王鳴義+朱剛+林雪梅+任明利

非纖聚酯的開發(fā)與應用

Development and Application of Non-fiber Polyester

1 聚酯瓶

據(jù)不完全統(tǒng)計，2014年全球以PET為主的包裝瓶的消耗量達到1 500萬t，再生原料（Bottle to Bottle）的用量達到25萬 ～ 40萬t，其中液體飲料包裝占總消費量的85%。在飲料包裝領域，PET仍占主導地位。

PET瓶吹拉技術，PET熱灌裝、亞熱灌裝技術、無菌冷灌裝技術、阻隔“保鮮”技術和再生原料使用技術等推動了全球PET瓶裝飲料的蓬勃發(fā)展，成為繼玻璃瓶、無菌紙盒、復合包裝等包裝形式后最成功的一項包裝技術革命。

目前PET是對存放時間有要求的最理想包裝材料。PET瓶綠色成型技術（Green Technology）主要指能減少污染、降低能耗的技術體系，根據(jù)環(huán)境價值并利用現(xiàn)代科技全部潛力的技術，主要體現(xiàn)在提高能源和其他資源的利用效率、降低成型加工成本、減少對環(huán)境的污染和提高清潔度等方面。

Sidel（西得樂）公司是全球水、軟飲料、牛奶、敏感性飲料、食用油、啤酒及酒精飲料等液態(tài)食品包裝解決方案的主要設備以及技術供應商之一，近幾年不斷開發(fā)降低能耗，提高使用安全性、飲品衛(wèi)生、回收再生等一系列PET瓶技術。堆疊式包裝瓶適用于各種非碳酸液體產品，尤其適合敏感性產品。這種新型設計的實用性和功能性極強。托盤運輸時，兩層產品之間完全無需隔層。精良的瓶底設計，超深的凹形壓痕，可實現(xiàn)簡單高效的堆垛、緊實有序的產品組合包裝，而且極大地減少了不合格產品。用于灌裝蘇打水的SBO Universal2 ECO技術既能提高質量和達到環(huán)保要求，同時帶來顯著的經(jīng)濟效益，高速生產可以減少高達40%的能源消耗；FREE SHAPETM技術融合了對PET特性的深入了解和對塑模/吹瓶技術的精確掌控，在用于敏感性飲料、無菌或熱灌裝時保持不變形；SMART WEIGHTTM技術盡可能使PET瓶輕量化，如0.5 L裝凈水瓶重量不足10 g，且不會降低水的質量，另外堅固的瓶底和更大的直徑可確保裝瓶體獲得更好的機械性能，消費者獲得最大的使用舒適性；SAFE SENSETM技術是第一個通過拉伸吹塑成型制造出來的PET瓶，其外觀、密封性和機械性能優(yōu)良，是可回收利用不透明包裝瓶的極佳解決方案。

除外表更為美觀外，新型PET包裝還具備更為實用的價值。因高性能PET耐沖擊性好，該種包裝能最大限度降低在長途運輸過程中遭遇的損耗。與厚重的玻璃瓶相比，質量輕便的PET瓶還能起到節(jié)能降耗、減少運費的作用。

新技術的應用還開拓了含汽酒精飲料的PET應用市場，包括神似玻璃的聚酯啤酒瓶。采用碳納米涂層的等離子（ACTIS）內涂層技術將氣態(tài)乙炔導入PET瓶中，通過微波處理器將乙炔激化，使之呈等離子狀態(tài)，等離子態(tài)的顆粒撞擊在瓶壁上能量驟然消失，在壁上形成一層固態(tài)涂層，即高度氫化的無定形碳涂層，涂層厚度不到20 nm，使用量約為8 ～ 9 mg乙炔/單個500 mL的PET瓶。

新型 PET瓶包裝的另一個創(chuàng)新是采用獨特的氣體阻隔技術。在融入德國 KHS 啤酒灌裝設備公司提供的防護涂層后，330 mL的PET瓶能夠有效防止O2進入和CO2溢出，使飲料保質期進一步延長。

Krones Leybold和可口可樂公司聯(lián)合開發(fā)的BEST PET外部阻氣層涂層技術，利用物理氣相沉積工藝（PVD），在高真空等離子化條件下對PET瓶外壁蒸鍍SiO2涂層，以增加PET瓶對O2和CO2的阻隔性。

