生物基聚酯PTT合成关键技术开发
发布日期：2021-07-07 16:39
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| 成果名称 | 生物基聚酯PTT合成关键技术开发 | |||
| 成果登记号 | 知识产权 | |||
| 完成单位 | ||||
| 序号 | 单位名称 | 通讯地址 | ||
| 1 | 浙江恒澜科技有限公司 | 浙江省杭州市萧山区衙前镇成虎路29号 | ||
| 完成人 | ||||
| 序号 | 姓名 | 工作单位 | 对成果的贡献 | |
| 1 | 王松林 | 浙江恒澜科技有限公司 | 项目主要负责 | |
| 2 | 王文 | 浙江恒澜科技有限公司 | 产业化技术负责 | |
| 3 | 董海良 | 浙江恒澜科技有限公司 | 配方设计、聚合工艺 | |
| 4 | 刘园园 | 浙江恒澜科技有限公司 | 聚合工艺 | |
| 5 | 王晶晶 | 浙江恒澜科技有限公司 | 聚合工艺、分析测试 | |
| 6 | 李皓岩 | 浙江恒澜科技有限公司 | 纺丝工艺 | |
| 7 | 王凯 | 浙江恒澜科技有限公司 | 纺丝工艺 | |
| 成果公报内容（成果简介、创新突破点、同行认可、引用情况、应用情况等） | ||||
| 一、课题来源与背景 美国CalicoPrintersAss公司首先在实验室合成了PTT聚合物，随后美国DuPont公司也申请了相关专利，但是由于制备PTT树脂的主要原料1,3-PDO的生产成本较高，难以实现工业化生产，严重影响了PTT树脂及其下游产品的工业化进程，直到20世纪90年代中期国外几家大公司相继在1,3-PDO合成工艺上取得突破开发出低成本的1,3-PDO合成生产技术，美国Shell化学公司、德国Degussa公司和美国DuPont公司等成功地开发出了具有工业化应用价值的1,3-PDO合成技术，并相继建成了1,3-PDO和PTT树脂生产装置，推出了PTT树脂和纺织产品使得PTT树脂及其下游产品的工业化生产得以实现。 自20世纪90年代以来，国内科研单位、企业也开展了1,3-PDO和PTT的研发工作，并取得了一些进展，但目前存在的主要技术障碍仍然是低成本的1,3-PDO生产工艺路线、PTT聚合工艺问题。 二、研究目的与意义 目前，生物基PTT聚酯原料1,3-PDO是以甘油、葡萄糖或淀粉等为原料通过微生物发酵法生产得到,经熔融纺丝制备成纤维,具有优异的机械性能和化学性能。生物法制备1,3-PDO技术的突破推动PTT树脂研究开发和生产进入了一个崭新的阶段，产业化进程也明显加快，目前，全球PTT产能约40万/年吨，国内有效产能不足1万吨/年，伴随着国内PTT市场的打开，国内PDO原料厂商将进一步扩大产能，届时PTT成本将更低，将形成不可估量的市场。我司PTT国产化试验项目的成功实施，将进一步打破PTT市场格局，将使我司拥有完全自主产权的PTT生产的技术与产业，同时形成可观的经济效益和社会效益。 三、主要论点与论据 本项目的难点主要体现在粘度和色相问题，当PTT熔体粘度达到一定粘度之后，由于体系黏度大，不利于小分子的脱出，影响熔体粘度的进一步提高；其次，PTT聚酯对温度较为敏感，在高温的长时间作用下，易发生降解反应，色相偏黄。PTT玻璃化温度低，纺丝卷绕后，分子结构极易发生内应力的松弛与释放，造成退绕难题。本项目关键技术主要体现如下： （1）相较于常规PET聚合，PTT的热稳定性差，缩聚反应慢，开发出活性更高更稳定的钛/硅/磷催化稳定体系； （2）采用低温酯化工艺，降低产物中低聚物的含量，提高产品品质； （3）对连续聚合装置终缩釜内部结构进行特殊设计，使小分子更容易脱去，满足高粘度PTT稳定生产的要求； （4）设计PTT专用纺丝喷丝板； （5）完成高弹性PTT纤维牵伸定型技术的确定； （6）完成超高弹性PTT复合纤维纺丝及成型技术的确定。 