PET聚酯材料及回收利用的发展现状和发展趋势

专业资料.WORD完美格式下载可编辑.专业资料WORD完美格式下载可编辑《高分子材料学》课程论文题目：PET聚酯材料及其回收利用的发展现状与发展趋势化学与材料工程学院高分子专业学号XXXXXXXXXX学生姓名KITTY指导教师二〇XX年X月.WORD完美格式下载可编辑.专业资料WORD完美格式下载可编辑摘要本文从环境污染以及石油资源枯竭两大问题引入,概述了PET聚酯材料的性能及应用,详细介绍了PET聚酯材料目前的发展情况及其回收利用情况,并对其PET聚酯材料的发展趋势做了详细分析：一是会开发PET的生物质原材料和绿色化学生产工艺；二是会开发PET回收再生材料的新技术和新应用。总之,对于PET聚酯材料的研究我们还有很长的一段路要走,需要不懈的努力。关键词：PET聚酯；PET回收；PET发展现状；PET发展趋势AbstractFromtheintroductionoftwoissues,theenvironmentalpollutionandthedepletionofoilresources,theperformanceandapplicationofPETpolyestermaterialisoverviewed.ItalsodetailsthecurrentdevelopmentandrecyclingofPETpolyestermaterial.Then,itanalysesthetwodevelopingtrendsofPETpolyestermaterial:First,itwilldevelopbiomassrawmaterialsandgreenchemicalproductionprocessofPET;thesecondisthattherewillbenewtechnologiesandnewapplicationsofPETrecycling.Inshort,tothestudyofPETpolyestermaterial,westillhavealongwaytogoandweneedtomakeunremittingefforts.Keywords:PETpolyester;PETrecycling;developmentstatusofPET;PETtrends1引言随着我国城市化进程的不断推进,城市人口比重不断加大,对PET聚酯的需求量也在增加,排入自然界的废PET聚酯将越来越多；另一方面,随着聚酯工业的迅猛发展,伴随而来的是聚酯废料的剧增,据统计,在聚酯生产与加工过程中,约有3%~5%将成为废料。尽管废PET对环境不产生直接污染,但因其具有极强的化学惰性,很难被空气或微生物所降解,将会对环境造成很大的影响ADDINNE.Ref.{F4A60E60-D137-4290-85D6-B1605E9A8113}[1,2]。与此同时,用于合成PET聚酯的原料——石油等自然资源日益紧缺且需求量不断增大,有专家预测,如果不能探测到新油田,目前的油井开采量仅够维持开采几十年ADDINNE.Ref.{D3BAA665-97E0-432E-9988-BF75BB6A39D1}[1]。由上述可知,环境污染与资源短缺这两大问题深深地影响着PET聚酯工业的发展。实现PET聚酯生产、加工、回收利用的资源良性循环,已经成为PET聚酯工业发展中日益重要的问题ADDINNE.Ref.{FED1ACDE-12C3-4DA5-B35B-9AAB9A382739}[3,4]。2PET材料概述PET是一种性能优良的热塑性高分子材料,因其具有良好的物理化学性能而成为应用最为广泛的聚酯之一。PET的应用可分为纤用和非纤用。所谓的纤用即是用于制造纤维,PET经纺丝工艺可制得人们熟悉的涤纶纤维。而非纤用途的PET最早是由柯达公司引入用作摄影胶卷的基材。自上世纪20年代中期,由可口可乐公司将这一品种引入饮料包装领域,此后,非纤用PET发展迅速,目前已发展到瓶用、膜用、片材、工程塑料、打包带和塑钢带等多个领域,仅以食品级瓶用PET切片就有矿泉水、碳酸饮料、热罐装饮料、白酒及啤酒瓶等多种分类。ADDINNE.Ref.{8C768BFB-07FF-46B1-83F0-AC465FCC89D1}[5]总而言之,现如今的PET被广泛用于食品包装、纤维、薄膜、片基等众多领域。由于PET具有极强的化学惰性,很难被空气或生物降解,造成了严重的环境污染和资源浪费,因此,PET的再生循环利用受到世界各国的重视与关注ADDINNE.Ref.