利用雙組分的環(huán)氧-胺類熱固性涂料的耐熱性、韌性、耐濕性和氣密性，對PET外表面進行涂裝，涂層厚度為4 ～ 19 μm，對氧的阻隔性可提高 2 ～ 12倍。涂層的使用不僅不影響瓶子的透明性，而且能提高PET瓶的光澤度。如PPG公司開發(fā)的環(huán)氧胺阻隔層技術Bairocade，涂層涂在瓶子外表面，盛裝啤酒的貨架期可達 3 ～ 6 個月。

從聚酯生產企業(yè)的角度來看，開發(fā)乙醛含量很低（小于1.5 mg/kg）的共聚酯技術已經(jīng)相對成熟，例如伍德伊文達菲瑟公司的MTR技術，布勒公司的CC-PET技術從聚酯源就將AA降到允許接受的安全范圍內。美國英威達開發(fā)了SENZAATM添加劑，可保持瓶裝水的天然原味。該添加劑可防止乙醛從容器內壁滲入飲料中，不會造成結膜和氣化等問題，同時符合歐盟食品安全局（EFSA）及美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）食品接觸相關條例中的若干用途，并可納入任何現(xiàn)有PET瓶到瓶回收系統(tǒng)。

為進一步提高PET瓶的安全和衛(wèi)生要求，采用非重金屬催化劑生產乙醛含量低的共聚酯是目前技術開發(fā)的重點，美國DAK Americas公司、伊士曼化工，日本帝人公司等均批量生產了不含重金屬的瓶用聚酯，中國石化儀征化纖正在進行產業(yè)化開發(fā)。

提高PET的阻隔性能是進一步擴大瓶用領域應用的關鍵，為此，英威達開發(fā)了POLYSHIELD樹脂單層PET阻隔技術，旨在滿足易氧化食品和飲料的保質期限和阻隔要求，包括啤酒、果汁和酒等。在PET中共混聚己二酰間苯二甲胺（meta-xylylene adipamide，MXD6），可呈現(xiàn)卓越的O2和CO2阻隔效果，從而保障易氧化食品和飲料的新鮮和美味。

使用改性PET加工啤酒瓶的主要優(yōu)點是加工工藝簡單，不需改變原有的制瓶工藝，所生產的PET啤酒瓶阻隔性能有所增加，可以滿足啤酒120天以上的保質期要求。主要阻隔技術還有PET與PEN共混、納米復合改性等。

在PET中加入吸氧劑的優(yōu)點在于對O2的阻隔性能很強，缺點是不能阻隔所有的氣體，這種技術一般與其它阻隔技術共同使用。在PET中共混6%的吸氧劑Amosorb3000共聚酯，可以捕獲存在于瓶中以及滲入瓶壁的O2，用其制成的啤酒瓶存放180天后，O2的滲入率僅為 1 ×10-6 g，CO2溢出率為10%。

數(shù)據(jù)顯示，今后 3 年內我國聚酯瓶切片的生產能力將逐漸趕上和超過西方發(fā)達國家，成為僅次于美國的世界聚酯瓶切片生產和消費大國。此外，2015年我國瓶級聚酯切片的市場需求量也將突破650萬t。目前市場上的碳酸飲料、礦泉水、果汁、茶飲料等軟飲料的包裝已基本上被聚酯瓶取代，其下一個取代對象將是玻璃啤酒瓶，由于玻璃瓶有身重、易碎、易爆等缺點，聚酯瓶將逐步進入啤酒包裝市場。

2 聚酯薄膜

自2007年以來，全球雙向拉伸PET薄膜（BOPET）增長速度為年均7.2%，至2014年其消費量達到590萬t。中亞和東亞地區(qū)，包括韓國、日本和中國，仍然是世界上最大的生產和消費地區(qū)，占全球雙向拉伸聚酯薄膜總需求量的55%。

根據(jù)已經(jīng)公布的和正在計劃增加的新產能預測，2015年雙向拉伸聚酯薄膜新增產能將達到620萬t，其中中國生產商將占新增產能的1/3左右，總量將達到45%。

多年來，BOPET的生產和設備制造技術主要為德國布魯克納和日本三菱公司等壟斷，采用螺桿熔融擠出，冷卻成形后進行兩次拉伸（縱向和橫向），經(jīng)熱定形后成卷。2014年，伍德伊文達菲瑟的從熔體至薄膜創(chuàng)新技術在韓國SK化學公司投入運行，設計能力為年產19.8萬t。據(jù)介紹，相對傳統(tǒng)的工藝路線，其至少可以降低15%的運行成本。

