聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种重要的生物可降解聚合物, 是由脂肪族二元醇1,4-丁二醇(BDO)和脂肪族二元酸1,4-丁二酸(SA) 经过缩聚反应制得,是一种可完全生物降解的新兴高分子材料。PBS的起步相对较晚,其作为一种综合性能良好的可生物降解材料, PBS以及各种PBS的改性材料已经在各个领域中得到了很多应用, 如食品包装领域中的包装袋、包装瓶,农业领域中的地膜、堆肥用袋以及医用材料等。其主要用途如表所示:
聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 合成的主要原料可以通过自然界中的纤维素、葡萄糖等可再生的农作物产物经过生物发酵等途径生产,并且其完全降解后的产物对环境无毒无害,对实际应用和环境保护都具有十分重要的意义。
传统的PBS的合成方法根据其单体原料来源的不同大致包括两种:即生物发酵方法和化学合成方法。
一、生物发酵法
主要采用自然界中存在的生物质原料通过生物发酵的方法转化成生物质单体,然后合成聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。其原料可完全由生物发酵获得,如丁二酸作为三羧酸循环的中间代谢产物,其主要的生产菌株是大肠杆菌;并且另一种单体原料1,4-丁二醇也可以通过生物质的发酵来进行生产制造。
总体来说,生物发酵法具有反应条件温和、污染小等优点,并且循环利用率较高,减少了碳排放,但此种方法的工艺过程比较复杂,生产的成本较高,不利于大规模推广。
采用发酵法生产的丁二酸一般浓度较低,并伴有杂质,而耦合萃取分离工艺效果显著。天一萃取推出CWL-M系列多级连续离心萃取装置,通过发酵液萃取-洗涤-反萃-浓缩等工艺可大幅度提高乳酸的纯度和生产效率。
二、化学合成法
目前较为常用的PBS合成方法, 主要包括直接酯化法, 酯交换法和扩链法。在化学合成PBS的工艺中,一般来说需要使用催化剂来促进反应的进行。通常采用的催化剂为强酸型催化剂,如对甲苯磺酸;以及钛酸酯类催化剂,如钛酸四丁酯等。