100%生物基PET将成为新趋势!一文详解PET的优点、应用和企业布局

材料人柱力 2022-06-14

发泡材料pet材料pet

1996 字丨阅读本文需 5 分钟

我国PET产能从1998年的3.8 Mt/a猛增加到目前的近40Mt/a,已逐渐成为世界PET生产大国。

但我国PET产品结构矛盾非常突出,常规产品(纤维)生产能力过剩,生产品种范围窄,非纤聚酯仅占聚酯总产量的1/7~1/8,与世界发达国家相比差距较大。因此,开展PET发泡材料工业化研究,拓宽PET的应用领域,对于优化我国PET产品结构,扩大其应用领域具有重要的意义。

PET是什么?

PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是乙二醇和对苯二甲酸的缩聚反应产物。

作为一种热塑性工程材料,PET具有良好的力学性能、电绝缘性、耐化学药品性及耐蠕变、耐疲劳等特性,在服装化纤,包装运输等领域应用广泛。

PET发泡材料有什么优点?

PET泡沫芯材主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯,俗称涤纶树脂。

PET通过发泡可显著降低材料密度,还具有高刚性、隔热保温、抗疲劳等优良性能,且PET 发泡材料可完全回收利用,并可利用回收料进行发泡生产,有利于促进循环经济发展,已成为工业界和学术界研究的热点。

具有那么多优点的PET发泡材料,有哪些具体应用呢?

1.在风电领域的应用

在风电领域,PET发泡材料用作结构芯材已经取得了非常广泛的应用,而且有望进一步取代传统芯材如轻木、PVC泡沫和苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN) 泡沫,从而实现结构芯材全部使用PET发泡材料。

风机叶片大多采用环氧树脂作为基体树脂,树脂固化为放热反应,控制不当因温度高而使得芯材烧焦,造成叶片的报废。而采用PET泡沫耐热温度提高了20~30 ℃,固化过程更容易控制。PET泡沫的吸胶量低,可减轻叶片的重量。

PET泡材用于风机叶片

目前全球最大的风电主机厂商 Vestas,LM等已经设计完成了全PET芯材的风电叶片并进行了试运行,效果良好。

尽管风机核心材料市场对PET发泡材料还相对比较陌生,这项热塑性塑料可以提供多种优势,有望广泛应用于涡轮叶片制造工艺,是这一领域的理想材料选择。

2.在无人机上的应用

发泡材料满足了无人机轻质的要求,实现了更高速、更远程、更强的有效载荷能力,同时提升了动态性能,这就使其成为要求具有抗震荡和抗冲击载荷领域的理想材料,节省能耗,提高载重。海绵状的、轻质发泡材料对于无人机而言,是作为夹层材料使用的良好材料。

PET发泡结构芯材优良的高强度、重量比、高性价比等性能,让其成为民用无人机、商用无人机和军用无人机等理想发泡材料。

3.在船舶工业上应用

PET 泡沫塑料具有卓越的阻燃、低烟、无毒性能、耐高温性能、极好的抗疲劳性能 (优于部分PVC泡沫芯材)、良好的力学性能和耐化学腐蚀性能,其所具有的卓越的隔音隔热性能和低吸水率能够较好的满足军用或民用船舶的特定功能需要,通常可被用于船体的内饰墙板或结构性材料,其所具有的可回收性亦可满足环保的需要。

发泡芯材用于船桨内的填充材料在强度、韧性方面均有提升。且与碳纤维复合材料结合紧密,从而提升产品的使用性能。

相对于现有技术可以降低产品的报废率,提高使用的稳定性,同时也降低了产品的制作成本,使得产品更具市场竞争力;发泡芯材具有轻质高强,力学性能优良的优势,用户使用时手感更佳,体验更好。

除此之外,从相关研究报告得知,日本塑料科技公司(PTI)开发出一种可用于啤酒瓶的PET发泡材料,在不影响产品使用性能的同时,可减轻质量5%左右。

Kumar等采用超临界CO2通过釜压法制备了可食品包装用的PET发泡片材,使用此材料制成壁厚约1mm的咖啡杯,耐热可达175 ℃。

Wirges等使用厚度约500μm的PET发泡材料制备了软弹性好、电压高的铁电驻极体。

随着我国新型材料和民用环保事业的不断发展,PET发泡材料将会应用到更多的领域。目前我国PET 泡沫行业正处于成长和快速发展阶段,未来,PET泡沫在汽车、建筑保温等领域的潜在需求非常大。

但受限于低密度和阻燃技术瓶颈,国内低密度和阻燃泡沫仍无法正常生产,因此汽车和建筑保温等市场仍未向国产泡沫开放。

为了拓展 PET 的应用领域,国内泡沫生产企业开发低密度和阻燃泡沫技术势在必行。

另外,相比PS、PE等通用塑料,PET的挤出发泡过程更加复杂、技术难度更大,究其原因是 PET 发泡的专用设备开发技术与国外相比仍差距较大。

那些企业已提前布局?

近年来,在生物经济爆发的大背景下,生物基PET市场关注度日益提升,随着技术进步,目前生物基PET已广泛应用到食品包装、汽车内饰、建筑材料等领域。

PET属于环保高分子材料,产品按照形态及主要用途可以分为纤维级PET、瓶级PET以及薄膜级PET。纤维级PET主要应用于下游纺织行业,瓶级PET和薄膜级PET主要应用于下游包装行业,近年来全球需求稳定增长。

当前国内只有少数几家设备厂家联合高校开展了相关研发,相关投入仍较少。因此,PET挤出发泡专用装备的开发,产品种类和应用领域的拓宽,将是未来我国PET发泡材料生产发展的主要趋势。

目前从事研究和生产生物基PET的企业主要包括可口可乐公司、丰田通商、三菱汽车公司、Virent公司、日本东丽工业公司、PTC联盟、亨氏、三得利集团、芬欧汇川等。

2021年12月3日,三得利集团宣布已成功制造出100%植物性材料制成的原型PET瓶,该生物基原型瓶是通过结合Anellotech的技术,由木屑中提取的植物基对二甲苯(植物基PTA)和糖蜜制成的植物基MEG制成。目前三得利集团正致力于将该100%生物基PET瓶商业化,以实现公司2030年全球完全使用100%可持续的PET瓶目标。

新思界行业分析人士表示,生物基PET研发、生产难度大,目前其在PET市场占比仍较低,但生物基PET作为石油基PET的优良替代品,在环保监管日益严格、市场消费升级的趋势下,生物基PET市场发展前景可期

目前来看,多数生物基PET材料均为部分采用生物基材料,100%的生物基PET尚未实现生产,但随着相关技术进步,100%生物基PET将成为未来市场发展主要趋势。

来源: UTPE弹性体门户,新思界网,中商情报网

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