通常薄膜可分為 3 層，其中上下層含有無機顆粒。根據(jù)應用要求，主要分為包裝薄膜、農用薄膜和高端產業(yè)用薄膜。中國大陸生產企業(yè)主要集中于包裝薄膜領域，在高端產業(yè)用領域的研究和開發(fā)尚未形成大規(guī)模產業(yè)化，但是未來的關注重點。

光學薄膜是高端功能性聚酯薄膜的重點產品之一，特別是與TFT-LCD（TFT-LCD是結合了半導體技術和液晶光學技術而創(chuàng)造出的新型顯示技術，其中TFT表示薄膜晶體管顯示類型，LCD表示液晶顯示器）、LCD等行業(yè)配套應用的光學薄膜市場容量巨大，更可成為高端功能性聚酯薄膜替代進口的主流產品，經(jīng)濟效益和社會效益均十分顯著，對聚酯薄膜行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

光學薄膜是指在光學元件或獨立基板上蒸鍍上或涂布一層或多層介電質膜、金屬膜或這兩類膜的組合，以改變光波的傳遞特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改變。故經(jīng)由適當設計可以調變不同波段元件表面的穿透率及反射率，亦可使不同偏振平面的光具有不同的特性。光學薄膜的應用主要有眼鏡鍍膜，手機、電腦、電視的液晶顯示，LED照明，精密及光學設備等。

對于薄膜生產企業(yè)，除了新增光學級聚酯薄膜專用生產線外，如果利用原有生產線則需對模頭、驟冷輥、縱拉、橫拉、收卷和分切等作技術改造；廠房潔凈度應在M3.5 ～5.5之間。而聚酯供應商則需對常規(guī)PET膜用切片進行改進，例如盡可能減少聚酯中的凝膠粒子，降低銻系催化劑的含量，以減少在制膜過程中的不均勻結晶，從而達到降低霧度的目標。此外，降低結晶速度、添加限制結晶的共聚單體也是比較有效的方法。提高熔體過濾器的精度是減少雜質的有效手段，盡管從切片供應商的角度增加了生產成本，但對于光學膜的使用來說，這些措施是必不可少的。

目前，上海石化已經(jīng)開始批量生產光學膜專用PET，采用鈦系催化劑全部取代或部分取代傳統(tǒng)的銻系催化劑可以大大降低PET中的雜質，并通過優(yōu)化反應過程降低了凝膠粒子產生的可能性，同時降低了“發(fā)色”小分子AA的含量，將b值控制在0以下，提高過濾精度，減少雜質含量。目前其產品已經(jīng)在國內光學膜生產企業(yè)得到應用。

上海紫東薄膜材料股份有限公司近期開發(fā)了智能膜 —— PET基溫控智能節(jié)能貼膜，該產品利用納米粉體技術，通過在PET切片中添加特殊材料而制成，具有太陽能調節(jié)及紅外線調節(jié)功能（太陽能調節(jié)率為10% ～ 20%，紅外調節(jié)率為20% ～ 40%），根據(jù)不同地區(qū)和不同用途還可生產多種顏色、多性能、多用途的系列產品。PET基溫控智能節(jié)能貼膜可廣泛應用于建筑節(jié)能（既有建筑與新建建筑）和汽車節(jié)能貼膜領域，能響應環(huán)境溫度，自動調節(jié)熱反射，可使室內冬暖夏涼。此外，該產品在維護建筑物玻璃幕墻安全性、有效控制和減少幕墻玻璃爆裂及高空墜落物傷害等方面都具有重要作用。

目前國內薄膜包裝市場占有率比較高的聚氯乙烯（PVC）薄膜，很大一部分用于熱收縮包裝領域，由于PVC廢棄物在燃燒過程中會產生有毒有害物，很多國家禁止或限制使用PVC薄膜，因此近幾年來聚對苯二甲酸乙二醇酯-1，4-環(huán)己烷二甲醇酯（PETG）薄膜作為環(huán)保安全的食品包裝薄膜很受市場歡迎。PETG是PET的共聚酯，采用1，4-環(huán)己烷二甲醇（CHDM）作為醇改性單體。目前只有美國伊士曼化工和韓國SK公司生產，是熱收縮膜的理想原料。熱收縮薄膜是一種在生產過程中于聚合物的高彈態(tài)下拉伸、但不進行熱定形的薄膜。再加工時受熱而發(fā)生收縮，從而把被包裝商品緊緊地收縮包裹起來。包裝后的產品密封性和防潮性好，不僅可以簡化包裝工序，縮小包裝體積，而且由于收縮后的透明薄膜緊裹被包物品，能清楚顯示物品的色澤與造型。

