PET聚酯材料及其回收利用的发展现状与发展趋势汇总.pdf

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1、 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XX年 X月 PET 聚酯材料及其回收利用的发展现状与发展趋势 1 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

2、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 Abstract From the introduction of two issues, the environmental pollution and the depletion of oil resources, the performance and application of PET polyester material is overviewed. It also details the current development and recycling

3、of PET polyester material. Then, it analyses the two developing trends of PET polyester material: First, it will develop biomass raw materials and green chemical production process of PET; the second is that there will be new technologies and new applications of PET recycling. In short, to the study

4、 of PET polyester material, we still have a long way to go and we need to make unremitting efforts. Key words: PET polyester; PET recycling; development status of PET; PET trends 1 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、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 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 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 3, 4。 2 PET 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

6、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 高分子材料学课程作业 2 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。 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

7、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 4, 6。 3 PET 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。 3.1 PET 聚酯材料的市场分析 知名市场行情分析网曾发表报告称，2013 年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，

8、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。 7 3.2 生物基 PET 技术的新进展 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

9、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

10、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， PET 聚酯材料及其回收利用的发展现状与发展趋势 3 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。 3.3 PET 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

11、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 Du Pont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 4 。 3.3.1 PET 物理回收法与化学回收法 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

12、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 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

13、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。 3.3.2 PET 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

14、 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 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 高分子材料学课程作业 4 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

15、、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 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 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

16、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 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；（

17、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 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，

18、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 PET 聚酯材料及其回收利用的发展现状与发展趋势 5 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。 6 参考文献 1 赖寒. 废弃塑料的回收利

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