{DB371881-CA6F-481F-8AD1-2BBAC20C9C1A}[4,6]。3PET聚酯材料发展现状目前对于聚酯材料需求激增并且由此产生了固体废料的问题,PET聚酯材料的生产由传统的石油基开始向生物基发展,其回收利用工艺在原有的基础上也在寻求着新的突破。3.1PET聚酯材料的市场分析知名市场行情分析网曾发表报告称,20XX全球聚对苯二甲酸乙二酯〔PET、聚对苯二甲酸丁二酯〔PBT的市值为314.7亿美元。预计今后五年间,PET、PBT的市场需求将以7.3%的复合年增长率上涨。近年来,工程塑料取代金属材料的趋势日渐显著。受其影响,市场对聚酯的需求力度逐年加大。此外,终端产品市场的繁荣、新兴国家的崛起、生物基材料的推广等因素进一步推高了聚酯的市场走势。亚太地区是PET、PBT的重要生产及消费市场。该地区掌控着全球38%的PET市场份额及53.6%的PBT市场份额。近年来,随着巴斯夫、朗盛、帝斯曼、杜邦等大型公司的入驻,巴西、印度、德国、美国的PET、PBT行业也有了进一步的发展。ADDINNE.Ref.{88593B99-A17C-48B7-BCE5-D0FEF3184EAC}[7]3.2生物基PET技术的新进展ADDINNE.Ref.{E861A000-D44E-4E7B-8A11-CF44868F8BB2}[8]生物基聚酯是工业生物聚合物的重要品种之一,其技术进步与市场的拓展已完全融入当今世界生物高分子技术的发展与变革中。近年来使用非粮食生物质制备生物基对二甲苯〔PX进而合成生物PET技术取得了长足进展,美国Virent公司、Gevo公司和Anellotech公司的商业性生产装置预计都将在2015年前后投入运行。从成本效益角度分析,同时参照传统石脑油原料制备芳烃工艺的经验,生物基PX生产线一经工业化其系列设备的产能应不低于25万t/a。此外,以荷兰Avantium公司开发的YXY技术制备的生物基PEF与传统PET性能相似,预计其商业化装置在2015到2016年期间也可投入运转。生物基高分子材料的实用性研究尚处于初期阶段,生物可降解聚合物的开发也面临着诸多挑战。探索有效的细菌系统,发现具有商业化价值的工艺并非易事,同时也面临着巨大的投资风险,但生物技术仍是21世纪最重要的科学技术前沿领域之一。随着绿色环保和可持续发展的理念不断深入人心,生物聚合物技术将持续高速发展,但它还不可能替代现阶段常用的聚合物材料,尚不能撼动传统PET的地位。3.3PET回收再生PET的循环利用主要分为物理回收利用和化学回收利用。虽然物理回收利用方法近年来成为废弃PET商业化回收利用的主要方法,但化学回收利用给废弃PET实现了真正意义上的完全循环再利用。因此,从20世纪50年代开始,发达国家就开始研究化学法回收利用PET。到目前为止,世界许多大公司和研究机构均投入了巨大的人力物力从事此方面研究,一些工艺已经实现了商业化运行,如美国EASTMAN公司于1980年成功地开发了甲醇解聚回收PET的工艺流程,并于1987年建立了工业化生产装置；美国DuPont公司、德国Hoechst公司、日本帝人公司等也相继开发出工业化的废弃PET化学法回收利用新工艺ADDINNE.Ref.{A4C206B9-127E-449D-BBB8-A071239C8221}[4]。3.3.1PET物理回收法与化学回收法ADDINNE.Ref.{144BBA15-D1A7-44FA-AB3B-04C21FAA0370}[3,4,6]PET的物理回收法,又称热熔再生回收法,是通过剪切、粉碎和加热熔化等工序,对废弃的PET塑料进行再加工的循环利用技术。热熔再生回收技术具有节省投资、成本低廉特点,但各种废弃PET再生塑料的性能与新材料的相比理化性质和机械性能均出现了大幅度的下降,加上回收时一般都含有杂质,所以只能降级使用,不能再应用于食品包装。PET的化学回收法一般是解聚。PET类废弃塑料通过解聚,可以制得生产PET所需要的TPA单体原料,TPA单体可进行再聚合合成PET塑料或者经过改性来制取其他的有机化合物。目前解聚PET的方法包括糖解法、水解法、醇解法、氨解法等ADDINNE.Ref.{315C2B1B-45AC-456A-AF5A-04B4AC75200E}[1]。这些回收后的产物可以用于加工新的PET。可用于降解PET的化学试剂主要有二甘醇〔糖解、水〔水解、甲醇〔醇解、乙二醇〔醇解或丁二醇〔醇解等。