熱收縮膜作為一種新型的貼體包裝材料，具有強度高、形態(tài)穩(wěn)定等特點，且有良好的光澤度和透明度，加工方便，容易著色，印刷性能好，廣泛應用于各種快餐食品、乳酸類食品、飲料、小食品、各種酒類、農副產品、干食品和土特產等的包裝。作為商品標簽，熱收縮膜具有光澤度高和貼合性好的特點，其光澤度可使瓶裝飲料上的包裝圖案更加生動。目前國內雖有不少研究機構和部分聚酯生產企業(yè)致力于PETG的研究開發(fā)，但還未形成批量生產能力。

上海石化在研究開發(fā)PETG生產技術的基礎上，擺脫了原料CHDM不易得的限制，成功開發(fā)出熱收縮薄膜專用（Heat Shrinkage Film，簡稱HSF）聚酯。相比PETG，其原料成本大幅度下降，使用性能基本一致，目前已投入批量生產，主要供應熱收縮膜專業(yè)生產企業(yè)。

天津萬華股份有限公司針對市場對高溫蒸煮薄膜的需求，在現(xiàn)有的BOPET生產線上，通過涂布改性開發(fā)出一種專用薄膜。一般情況下，物質的表面能低于33 mN/m，則幾乎無法附著目前已知的膠粘劑。BOPET膜的表面張力一般可達38 ～ 40 mN/m，用于食品包裝時能滿足一般的鍍鋁、印刷要求，但在需要高溫蒸煮對食品進行殺菌、熟化時，未經(jīng)表面改性的BOPET薄膜極易導致鍍鋁層開裂、脫鋁等問題。目前，國內外研究比較多的方法有電暈放電處理、等離子體處理法、表面接枝聚合法、表面涂布法等幾種。其中表面涂布法的改性效果最為理想，選用水性丙烯酸樹脂作為耐蒸煮聚酯薄膜的涂布樹脂，采用合理的在線涂布和雙向拉伸工藝，對薄膜表面進行改性處理，改善了聚酯薄膜的表面性能，大幅度提高了其在蒸煮時與鍍鋁層之間的附著力。

3 PET和PBT工程塑料

國際上通用類聚酯熱塑性塑料工業(yè)化產品（以注塑為主）主要有六大類：高性能聚酯，包括液晶、聚酯合金；工程塑料級PBT；PEN工程塑料；工程塑料級PET；通用級PET；再生PET。早在上世紀80年代，美國DuPont（杜邦）公司就已經(jīng)成功開發(fā)了玻纖增強的PET，用于注塑成型。2005年以前聚酯產業(yè)發(fā)展的重點是滌綸，因此對PET作為工程塑料的研究及其應用技術的開發(fā)基本集中于歐洲和美國。到目前為止，工程塑料用PET（包括部分再生PET）的年消耗量僅有45萬t左右。

近10年來，PBT的產業(yè)化發(fā)展過于迅速，出現(xiàn)了供需不平衡現(xiàn)象，生產能力已經(jīng)達到120萬t/a，2014年其消費量為108萬t。

經(jīng)過改性后的工程塑料級PET優(yōu)勢明顯，具有熱塑性材料中最大的韌性，其熱變形溫度和長期使用溫度是熱塑性通用材料中最高的。因為耐高熱，增強PET在250 ℃的焊錫浴中浸漬10 s后幾乎不變色，特別適合制備錫焊的電子、電器零件；彎曲強度200 MPa，彈性模量4 000 MPa，耐蠕變及疲勞性也很好，表面硬度高，機械性能與熱固性塑料相近，具有很高的性價比。

在中國大陸超高速發(fā)展滌綸產業(yè)的同時，歐洲、美國、日本等地的一些企業(yè)已經(jīng)在用于工程塑料的PET、PBT的改性技術和合金技術的研究開發(fā)上建立了領先優(yōu)勢，如表10所示。

