在当今追求可持续发展的时代,生物基材料以其环保、可再生的特性,正在逐步改变行业的面貌。目前,生物基材料市场正在不断扩大,其应用领域正在不断拓展,除了传统的包装、农业、医药等领域外,生物基材料还可以应用于汽车、电子、建筑等更多领域。
生物基材料涉及由单体合成聚合物的过程,单体的纯度可以确保产品具有优异的物理化学性能、良好的加工性能,这对于生物基材料在各个领域的应用至关重要。
东庚作为“绿色科技,循环再生”的先锋,专注于生物基材料单体提纯,为行业带来了革命性的突破。本文将围绕几种关键生物基材料——PLA、HMF、异山梨醇及己二酸,详细介绍东庚化工在提纯技术上的创新与应用。
一、PLA:生物降解材料的先锋
生物基PLA(聚乳酸)是一种由乳酸单体聚合而成的高分子材料,具有良好的生物相容性和生物降解性,其原料为玉米淀粉、甘蔗等。然而,聚乳酸的单体——丙交酯的提纯过程却充满挑战。粗丙交酯主要成分有L-丙交酯、D-丙交酯、乳酸、乳酸二聚体、乳酸三聚体和水等。其中,水会使丙交酯水解成酸,酸性杂质乳酸、乳酸二聚体及三聚体会使聚乳酸分子链因酸解而破裂,影响聚乳酸分子质量及分子质量分布,D-丙交酯会降低聚乳酸的力学性能。因此,必须对丙交酯进行精制提纯,使其化学纯度及光学纯度达到聚合单体的要求。熔融结晶技术成功突破了这一瓶颈,这一过程不仅提高了产品的纯度,还大大降低了能耗和成本,为生物降解塑料的广泛应用奠定了坚实基础。
丙交酯
二、HMF:生物基平台化合物
5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种重要的生物基平台化合物,HMF可以通过氧化开环再酸化制备FDCA,FDCA是优良性能的生物基塑料聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯(PEF)的单体。HMF还可以通过其他化学反应制备多种衍生物,如呋喃类树脂、呋喃类药物等。这些衍生物在医药、农药、染料、香料等领域具有广泛的应用前景。HMF的纯度对后续化学反应产物选择性、反应动力学、产品质量有显著影响。采用熔融结晶工艺,可确保产品的高纯度与稳定性。东庚积极推动这一技术在HMF的应用,可使产品纯度超过 99.9%,为生物基塑料单体的多样化提供了有力支持。
5-羟甲基糠醛(HMF)
三、异山梨醇:高性能聚合物的基石
异山梨醇可从各种生物质原料中提取并通过化学法合成,生物基异山梨醇可通过酯交换缩聚生产聚碳酸酯,而聚碳酸酯(PC)是一种五大工程塑料中增长最快、用量最大的一种,在国民经济各行业中有着广泛的用途。东庚通过精心设计的熔融结晶工艺, 可将异山梨醇提纯至99.9%,为生物基聚酯行业的发展注入力量。
异山梨醇
四、己二酸:尼龙66的关键原料
生物基己二酸的原料来自非食用生物质衍生糖,其通过发酵快速转化为粘康酸,粘康酸氢化可生产高产率的高纯度生物基己二酸。所得生物基己二酸可作为尼龙6,6的原料,用于生产类似于石油基尼龙6,6的树脂和纤维。利用生物法制造出的环保型尼龙6,6,可帮助创造循环经济并降低温室气体排放。东庚通过先进的熔融结晶工艺,实现了生物基己二酸的高效提纯,产品纯度从99.3%提高至99.8%。
己二酸
采用熔融结晶后产品检测结果如下表:
总结:
目前,生物基材料因其生产成本相对较高、生产技术的复杂性遇到广泛应用上的瓶颈,解决生产过程分离纯化的技术问题是突破此瓶颈的途径之一。东庚在单体提纯方面取得了显著成果,持续推动生物基材料的广泛应用。