PET聚酯材料及回收利用的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

專業(yè)資料.WORD完美格式下載可編輯.專業(yè)資料WORD完美格式下載可編輯《高分子材料學(xué)》課程論文題目：PET聚酯材料及其回收利用的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢化學(xué)與材料工程學(xué)院高分子專業(yè)學(xué)號XXXXXXXXXX學(xué)生姓名KITTY指導(dǎo)教師二〇XX年X月.WORD完美格式下載可編輯.專業(yè)資料WORD完美格式下載可編輯摘要本文從環(huán)境污染以及石油資源枯竭兩大問題引入,概述了PET聚酯材料的性能及應(yīng)用,詳細(xì)介紹了PET聚酯材料目前的發(fā)展情況及其回收利用情況,并對其PET聚酯材料的發(fā)展趨勢做了詳細(xì)分析：一是會(huì)開發(fā)PET的生物質(zhì)原材料和綠色化學(xué)生產(chǎn)工藝；二是會(huì)開發(fā)PET回收再生材料的新技術(shù)和新應(yīng)用?？傊?對于PET聚酯材料的研究我們還有很長的一段路要走,需要不懈的努力。關(guān)鍵詞：PET聚酯；PET回收；PET發(fā)展現(xiàn)狀；PET發(fā)展趨勢AbstractFromtheintroductionoftwoissues,theenvironmentalpollutionandthedepletionofoilresources,theperformanceandapplicationofPETpolyestermaterialisoverviewed.ItalsodetailsthecurrentdevelopmentandrecyclingofPETpolyestermaterial.Then,itanalysesthetwodevelopingtrendsofPETpolyestermaterial:First,itwilldevelopbiomassrawmaterialsandgreenchemicalproductionprocessofPET;thesecondisthattherewillbenewtechnologiesandnewapplicationsofPETrecycling.Inshort,tothestudyofPETpolyestermaterial,westillhavealongwaytogoandweneedtomakeunremittingefforts.Keywords:PETpolyester;PETrecycling;developmentstatusofPET;PETtrends1引言隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),城市人口比重不斷加大,對PET聚酯的需求量也在增加,排入自然界的廢PET聚酯將越來越多；另一方面,隨著聚酯工業(yè)的迅猛發(fā)展,伴隨而來的是聚酯廢料的劇增,據(jù)統(tǒng)計(jì),在聚酯生產(chǎn)與加工過程中,約有3%~5%將成為廢料。盡管廢PET對環(huán)境不產(chǎn)生直接污染,但因其具有極強(qiáng)的化學(xué)惰性,很難被空氣或微生物所降解,將會(huì)對環(huán)境造成很大的影響ADDINNE.Ref.{F4A60E60-D137-4290-85D6-B1605E9A8113}[1,2]。與此同時(shí),用于合成PET聚酯的原料——石油等自然資源日益緊缺且需求量不斷增大,有專家預(yù)測,如果不能探測到新油田,目前的油井開采量僅夠維持開采幾十年ADDINNE.Ref.{D3BAA665-97E0-432E-9988-BF75BB6A39D1}[1]。由上述可知,環(huán)境污染與資源短缺這兩大問題深深地影響著PET聚酯工業(yè)的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)PET聚酯生產(chǎn)、加工、回收利用的資源良性循環(huán),已經(jīng)成為PET聚酯工業(yè)發(fā)展中日益重要的問題ADDINNE.Ref.{FED1ACDE-12C3-4DA5-B35B-9AAB9A382739}[3,4]。2PET材料概述PET是一種性能優(yōu)良的熱塑性高分子材料,因其具有良好的物理化學(xué)性能而成為應(yīng)用最為廣泛的聚酯之一。PET的應(yīng)用可分為纖用和非纖用。所謂的纖用即是用于制造纖維,PET經(jīng)紡絲工藝可制得人們熟悉的滌綸纖維。