四、技术创新点 1）采用钛/硅/磷复合高效催化稳定体系，以生物基1,3-PDO和PTA为原料，直接酯化法进行制备生物基PTT切片，解决了钛系催化剂制备PTT熔体粘度低且容易发黄的难题，钛/硅/磷复合催化剂不仅高效、可控，而且安全环保，同时，生物基PDO制备的PTT切片，可减少37%的碳排放，减少温室效应。 2）采用低温酯化技术，实现低温高酯化率、减少丙烯醛和烯丙醇等副产物，有效的提高产品质量，同时，还能节省能耗，具有非常好的经济性，先进的四釜工艺流程，缩短了反应物质的停留时间，可柔性化的制备大容量PTT熔体及切片。 3）生物基PTT弹性记忆纤维成型技术，经特殊设计的喷丝板，PTT熔体的低阻尼挤出，再通过多热辊牵伸定型工艺，有效的解决的弹性纤维的应力松弛，实现纤维的高弹性及稳定性。 五、社会经济效益、存在的问题 1）经济效益指标： 生物基PTT聚酯项目经过一年多的开发，取得了良好的经济效益。产品从试生产化以来，已经累实现销售收入5250万元，利税1000万元。 2）社会效益分析： 本项目开发的生物基PTT聚酯及其纤维，符合目前的绿色、可持续发展的主题，且性能优异,属于可再生资源，与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)相比，它特殊的“奇碳效应”，使得其具有独特的螺旋状结构而具有非常好的弹性，PTT同时具有尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性和涤纶的抗污性，同时还易于染色，抗静电性能等，由于PTT性能优异，被广泛应用于服装产业、装饰和工程塑料等领域。增加了产品的附加值，具有广阔的应用前景。 3）存在的问题 后期计划扩大PTT相关产品的推广力度，进一步扩大产品规模，提高盈利能力，同时，提高产品的稳定性，使生产成本降到最低，不断优化工艺，提高产品质量。与此同时，针对客户的不同需求，进行差异化开发，如阻燃功能、阳离子染色等。 | ||||
| 评价（鉴定、验收）委员会名单 | ||||
| 序号 | 姓名 | 单位 | 专业领域 | 职称 |
| 1 | 余涛 | 浙江丝绸科学研究院 | 纺织工程 | 副高 |
| 2 | 傅燕尔 | 浙江省化纤行业协会 | 化学纤维 | 副高 |
| 3 | 张顺花 | 浙江理工大学 | 化学纤维 | 正高 |
| 4 | 申屠宝卿 | 浙江大学 | 高分子材料 | 正高 |
| 5 | 鲍永成 | 浙江省科技信息研究院 | 科技信息 | 副高 |
| 组织评价单位:浙江火炬科技评估中心 | ||||
| 评价（鉴定、验收）意见 | ||||
| 浙江火炬科技评估中心于2020年12月25日在杭州组织召开了由浙江恒澜科技有限公司研制的“生物基聚酯PTT合成关键技术开发”项目鉴定会。鉴定委员会听取了研制工作总结、技术总结、科技查新、产品检测、用户使用等报告，审阅了相关资料，察看了样品，经质询和讨论，形成以下鉴定意见： 1、提供鉴定的资料齐全、规范、符合鉴定要求。 2、项目以对苯二甲酸和生物基1,3-丙二醇为主要原料，采用钛系催化剂和磷系稳定剂，经酯化、缩聚等工序制得生物基PTT树脂。通过催化和稳定剂复合体系的优选，提高了树脂的分子量，改善了树脂的色泽；通过设备的改造和合成工艺参数的优化，解决了高粘体系中1,3-丙二醇单体难以脱除的难题。项目已获发明专利1件，技术处国内领先水平。 3、采用该技术生产的产品经上海纺织集团检测标准有限公司检测，所测指标符合企业标准Q/HLKJ 013-2020《生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）切片》的要求，经用户使用，反映良好，经济和社会效益显著。 4、企业质保体系健全，其生产设备、工艺工装、检测手段和环保措施能满足批量生产的要求。 鉴定委员会认为，该项目的研发是成功的，同意通过鉴定。 | ||||
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