糖解和醇解是已经商业化的、比较成熟的降解方法,其他方法如水解和混合降解,也是研究得相当广泛的方法。3.3.2PET回收利用现状目前,我国再生PET的应用主要以纤维为主〔占79%,在食品级和非食品级领域的应用较少〔占20%,因为用于食品包装材料的再生PET的性能指标并不能与PET新料完全相同,再生原料来源极其复杂,不可避免地含有非食品包装成分,或含有其他未知的污染物及大量肉眼无法见到的微生物、病菌并释放到食品中,所以使用再生PET包装食品会对人体健康造成极大的危害。再生PET必须保证在成型制品中的污染物水平已经降到了足够低的程度,以保证不污染包装的食品。为了使再生PET能够达到预期的质量要求,在生产过程中可能需要加入的增塑剂、抗氧化剂、着色剂等加工助剂的种类和数量应符合现行规定。塑料中原有的任何助剂不应该在再生过程中发生反应产生不符合规定的添加剂ADDINNE.Ref.{8276ACE7-DBB6-400D-A052-6636B347A814}[6]。我国目前的状况却不容乐观。发达国家正在将低端加工过程向发展中国家转移,只保留部分研发企业,生产高性能、高附加值产品；与此同时,印度、巴基斯坦等发展中国家的再生产品行业也日益壮大,我国企业要想突破现有的产业模式,扩大市场,就必须要加快自主研究的步伐,生产迎合市场需求的高性能产品,当然这个过程应该保持生产过程的环保性,不能空喊环保的口号却在对环境进行二次污染。通过政府、企业、消费者三方面的共同努力,相信我国的再生聚酯行业必将持续健康发展ADDINNE.Ref.{A814A869-4D70-42B8-87FD-12352854B31E}[2]。4发展趋势〔一开发PET的生物质原材料和绿色化学生产工艺ADDINNE.Ref.{C0D69E5D-BB97-41BC-8977-EA7067FE2FEF}[9]聚对苯二甲酸乙二醇酯〔PET全球年产量大于5000万吨,PET目前正向生物经济驱动,寻找可再生生物质以替代传统的石油资源生产PET。开发可再生的生物质并利用绿色和可持续的工艺转化成需要的大宗化学品已成为人们的迫切期望。在过去十年蛋白质工程的发展中,生物代谢途径工程的进展为木质纤维素的有效酶水解铺平了道路。同样,糖基化学品也在迅猛地发展。其中有一些生物基化学品已经得到了商品化。因此,可以预计,通过基于可再生生物质的技术生产化学品以替代石油资源为基础的商品化学品将继续发展,在未来的道路上会出现以生物质为基础的可持续的经济。〔二开发PET回收再生材料的新技术和新应用ADDINNE.Ref.{BDC4F252-E305-4E9B-C3C8}[3,5]PET聚酯材料回收过程中出现的问题随着进一步的深入研究将得到如下解决：〔1废PET聚酯解聚方法和工艺流程多种多样,对聚酯废料的来源及解聚产品具有不同的适应性,对环境的影响也不同,在实际应用中应根据聚酯废料来源、过程的经济适应性、产品要求及环境污染程度的不同来进行选择、优化；〔2随着研究的深入,更多的解聚方法得以应用。另一方面,同样的解聚方法,流程多种多样,并不断发展完善。解聚产品的再次回收利用也有多种途径；〔3应该相互借鉴其它各种聚酯塑料的回收利用方法,如聚氨酯、PBT及各种混合聚酯废料。总之,目前化学解聚法回收废PET还面临着许多挑战：降低生产成本；开发更加简单的工艺路线,并实现工业化；如何充分回收利用复合PET材料中其他各种物质等。目前开发的首要任务是发展新的技术和PET再生材料的应用,提升材料发展空间,与此同时,不断开发、创新新技术使与PET相关技术工艺向高效化、节能化、差别化、功能化方向发展ADDINNE.Ref.{27FE68BD-7697-460E-9293-9A04CE4D8A91}[10,11]。5感想与致谢通过撰写这篇PET聚酯材料的发展以及回收利用情况的综述,我更加感受到了绿色环保可持续的重要性。随着目前环境的不断恶化和能源的不断枯竭,不仅仅是PET聚酯材料,对于大多数的材料而言,其发展都将朝着绿色可再生的方向进行。对于"绿色"的概念,传统的材料可分为两类：一是因其本质对环境产生污染的材料,应对其持摒弃态度,大力开发绿色可再生的新材料；二是因生产工艺对环境产生污染的材料,应对其生产工艺过程进行改进,探寻绿色可持续的生产方式。这是大环境下催生的必然趋势,我们需在研究的路上不懈的努力。最后,感谢东为富几周以来在课堂上为我们耐心地传道授业解惑,收获良多,在今后的学习道路上会谨记东老师的谆谆教诲,学有所长,不负师恩。ADDINNE.Bib6参考文献[1]