這些技術的特點主要表現(xiàn)在針對不同的應用加工條件和市場需求開發(fā)系列產品，包括玻璃纖維增強以改善韌性和提高抗沖強度；礦物（例如滑石粉、云母等）增強以改善注塑性能和結晶性能；PET、PBT共混以降低材料成本和改善使用性能；采用酸或醇改性的共聚酯，可以有效改善抗翹曲變形；采用非鹵素阻燃技術取代使用安全性較低的鹵素阻燃；在聚酯合成過程中添加抗紫外線助劑，例如三嗪類、雙苯并噁唑苯乙烯類抗紫外劑；PBT與ASA（Acrylonitrile Styrene Acrylate Copolymer，丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯腈三元接枝共聚物），進一步改善抗沖強度和注塑加工綜合性能；PC與PBT共混成為高性能的合金，大幅度提高了兩者的基本性能；而大幅度降低重金屬或其它有害物的聚酯工程塑料可以用于和食品接觸的注射產品，或采用再生原料以體現(xiàn)低碳和環(huán)保；采用生物基原料主要是體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念。

新型聚酯的最新發(fā)展及應用

Latest Developments of New Polyesters

1 以部分生物基為原料的PTT

上世紀90年代中期，美國杜邦公司和美國殼牌化工采用1，3-丙二醇（PDO）與PTA合成了新型聚酯聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT），并迅速實現(xiàn)了產業(yè)化。2009年受到PTT應用領域拓展瓶頸和產品成本的影響，殼牌位于加拿大的PTT生產企業(yè)宣布長期停產。而美國杜邦公司采用生物技術合成的PDO在制造成本和產品應用領域取得了積極的開發(fā)成果，實現(xiàn)了PTT產品的工業(yè)化放量，并形成了從原料至最終紡織品應用的成套核心技術。

據(jù)介紹，高性能生物基聚合物杜邦TM Sorona有助于降低對石油資源的依賴，且可減少溫室效應氣體的排放。據(jù)介紹，與尼龍 6的生產過程相比，其能耗可降低30%，溫室效應氣體排放量減少63%；與尼龍6，6的生產過程相比，其能耗可降低40%，溫室效應氣體排放量可減少56%。其產品主要應用于家用和商用地毯、服裝以及汽車腳墊和地毯等領域。而杜邦TM Sorona EP則是一種用于生產汽車零部件及其他非纖產品的熱塑性聚合物。

在我國，PDO一直是PTT實現(xiàn)產業(yè)化的瓶頸，因此對于生物法合成PDO的研究一直是關注重點。

2014年，江蘇盛虹基團與清華大學合作，建成了年產5 萬t生物法PDO裝置和年產 3 萬t的PTT裝置；張家港美景榮和華美生物材料公司，采用國產技術，建成了年產6.5萬t的生物法PDO和BDO裝置，并建有年產 3 萬t的PTT生產裝置。

近期，上海石化采用生物基PDO，在現(xiàn)有PET連續(xù)化聚合裝置上合成PTT并形成成套技術，實現(xiàn)了批量生產。同時利用現(xiàn)有的紡絲設備，對合成的PTT進行紡絲及后加工應用的研究開發(fā)，取得了實質性進展。

2 生物基PET

生物基PET目前主要是以部分生物基乙二醇代替石油基原料合成，生物基乙二醇目前已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產。與乙二醇生物化相比，PET的另一種原料PTA或者PX生物化比較困難，但近幾年也取得了突破性進展。除美國幾家知名公司外，中國石化等開展了生物質制芳烴技術的研究，針對生物質來源的糖類、呋喃類化合物采用液相重整技術路線，以非貴金屬體系的新型雙功能催化劑為酸性組元，用于加工生物質快速熱解油和液相重整油，實現(xiàn)小分子含氧化合物轉化為芳烴的目的，進而實現(xiàn)對二甲苯和PET的綠色清潔生產。

2009年可口可樂公司推出PlantBottle包裝飲品，這種PET瓶中有30%的成分為植物基PET，合成原料乙二醇由甘蔗制成。據(jù)報道，截至2013年，可口可樂公司已經(jīng)售出了180億瓶PlantBottle包裝的飲料，相當于節(jié)省了40萬桶石油。PlantBottle可100%回收再生，用于生產PET瓶或纖維。

