多年來(lái)，生物塑料一直是尋找傳統(tǒng)塑料環(huán)保替代品的焦點(diǎn)。它們可以減少對(duì)化石原料的需求，節(jié)約資源，并有助于降低二氧化碳排放。然而，對(duì)于工業(yè)應(yīng)用而言，生物塑料不僅需具備可持續(xù)性，還應(yīng)易于加工。這正是位于波茨坦科技園區(qū)的弗勞恩霍夫應(yīng)用聚合物研究所（Fraunhofer IAP）正在研究的方向，該機(jī)構(gòu)將在2025年國(guó)際塑料橡膠工業(yè)展覽會(huì)（K 2025）上展示其在生物基與生物降解塑料領(lǐng)域的最新成果。

作為德國(guó)中部地區(qū)技術(shù)生物塑料價(jià)值鏈發(fā)展區(qū)域創(chuàng)業(yè)聯(lián)盟（RUBIO）項(xiàng)目的一部分，研究人員已成功開(kāi)發(fā)約20種新型聚丁二酸丁二醇酯（PBS）塑料，并完成中試規(guī)模的生產(chǎn)與加工。注塑成型、深拉伸成型、擠出成型、紡絲成型——這些可由植物殘?jiān)瞥傻男滦蚉BS能適配多種加工方式，可廣泛應(yīng)用于包裝、消費(fèi)品和紡織品等領(lǐng)域。

從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)

Fraunhofer IAP的研究人員已將PBS的合成從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模擴(kuò)大到100公斤。目前，他們已生產(chǎn)出總計(jì)約3噸的PBS。通過(guò)改變合成參數(shù)，研究人員獲得了不同特性的PBS。其中三種具有差異化流動(dòng)特性的型號(hào)專為注塑工藝開(kāi)發(fā)；其他類型的PBS適用于吹塑、熱成型、吹膜或片材擠出工藝，以及熔噴工藝或紡粘無(wú)紡布。聚合物結(jié)構(gòu)對(duì)加工性能具有決定性影響。根據(jù)加工方法的不同，分子鏈必須進(jìn)行差異化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。研究人員成功制備了完全線性與特定支化聚合物結(jié)構(gòu)——每種結(jié)構(gòu)均針對(duì)特定加工工藝進(jìn)行定制。同時(shí)，材料的熔體穩(wěn)定性得到顯著提升：新型PBS可耐受200攝氏度以上高溫，這是實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的重要突破。

應(yīng)用驗(yàn)證

攜手Sauer GmbH & Co. KG和Gramß GmbH Kunststoffverarbeitung等行業(yè)伙伴，首批可上市產(chǎn)品已成功開(kāi)發(fā)：采用吹塑和注塑工藝生產(chǎn)的運(yùn)動(dòng)水壺及配套瓶蓋。新型PBS材料已在工業(yè)塑料加工商的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上完成測(cè)試。結(jié)果表明：該材料可在實(shí)際生產(chǎn)條件下穩(wěn)定高效地加工，并展現(xiàn)出令人信服的機(jī)械性能。

發(fā)展前景

施瓦茨海德生物聚合物加工中試工廠負(fù)責(zé)人 Jens Balko 博士確信：“作為生物基可回收材料，PBS將在不久的將來(lái)徹底改變生物塑料市場(chǎng)格局，并在塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。憑借其出色的觸感和軟至中硬度的特性，PBS可真正替代當(dāng)前仍使用聚乙烯的各類產(chǎn)品。”

PBS 塑料可利用當(dāng)?shù)刂参餁堅(jiān)a(chǎn)。但丁二酸（PBS 合成中的關(guān)鍵分子）的提取工藝仍需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)并尋求合作伙伴。