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成本高昂成为聚羟基脂肪酸酯(PHA)发展最大障碍

2018-09-01 12:03      责任编辑:冯瀚东    来源:www.newsijie.com    点击:
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成本高昂成为聚羟基脂肪酸酯(PHA)发展最大障碍
 
        随着石油资源日益紧缺和废弃塑料不当处理而带来白色污染日益严重,以生物质为原料的可降解高分子材料逐渐成为了当前研发的热点。根据新思界产业研究中心公布的《2018-2023年中国聚羟基脂肪酸酯(PHA)行业市场深度调研及发展前景预测报告显示,全球聚羟基脂肪酸酯发展经历了四个阶段:
 
        第一代PHB是PHA中最常见,也是开发最早的产品,具有良好的生物相容性和可生物降解性、压电性、气体阻隔性、光学性能等,可以用于制备一次性塑料制品、农业上的包埋剂、药物缓释剂、人体组织结构、纤维等,其缺点在于结晶度高达80%、热敏感性差,易于分解、机械性能较差、耐溶剂性差等;由于他的脆性和热稳定差,一般不用于塑料领域。PHB一般不作为单体使用,主要和其他聚羟基脂肪酸酯共聚,目前全球生产PHB的企业主要有巴西的Biocycle公司(100t/Y)和德国Biomers(1000t/Y)。
 
        第二代PHA材料PHBV是3-羟基丁酸(3HB)和3-羟基戊酸(3HV)的共聚物,3HV单体的加入使聚合物的结晶结构发生了明显的改变,结晶的整体规整性下降,且呈现不同的结晶形态,和PHB相比,硬度明显变小而弹性随3HV含量的变化出现较大的变化。但是由于3HV和3HB有比较类似的片晶结构,共聚材料存在有比较明显的后结晶现象,影响产品性能的长期稳定。PHBV的生产集中在中国,宁波天安生物科技有限公司是全球唯一生产企业,该公司拥有2000吨/年的产能。
 
        第三代PHA材料3-羟基丁酸(3HB)和3-羟基己酸(3HHx)的共聚物PHBHHx是最先发现并被研究的一种短链和中长链PHA共聚物,和PHB相比具有良好的柔韧性,其材料的性能随共聚物链段含量的变化而呈现不同的性能,由于延展性的改善使PHA的应用更加广泛。但由于己酸单体成本太高,发酵和提取工艺还未能达到产业化的要求,目前尚在实验研究阶段。
 
        第四代PHA材料是3-羟基丁酸(3HB)和4-羟基丁酸(4HB)的共聚物P3HB4HB,具有比现有PHA更加出色的物化性能和应用范围,由于4HB含量的可控性和P4HB本身优异的物性,使共聚物具有更好的加工性能和热稳定性,降低熔融温度和结晶度,此外共聚的PHA具有与包括可降解材料在内的众多材料具有更好的相容性。随着4HB单体的增加,共聚物由结晶性的硬塑料向富有弹性的橡胶态过度,可加工成透明的薄膜和强度很高的纤维,也可以制备成可生物降解的弹性体,因此其材料本身除了可以制备众多可降解制品,还可以作为其他材料的改性剂。第四代PHA是目前发展的重点,目前全球范围内实现量产的企业有天津国韵生物材料有限公司、深圳意可曼生物科技有限公司、日本Kaneka株式会社和美国的Metabolix公司,合计产能在20350吨/年,其中天津国韵生物材料有限公司是全球最大生产企业,产能为1万吨/年。
 
        新思界产业研究员认为,成本高昂是限制PHA发展的重要因素,目前第四代PHA材料的单体售价高达7万元/吨,这是PLA价格的3.5倍、PBAT价格的3.2倍、PBS价格的2倍、PPC价格的2.5倍,这导致第四代PHA材料市场推广极其缓慢。美国Metabolix公司生产的第四代PHA产品,年销售量不足百吨,2012年ADM公司终止了与Metabolix公司的合作协议,2015年Metabolix公司销售额仅有260万美元,公司于2015年底正式申请破产,并于2016年以1000万美元的价格将公司PHA业务出售于韩国农业公司。作为全球最大的第四代PHA生产企业,天津国韵生物材料有限公司年产量不到千吨,公司主要通过PLA与P3HB4HB的共混改性推广市场,但进程依然缓慢。
 
关键字: PHA 现状 聚羟基脂肪酸酯