東麗公司為了實現(xiàn)PET原料的全部生物化，于2011年以美國Gevo公司合成的完全生物PX為原料生產PTA，和生物原料EG組合，首次成功試制了完全生物基PET纖維。這種100%的生物基PET，產品性能與石油基PET相似。東麗將通過此次合作開發(fā)生物基PET量產技術，并計劃推出商業(yè)化產品。

此外，東洋紡公司從2012年開始向市場銷售生物PET纖維，帝人公司的“PLANTPET”、豐田通商株式會社的GLOBIO均是生物基PET產品。

在我國國內，東華大學、上海石化和泉州海天材料科技股份有限公司合作，采用長春大成公司的生物基多元醇在連續(xù)裝置上合成PDT，經(jīng)過優(yōu)化紡絲條件，在現(xiàn)有的熔融紡絲裝置上生產生物質PET，其商品名為Sofeel，是細旦生物基聚酯功能紗線及面料品牌，其具有長絲和短纖紗兩者的性能，毛感強，手感好，覆蓋性優(yōu)于短纖紗。穿著具有棉、麻纖維之天然觸感和色澤，卻又兼具合成纖維之懸垂及耐皺等功能。

3 聚乳酸（PLA）

PLA是一種可完全生物降解的新型聚酯材料，主要以玉米、小麥、甜菜等含淀粉的農產品為原料，經(jīng)發(fā)酵生成高光學純度的L-乳酸后，再經(jīng)真空縮聚而成。

目前，世界上PLA主要生產國有美國、日本、德國等。其中，美國NatureWorks公司的PLA產能超過45萬t/a，其商品名為IngeoTM。此外，荷蘭CSM公司擁有10.9萬t的PLA裝置。2012年中國PLA的產能已達8.55萬 ～ 10.2萬t，其中海正生物材料是中國PLA行業(yè)的龍頭企業(yè)，2012年該公司PLA產能約為 3 萬t/a，另有 2 萬t/a PLA項目在建。

目前，PLA纖維主要應用于內衣褲、運動休閑服飾、床品、襪子及醫(yī)療衛(wèi)生材料、室內裝飾等領域，具有較好的可染性和生物相容性。PLA纖維具有優(yōu)良的親膚性，制成的織物有優(yōu)異的懸垂性和良好的滑爽感，穿著舒適，尤其適宜制作兒童服裝等用品。

日本鐘紡纖維公司不僅將PLA纖維與棉、羊毛混紡生產具有絲感外觀的服裝，還將其用途擴大到土木工程、農業(yè)、漁業(yè)等產業(yè)領域；美國杜邦公司采用IngeoTM制成短纖維和雙組分纖維以及紡粘非織造布和熔噴非織造布，在服裝、家用和裝飾、非織造布市場有著潛在的應用前景。

國內也有部分企業(yè)對PLA纖維及其制品進行了開發(fā)和生產，海寧新能紡織有限公司可生產多種規(guī)格的PLA纖維，寧波環(huán)球生物材料有限公司依托美國CDP生產技術，每月可生產PLA纖維產品約1 500 t。

德國特拉維拉公司推出了采用IngeoTM制得的用于非織造布領域的系列纖維，這些產品適合水刺、濕法成網(wǎng)和梳理成網(wǎng)等非織造工藝，其最終產品包括衛(wèi)生用產品等。此外該公司還計劃在其PLA產品系列中推出雙組分纖維。

4 可生物降解的PBS、PBST

聚琥珀酸丁二醇酯（PBS）生產所需的主要原料丁二酸、丁二醇均可通過生物發(fā)酵法制得，而PBS本身也可生物降解，在受控堆肥化標準條件下，12天左右降解開始加速，45天時降解量約為49%，到58天以后降解速度略微減慢，64天時降解量可達60%以上。另外，PBS還是一種典型的半晶質熱塑性塑料，相對低密度的聚乙烯，它擁有更好的加工性能。PBS因良好的熱穩(wěn)定性和較高的分子量受到青睞，用途非常廣泛。

據(jù)了解，目前全球已實現(xiàn)PBS完全商業(yè)化的有日本的Showa Highpolymer公司和德國的巴斯夫公司，其中前者擁有產能為3 000 t/a的PBS間歇裝置，后者有兩條產能各為7 000 t/a的PBS、聚對苯二甲酸丁二醇共聚琥珀酸丁二醇共聚物（PBST）共聚酯間歇裝置。2011年，PTT公司和日本三菱公司聯(lián)合投資成立了PTT MCC Biochem公司，該公司采用BioAmber公司的生物基丁二酸生產生物基PBS（BioPBSTM），生產裝置2012年開始建設，產能為 2 萬t/a，預計2015年第 2 季度開始運行。