而非纖用途的PET最早是由柯達(dá)公司引入用作攝影膠卷的基材。自上世紀(jì)20年代中期,由可口可樂公司將這一品種引入飲料包裝領(lǐng)域,此后,非纖用PET發(fā)展迅速,目前已發(fā)展到瓶用、膜用、片材、工程塑料、打包帶和塑鋼帶等多個(gè)領(lǐng)域,僅以食品級瓶用PET切片就有礦泉水、碳酸飲料、熱罐裝飲料、白酒及啤酒瓶等多種分類。ADDINNE.Ref.{8C768BFB-07FF-46B1-83F0-AC465FCC89D1}[5]總而言之,現(xiàn)如今的PET被廣泛用于食品包裝、纖維、薄膜、片基等眾多領(lǐng)域。由于PET具有極強(qiáng)的化學(xué)惰性,很難被空氣或生物降解,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi),因此,PET的再生循環(huán)利用受到世界各國的重視與關(guān)注ADDINNE.Ref.{DB371881-CA6F-481F-8AD1-2BBAC20C9C1A}[4,6]。3PET聚酯材料發(fā)展現(xiàn)狀目前對于聚酯材料需求激增并且由此產(chǎn)生了固體廢料的問題,PET聚酯材料的生產(chǎn)由傳統(tǒng)的石油基開始向生物基發(fā)展,其回收利用工藝在原有的基礎(chǔ)上也在尋求著新的突破。3.1PET聚酯材料的市場分析知名市場行情分析網(wǎng)曾發(fā)表報(bào)告稱,20XX全球聚對苯二甲酸乙二酯〔PET、聚對苯二甲酸丁二酯〔PBT的市值為314.7億美元。預(yù)計(jì)今后五年間,PET、PBT的市場需求將以7.3%的復(fù)合年增長率上漲。近年來,工程塑料取代金屬材料的趨勢日漸顯著。受其影響,市場對聚酯的需求力度逐年加大。此外,終端產(chǎn)品市場的繁榮、新興國家的崛起、生物基材料的推廣等因素進(jìn)一步推高了聚酯的市場走勢。亞太地區(qū)是PET、PBT的重要生產(chǎn)及消費(fèi)市場。該地區(qū)掌控著全球38%的PET市場份額及53.6%的PBT市場份額。近年來,隨著巴斯夫、朗盛、帝斯曼、杜邦等大型公司的入駐,巴西、印度、德國、美國的PET、PBT行業(yè)也有了進(jìn)一步的發(fā)展。ADDINNE.Ref.{88593B99-A17C-48B7-BCE5-D0FEF3184EAC}[7]3.2生物基PET技術(shù)的新進(jìn)展ADDINNE.Ref.{E861A000-D44E-4E7B-8A11-CF44868F8BB2}[8]生物基聚酯是工業(yè)生物聚合物的重要品種之一,其技術(shù)進(jìn)步與市場的拓展已完全融入當(dāng)今世界生物高分子技術(shù)的發(fā)展與變革中。近年來使用非糧食生物質(zhì)制備生物基對二甲苯〔PX進(jìn)而合成生物PET技術(shù)取得了長足進(jìn)展,美國Virent公司、Gevo公司和Anellotech公司的商業(yè)性生產(chǎn)裝置預(yù)計(jì)都將在2015年前后投入運(yùn)行。從成本效益角度分析,同時(shí)參照傳統(tǒng)石腦油原料制備芳烴工藝的經(jīng)驗(yàn),生物基PX生產(chǎn)線一經(jīng)工業(yè)化其系列設(shè)備的產(chǎn)能應(yīng)不低于25萬t/a。此外,以荷蘭Avantium公司開發(fā)的YXY技術(shù)制備的生物基PEF與傳統(tǒng)PET性能相似,預(yù)計(jì)其商業(yè)化裝置在2015到2016年期間也可投入運(yùn)轉(zhuǎn)。生物基高分子材料的實(shí)用性研究尚處于初期階段,生物可降解聚合物的開發(fā)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。探索有效的細(xì)菌系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)具有商業(yè)化價(jià)值的工藝并非易事,同時(shí)也面臨著巨大的投資風(fēng)險(xiǎn),但生物技術(shù)仍是21世紀(jì)最重要的科學(xué)技術(shù)前沿領(lǐng)域之一。隨著綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念不斷深入人心,生物聚合物技術(shù)將持續(xù)高速發(fā)展,但它還不可能替代現(xiàn)階段常用的聚合物材料,尚不能撼動(dòng)傳統(tǒng)PET的地位。3.3PET回收再生PET的循環(huán)利用主要分為物理回收利用和化學(xué)回收利用。雖然物理回收利用方法近年來成為廢棄PET商業(yè)化回收利用的主要方法,但化學(xué)回收利用給廢棄PET實(shí)現(xiàn)了真正意義上的完全循環(huán)再利用。