聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一種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) 經過縮聚反應制得,是一種可完全生物降解的新興高分子材料。PBS的起步相對較晚,其作為一種綜合性能良好的可生物降解材料, PBS以及各種PBS的改性材料已經在各個領域中得到了很多應用, 如食品包裝領域中的包裝袋、包裝瓶,農業領域中的地膜、堆肥用袋以及醫用材料等。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過自然界中的纖維素、葡萄糖等可再生的農作物產物經過生物發酵等途徑生產,并且其完全降解后的產物對環境無毒無害,對實際應用和環境保護都具有十分重要的意義。
傳統的PBS的合成方法根據其單體原料來源的不同大致包括兩種:即生物發酵方法和化學合成方法。
一、生物發酵法
主要采用自然界中存在的生物質原料通過生物發酵的方法轉化成生物質單體,然后合成聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。其原料可完全由生物發酵獲得,如丁二酸作為三羧酸循環的中間代謝產物,其主要的生產菌株是大腸桿菌;并且另一種單體原料1,4-丁二醇也可以通過生物質的發酵來進行生產制造。
總體來說,生物發酵法具有反應條件溫和、污染小等優點,并且循環利用率較高,減少了碳排放,但此種方法的工藝過程比較復雜,生產的成本較高,不利于大規模推廣。
采用發酵法生產的丁二酸一般濃度較低,并伴有雜質,而耦合萃取分離工藝效果顯著。天一萃取推出CWL-M系列多級連續離心萃取裝置,通過發酵液萃取-洗滌-反萃-濃縮等工藝可大幅度提高乳酸的純度和生產效率。
二、化學合成法
目前較為常用的PBS合成方法, 主要包括直接酯化法, 酯交換法和擴鏈法。在化學合成PBS的工藝中,一般來說需要使用催化劑來促進反應的進行。通常采用的催化劑為強酸型催化劑,如對甲苯磺酸;以及鈦酸酯類催化劑,如鈦酸四丁酯等。