我國國內，上海石化與北京化工研究院合作，采用鈦系催化劑開發(fā)生產了可生物降解的PBST，應用于淀粉、PLA、PBST三元共混后的“用即棄”產品，包括吹膜產品包裝袋、吸塑產品餐盒、注塑餐具、淋膜紙杯以及農用地膜等。

上海聚友化工有限公司充分發(fā)揮自身在聚酯領域中的技術優(yōu)勢，采用自主設計的降膜式預縮聚反應器、強制刮膜的自清潔增黏反應器等關鍵設備，開發(fā)出一步法連續(xù)聚合技術，直接得到高熔體黏度的PBS及其共聚酯。應用該技術成果已建成萬噸級PBS及其共聚酯的連續(xù)聚合生產裝置。

5 聚呋喃羧酸乙二醇酯（PEF）

荷蘭Avantium公司開發(fā)出極具革命性的“YXY”催化化學工藝技術，可將植物資源得到的呋喃糖通過生物轉化為2，5-呋喃羧酸（2，5-Furan dicarboxylic，F(xiàn)DCA），取代傳統(tǒng)意義上的PTA，與乙二醇進行酯化聚合生成聚2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）。

相比于石油基PET，PEF的生產過程可減少碳排放50% ～ 70%。2011年，Avantium公司在荷蘭的40 t/a試驗裝置開始運行，隨后該公司相繼與可口可樂、DANONE、ALPLA等公司達成協(xié)議，開發(fā)PEF包裝材料；2014年6月該公司宣布獲得合作伙伴Swire Pacific、可口可樂、DANONE、ALPLA等公司共計5 000萬美元的投資，用于工業(yè)化裝置的建設。預計這套工業(yè)化生產裝置的FDCA生產規(guī)模為 5 萬t/a，2016年可建成?，F(xiàn)階段，業(yè)內可能更關注能否在現(xiàn)有的聚合、紡絲裝置上不作大幅度不可逆改造而能生產類似的產品。

聚酯產業(yè)的發(fā)展趨勢

Developing Trends of Polyester Industry

1 拓展聚酯纖維的應用領域

200多年前的紡織產業(yè)大工業(yè)化，使得天然纖維在服裝等領域的應用得到大幅提升，同時形成了紡織產業(yè)鏈（包括原料種植、紡織、染整及終端應用）。上世紀90年代起，合成纖維，尤其是原料來自于石油化工產業(yè)的PET纖維的大規(guī)模產業(yè)化為紡織產業(yè)的蓬勃發(fā)展和效率提升開創(chuàng)了革命性變化。由于PET纖維相對其它合成纖維具有良好的性價比，因此未來依然會得到持續(xù)發(fā)展。

受到傳統(tǒng)紡織產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術發(fā)展水平不均衡的限制，傳統(tǒng)紡織加工的高污染和低效率、區(qū)域發(fā)展不平衡以及產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)利益不協(xié)調已經(jīng)成為阻礙整個產業(yè)鏈健康發(fā)展的瓶頸。

從聚酯纖維產業(yè)的角度來說，進一步開發(fā)“差別化”和新產品依然是纖維加工企業(yè)密切“融入”紡織價值鏈、提升產業(yè)整體發(fā)展水平的方向。今后的技術發(fā)展趨勢將主要體現(xiàn)在以下幾個方面：降低污染的PET染色改性技術，例如陽離子染料可染、本體染色產品；提升產業(yè)鏈整體效率的直接紡短纖維、直接法紡粘非織造布、從熔體至紗線的BCF技術、聚酯化學回收技術以及可進一步拓展終端應用的直接紡工業(yè)絲、功能性纖維、非織造布產品等；開發(fā)引領市場的高端產品，例如具備防護功能的產業(yè)用紡織品，上下游共贏的中端產品等。