因此,從20世紀(jì)50年代開始,發(fā)達(dá)國家就開始研究化學(xué)法回收利用PET。到目前為止,世界許多大公司和研究機(jī)構(gòu)均投入了巨大的人力物力從事此方面研究,一些工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)行,如美國EASTMAN公司于1980年成功地開發(fā)了甲醇解聚回收PET的工藝流程,并于1987年建立了工業(yè)化生產(chǎn)裝置；美國DuPont公司、德國Hoechst公司、日本帝人公司等也相繼開發(fā)出工業(yè)化的廢棄PET化學(xué)法回收利用新工藝ADDINNE.Ref.{A4C206B9-127E-449D-BBB8-A071239C8221}[4]。3.3.1PET物理回收法與化學(xué)回收法ADDINNE.Ref.{144BBA15-D1A7-44FA-AB3B-04C21FAA0370}[3,4,6]PET的物理回收法,又稱熱熔再生回收法,是通過剪切、粉碎和加熱熔化等工序,對廢棄的PET塑料進(jìn)行再加工的循環(huán)利用技術(shù)。熱熔再生回收技術(shù)具有節(jié)省投資、成本低廉特點(diǎn),但各種廢棄PET再生塑料的性能與新材料的相比理化性質(zhì)和機(jī)械性能均出現(xiàn)了大幅度的下降,加上回收時(shí)一般都含有雜質(zhì),所以只能降級使用,不能再應(yīng)用于食品包裝。PET的化學(xué)回收法一般是解聚。PET類廢棄塑料通過解聚,可以制得生產(chǎn)PET所需要的TPA單體原料,TPA單體可進(jìn)行再聚合合成PET塑料或者經(jīng)過改性來制取其他的有機(jī)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]。這些回收后的產(chǎn)物可以用于加工新的PET?？捎糜诮到釶ET的化學(xué)試劑主要有二甘醇〔糖解、水〔水解、甲醇〔醇解、乙二醇〔醇解或丁二醇〔醇解等。糖解和醇解是已經(jīng)商業(yè)化的、比較成熟的降解方法,其他方法如水解和混合降解,也是研究得相當(dāng)廣泛的方法。3.3.2PET回收利用現(xiàn)狀目前,我國再生PET的應(yīng)用主要以纖維為主〔占79%,在食品級和非食品級領(lǐng)域的應(yīng)用較少〔占20%,因?yàn)橛糜谑称钒b材料的再生PET的性能指標(biāo)并不能與PET新料完全相同,再生原料來源極其復(fù)雜,不可避免地含有非食品包裝成分,或含有其他未知的污染物及大量肉眼無法見到的微生物、病菌并釋放到食品中,所以使用再生PET包裝食品會(huì)對人體健康造成極大的危害。再生PET必須保證在成型制品中的污染物水平已經(jīng)降到了足夠低的程度,以保證不污染包裝的食品。為了使再生PET能夠達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量要求,在生產(chǎn)過程中可能需要加入的增塑劑、抗氧化劑、著色劑等加工助劑的種類和數(shù)量應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)定。塑料中原有的任何助劑不應(yīng)該在再生過程中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生不符合規(guī)定的添加劑ADDINNE.Ref.{8276ACE7-DBB6-400D-A052-6636B347A814}[6]。我國目前的狀況卻不容樂觀。發(fā)達(dá)國家正在將低端加工過程向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移,只保留部分研發(fā)企業(yè),生產(chǎn)高性能、高附加值產(chǎn)品；與此同時(shí),印度、巴基斯坦等發(fā)展中國家的再生產(chǎn)品行業(yè)也日益壯大,我國企業(yè)要想突破現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)模式,擴(kuò)大市場,就必須要加快自主研究的步伐,生產(chǎn)迎合市場需求的高性能產(chǎn)品,當(dāng)然這個(gè)過程應(yīng)該保持生產(chǎn)過程的環(huán)保性,不能空喊環(huán)保的口號卻在對環(huán)境進(jìn)行二次污染。通過政府、企業(yè)、消費(fèi)者三方面的共同努力,相信我國的再生聚酯行業(yè)必將持續(xù)健康發(fā)展ADDINNE.Ref.