合成工藝全線打通
劉德華介紹,生物法PTT并不是完全來自生物基,而是主要原料PDO可從生物基材料獲得,另一種主要原料PTA(對苯二甲酸)目前尚未見生物法合成的報道。與化學法PTT相比,生物法PTT的環保和資源優勢不言而喻,產品性能也更好。譬如,化學法PTT因工藝問題羰基含量高,導致黏度太大,后序紡絲質量不夠高,生物法PTT就不存在這個問題,能更好地滿足聚合要求。
他表示,經過多年的探索,我國已經打通了從生物材料到PDO,再由PDO到PTT的全部生產工藝,很多公司都進行過一定規模生物法PDO生產。目前國內最大裝置為清華大學與湖南海納百川生物工程有限公司合作的3000~4000噸/年的生產線,主要以廢油脂為原料。國際上主要以杜邦的谷物原料合成法為代表。
中國工程院院士、南京工業大學校長歐陽平凱表示,PTT生產的關鍵在于獲得生物法PDO原料。我國清華大學、北京化工大學、江南大學以及大連理工大學等單位對生物法生產PDO進行了深入的研究,主要工作集中在菌種代謝機理、關鍵酶、動力學特性、基因工程菌構建等方面,成績顯著,預計未來幾年內將逐漸實現用微生物發酵法來取代化學法生產PDO。
歐陽平凱認為,與國外技術相比,我國研究人員開發的以柴油副產物甘油為原料生產1,3-丙二醇工藝具有創新性,綜合成本低于國外技術,發酵方式經過進一步改進和優化后,工業化前景較好。
據了解,國內對化學法PDO進行探索的企業也很多,但目前都已放棄了工業化生產。作為曾經的PDO生產工藝壟斷者之一,殼牌公司也于去年3月正式關閉了其位于美國的化學法PDO生產裝置。
推廣關鍵在PDO成本
據介紹,PDO與PTA合成的聚酯PTT,比以1,2-丙二醇、丁二醇、乙二醇為單體合成的聚合物的性能更優異。PTT除具有聚酯PET(聚對苯二甲酸乙二酯)的化學穩定性外,還具有良好的生物可降解性、耐污染性、尼龍的韌性和回彈性及抗紫外線等。PTT不易褪色,易加工成型,制成的纖維可拉長20%。此外,PTT纖維還具有耐磨、低吸水性、低靜電、易染色等優點,用于生產地毯可與尼龍媲美。
劉德華稱,與目前的熱點材料生物基材料聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)相比,PTT更具加工優勢。雖然國際上已經有了萬噸級PLA生產裝置,但產品質量并不佳,58℃就會融化,難以用于高端市場,只能用于飯盒等低端市場。即便這些問題可以用L型乳酸和D型乳酸混合聚合的方式改善,但技術上尚未成熟。PHA則在紡絲上存在缺陷。
他強調,PTT自身性能在推廣應用上完全沒問題,但受PDO價格偏高因素制約,目前PTT主要是用于服裝、地毯等高端領域。如果能把PDO 的成本降下來, PTT將前途無量。譬如,由于性能好,PTT可以取代PET。目前國內的PET市場容量是千萬噸級,如果10%用PTT取代,那就將形成百萬噸的市場;如果能替代50%,形成的市場就更不可估量。此外,PTT還可以用作工程塑料。
據了解,海天輕紡、上海華源股份、江蘇盛虹等企業已初步打開了PTT的應用市場。
2~3年內可形成規模
劉德華表示,雖然前景看好,但國內真正建成的PTT裝置只有張家港美景榮化學工業有限公司一家。該公司獲杜邦授權,PDO由杜邦供應。造成這種局面的原因是:一方面,PTT生產企業因為沒有足夠的PDO原料供應,不會盲目上馬PTT裝置;另一方面,PDO生產商則認為,下游沒有PTT用戶,不敢隨意擴大PDO產能。令人欣慰的是,目前僵局已經開始打破,江蘇盛虹3萬噸/年的PTT裝置將于今年建成。屆時,國內現有的幾千噸PDO生產規模將不能滿足國內市場需求。為此,清華大學目前正在跟江蘇盛虹洽談,打算新建一套PDO裝置。預計2~3年內,我國PTT產能將達到數萬噸規模,但要形成PET那樣的產業規模,或許還需20年。
劉德華告訴記者,由于國內生物柴油產業沒有發展起來,沒有足夠的副產甘油,導致PDO原料競爭激烈。不過,國外生物柴油發展紅火,很多甘油沒有出路,國內部分企業開始從國外進口粗甘油,加工成工業甘油出售,這將大大降低PDO 生產成本。
記者在各大科研院所網站的瀏覽中也發現,大連理工大學等生物法PDO生產技術的擁有者都在尋找合作企業。