2 采用新技術、開發(fā)新產品

進一步提升聚酯產品的安全性（使用安全、環(huán)境安全等）、降低材料合成過程中的污染和能源消耗是今后聚酯發(fā)展的重點。催化劑是聚酯合成過程中的關鍵，鈦系催化劑的開發(fā)和應用將給聚酯產業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。目前鈦系催化劑已經(jīng)在瓶用產品中得到應用，在直接紡纖維產品中的推廣應用也指日可待，結合MTR和CC-PET技術，高效的液相增黏技術的推廣，將會使聚酯合成、紡絲、制瓶、制膜等工藝的能耗進一步降低，安全性得到進一步提升，而且新型催化劑制成的聚酯產品依然可以回收再生。

采用生物技術開發(fā)可再生的非石化資源的聚合物單體是當今世界新技術應用的熱點，目前生物基乙二醇、丁二醇和丙二醇等已經(jīng)實現(xiàn)了產業(yè)化，并由此開發(fā)了性能與石油基PET、PBT和PTT接近的產品，盡管生物基產品在后續(xù)加工和應用中仍存在不少技術難題，例如染色、產品均勻性需要不斷完善等。從企業(yè)角度來說，可能更關心生物基原料的成本以及在不大幅改造現(xiàn)有裝置前提下生物基聚酯的產業(yè)化應用。

用生物技術開發(fā)的二酸和二胺單體為新型聚酯和共聚改性聚酯的產業(yè)化帶來了新動力。例如源自于生物基的呋喃二酸單體可以與乙二醇合成PEF，從生物基原料得到異丁醇再轉化為PX的Gevo公司在美國德州建設了PX中試工廠，一旦形成產業(yè)化，100%生物基的PET、PBT和PTT將對傳統(tǒng)聚酯產業(yè)帶來一場“革命”。

近年來，經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高，促使一次性消費市場迅速發(fā)展，其中用即棄個人衛(wèi)生用品、包裝（垃圾袋等）、醫(yī)療器械、農用地膜等采用聚酯取代部分聚烯烴材料已實現(xiàn)產業(yè)化，部分源自生物基原料的PLA、PBS、PBST等脂肪族聚酯具有生物可降解性能，一旦原料成本下降到一定水平，且加工技術（注塑、吹塑成型、共混改性等）更加成熟，其市場容量將會超過140萬t。

隨著生物技術在合成二胺（例如戊二胺、己二胺）和己內酰胺單體的產業(yè)化應用，合成聚酯酰胺并在現(xiàn)有聚酯裝置上加工，將是聚酯改性的重大變化，尤其是傳統(tǒng)PET纖維材料的染色改性（離子型染料低溫染色）和穿著舒適性（親水性、柔和手感）將得到大幅提高，且其成本相對復合紡絲或聚酰胺與聚酯共混將進一步降低，但目前從研究至產業(yè)化的進程還相對緩慢。

3 產業(yè)結構調整是關鍵

世界聚酯產業(yè)結構調整的趨勢是從原料至最終產品的價值鏈的進一步優(yōu)化，特別是原料端（芳烴）的產品多元化和高附加值。例如間二甲苯延伸產品，可以提供生產相對高附加值的不飽和聚酯樹脂（Unsaturated Polyester Resin，簡稱UPR）、芳香族高性能纖維；間苯二甲酸的后續(xù)產品作為高附加值共聚酯單體用于功能性聚酯纖維的生產。

利用現(xiàn)有的聚酯裝置，整合共混及共聚技術，協(xié)同聚酯產品的應用開發(fā)，生產高附加值的非纖聚酯產品，開拓產業(yè)用領域是產業(yè)結構調整的另一重點，例如高附加值的聚酯工程塑料。其中，聚酯彈性體（TPEE）在某種程度上可以認為是PBT的共聚產品、PETG（高透明片材）是PET的CHDM改性產物；聚酯裝置在線添加無機成核劑、改性玻璃纖維是低能耗、質量更均勻的注塑用工程塑料生產方法；聚酯多元醇的產業(yè)化使聚酯產品延伸至聚氨酯材料的應用領域，聚酯熱熔膠使產品延伸至皮革、印刷出版物等粘接產業(yè)領域，聚酯類不飽和樹脂可應用于涂料、高性能纖維復合增強材料等。

總而言之，聚酯產業(yè)的結構調整涉及多領域的協(xié)同及可持續(xù)發(fā)展，是系統(tǒng)性工程，不僅包括技術、產品、標準，還涉及眾多的研究與咨詢機構、企業(yè)等，甚至需要國家的統(tǒng)籌規(guī)劃。

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