{A814A869-4D70-42B8-87FD-12352854B31E}[2]。4發(fā)展趨勢〔一開發(fā)PET的生物質(zhì)原材料和綠色化學(xué)生產(chǎn)工藝ADDINNE.Ref.{C0D69E5D-BB97-41BC-8977-EA7067FE2FEF}[9]聚對苯二甲酸乙二醇酯〔PET全球年產(chǎn)量大于5000萬噸,PET目前正向生物經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng),尋找可再生生物質(zhì)以替代傳統(tǒng)的石油資源生產(chǎn)PET。開發(fā)可再生的生物質(zhì)并利用綠色和可持續(xù)的工藝轉(zhuǎn)化成需要的大宗化學(xué)品已成為人們的迫切期望。在過去十年蛋白質(zhì)工程的發(fā)展中,生物代謝途徑工程的進(jìn)展為木質(zhì)纖維素的有效酶水解鋪平了道路。同樣,糖基化學(xué)品也在迅猛地發(fā)展。其中有一些生物基化學(xué)品已經(jīng)得到了商品化。因此,可以預(yù)計(jì),通過基于可再生生物質(zhì)的技術(shù)生產(chǎn)化學(xué)品以替代石油資源為基礎(chǔ)的商品化學(xué)品將繼續(xù)發(fā)展,在未來的道路上會(huì)出現(xiàn)以生物質(zhì)為基礎(chǔ)的可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)?！捕_發(fā)PET回收再生材料的新技術(shù)和新應(yīng)用ADDINNE.Ref.{BDC4F252-E305-4E9B-C3C8}[3,5]PET聚酯材料回收過程中出現(xiàn)的問題隨著進(jìn)一步的深入研究將得到如下解決：〔1廢PET聚酯解聚方法和工藝流程多種多樣,對聚酯廢料的來源及解聚產(chǎn)品具有不同的適應(yīng)性,對環(huán)境的影響也不同,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)聚酯廢料來源、過程的經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性、產(chǎn)品要求及環(huán)境污染程度的不同來進(jìn)行選擇、優(yōu)化；〔2隨著研究的深入,更多的解聚方法得以應(yīng)用。另一方面,同樣的解聚方法,流程多種多樣,并不斷發(fā)展完善。解聚產(chǎn)品的再次回收利用也有多種途徑；〔3應(yīng)該相互借鑒其它各種聚酯塑料的回收利用方法,如聚氨酯、PBT及各種混合聚酯廢料?？傊?目前化學(xué)解聚法回收廢PET還面臨著許多挑戰(zhàn)：降低生產(chǎn)成本；開發(fā)更加簡單的工藝路線,并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；如何充分回收利用復(fù)合PET材料中其他各種物質(zhì)等。目前開發(fā)的首要任務(wù)是發(fā)展新的技術(shù)和PET再生材料的應(yīng)用,提升材料發(fā)展空間,與此同時(shí),不斷開發(fā)、創(chuàng)新新技術(shù)使與PET相關(guān)技術(shù)工藝向高效化、節(jié)能化、差別化、功能化方向發(fā)展ADDINNE.Ref.{27FE68BD-7697-460E-9293-9A04CE4D8A91}[10,11]。5感想與致謝通過撰寫這篇PET聚酯材料的發(fā)展以及回收利用情況的綜述,我更加感受到了綠色環(huán)保可持續(xù)的重要性。隨著目前環(huán)境的不斷惡化和能源的不斷枯竭,不僅僅是PET聚酯材料,對于大多數(shù)的材料而言,其發(fā)展都將朝著綠色可再生的方向進(jìn)行。對于"綠色"的概念,傳統(tǒng)的材料可分為兩類：一是因其本質(zhì)對環(huán)境產(chǎn)生污染的材料,應(yīng)對其持摒棄態(tài)度,大力開發(fā)綠色可再生的新材料；二是因生產(chǎn)工藝對環(huán)境產(chǎn)生污染的材料,應(yīng)對其生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行改進(jìn),探尋綠色可持續(xù)的生產(chǎn)方式。這是大環(huán)境下催生的必然趨勢,我們需在研究的路上不懈的努力。最后,感謝東為富幾周以來在課堂上為我們耐心地傳道授業(yè)解惑,收獲良多,在今后的學(xué)習(xí)道路上會(huì)謹(jǐn)記東老師的諄諄教誨,學(xué)有所長,不負(fù)師恩。ADDINNE.Bib6參考文獻(xiàn)[1]