAT過程中，有THF蒸氣產(chǎn)生，為此在縮聚裝置內(nèi)局部地區(qū)設置了軸流風機加強裝置通風能力，同時還設置可燃有害氣體檢測和報警裝置，現(xiàn)場設計個人防護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構，使有害氣體不易積聚。
3 結語
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)品品質優(yōu)良。該項技術成功開發(fā)具有重大意義：
(1)針對PBAT的特性，采用惠通獨家專有液相增黏技術，解決熔體增黏的難題，同時此技術也可推廣至其他高分子聚合工藝；
(2)針對PBAT的工藝生產(chǎn)的特點，特別設計了低聚物收集捕捉系統(tǒng)，解決了真空管道堵塞問題，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定；
(3)由于PBAT生物降解特性，其應用于日常生活，將大大降低“塑料”對環(huán)境的污染，可實現(xiàn)土地連續(xù)性使用問題。
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本文標題：新型生物降解材料一PBAT的連續(xù)生產(chǎn)工藝
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