1、聚乙醇酸（PGA）概述
聚乙醇酸（PGA），又稱(chēng)聚乙交酯，是一種單元碳數最少、具有可完全分解的酯結構、降解速度最快的脂肪族聚酯類(lèi)高分子材料。PGA 最終降解的產(chǎn)物是對人體和環(huán)境無(wú)毒無(wú)害的CO2和H2O，已在美國、歐盟和日本獲得可安全生物降解的塑料材料認證。從生產(chǎn)工藝來(lái)看，目前PGA的生產(chǎn)方法主要有三種，分別為乙醇酸直接縮聚法、乙交酯開(kāi)環(huán)聚合法、草酸二甲酯法制備聚乙醇酸。
聚乙醇酸（PGA）工藝簡(jiǎn)介
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工藝名稱(chēng) |
簡(jiǎn)介 |
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乙醇酸直接縮聚法 |
乙醇酸直接縮聚法是乙醇酸直接脫水縮聚，聚合工藝流程短、成本較低，但PGA相對分子質(zhì)量小且易分解，產(chǎn)品性能差，實(shí)用價(jià)值較低。 |
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乙交酯開(kāi)環(huán)聚合法 |
乙交酯開(kāi)環(huán)聚合法主要為兩步合成法。首先將乙醇酸脫水制備出相對分子質(zhì)量低的聚乙醇酸，在高真空、高溫的條件下生成乙交酯。之后乙交酯在催化劑的作用下開(kāi)環(huán)聚合，得到相對分子量較高的聚乙醇酸。該方法制備的PGA相對分子質(zhì)量相對較高，被廣泛應用于工業(yè)化生產(chǎn)中，但是也存在工藝復雜、加工條件苛刻、合成路線(xiàn)冗長(cháng)和生產(chǎn)成本相對較高等問(wèn)題。 |
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草酸二甲酯法制備聚乙醇酸 |
隨著(zhù)煤制乙二醇工藝的興起，使草酸二甲酯（DMO）大規模生產(chǎn)PGA成為可行的工藝路線(xiàn)。草酸二甲酯（DMO）是煤制乙二醇工藝路線(xiàn)中最重要的中間產(chǎn)品。DMO既可以加氫制乙二醇，也可以加氫制乙醇酸甲酯（MG）。 |
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2、聚乙醇酸（PGA）性能優(yōu)異，應用領(lǐng)域廣泛
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國聚乙醇酸（PGA）行業(yè)現狀深度分析與發(fā)展趨勢研究報告（2024-2031年）》顯示，聚乙醇酸（PGA）擁有諸多優(yōu)異特性，例如氣體阻隔性?xún)?yōu)良、生物相容性極佳、力學(xué)強度大、耐高溫性能優(yōu)異等。并且，PGA生物降解性能突出，在水和微生物作用下，在自然環(huán)境中能實(shí)現快速降解，最終降解產(chǎn)物為二氧化碳和水，可同時(shí)滿(mǎn)足工業(yè)堆肥、家庭堆肥以及海水降解的要求。因此，PGA在高端生物醫用可降解材料、油氣開(kāi)采、包裝、一次性降解材料等領(lǐng)域具有良好的應用與產(chǎn)業(yè)化前景。
可降解塑料材料對工業(yè)堆肥、家庭堆肥、土壤掩埋及海水降解要求
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材料 |
工業(yè)堆肥 |
家庭堆肥 |
土壤掩埋 |
海水降解 |
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PLA |
√ |
- |
- |
- |
|
PCL |
√ |
√ |
- |
- |
|
PBAT |
√ |
√ |
- |
- |
|
PBS |
√ |
√ |
- |
- |
|
PHA |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
PGA |
√ |
√ |
√ |
√ |
資料來(lái)源：觀(guān)研天下整理
主要可降解塑料的降解速度對比情況
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性能 |
PGA |
PBAT |
PBS |
PLA |
PCL |
PHA |
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熔點(diǎn)℃ |
220-240 |
110-120 |
114 |
177-180 |
60 |
180 |
|
分解溫度℃ |
315 |
280 |
400 |
300 |
200 |
195 |
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玻璃化溫度℃ |
適中 |
低 |
低 |
高 |
低 |
低 |
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拉伸性能 |
一般 |
好 |
好 |
好 |
一般 |
好 |
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拉伸強度Mpa |
80 |
20-30 |
33 |
45 |
4 |
30 |
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延伸率％ |
10 |
820 |
400 |
3 |
800-1000 |
10 |
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楊氏模量Gpa |
7 |
1.5 |
0.2-0.5 |
3-4 |
0.3 |
0.5-1.5 |
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抗沖擊性能 |
好 |
一般 |
好 |
一般 |
一般 |
好 |
|
水汽阻隔性 |
高 |
差 |
- |
一般 |
一般 |
較高 |
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氧氣阻隔性 |
高 |
差 |
- |
一般 |
- |
較高 |
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降解速度 |
超快 |
適中 |
快 |
適中 |
慢 |
快 |
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商品化程度 |
超低 |
高 |
高 |
高 |
低 |
中 |
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價(jià)格區間（萬(wàn)元/噸） |
1.9-4 |
2-3 |
2-3 |
2-4 |
低 |
7 |
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聚乙醇酸(PGA)降解示意圖
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3、聚乙醇酸（PGA）行業(yè)需求加速釋放，藍海市場(chǎng)有待開(kāi)拓
2013-2014年，全球聚乙醇酸（PGA）行業(yè)需求量?jì)H為幾百?lài)?，但隨著(zhù)工業(yè)化裝置投產(chǎn)及油氣開(kāi)采領(lǐng)域的應用，2020年需求量增至5千噸級，銷(xiāo)售收入約為12.2億美元，預計2023-2025年將以5.2%左右的增速增長(cháng)，2025年市場(chǎng)規模將達到 15.7億美元以上。如果生物降解塑料拓展應用范圍擴大，PGA或有百萬(wàn)噸待開(kāi)發(fā)市場(chǎng)。
4、我國聚乙醇酸（PGA）行業(yè)擬在建產(chǎn)能近200萬(wàn)噸/年
在國內市場(chǎng)，聚乙醇酸（PGA）作為推動(dòng)我國實(shí)現“雙碳”目標的重要可降解塑料產(chǎn)品而備受關(guān)注。隨著(zhù)乙醇酸和乙醇酸甲酯成本降低和產(chǎn)能不斷擴大，聚乙醇酸（PGA）技術(shù)逐步突破，多個(gè)項目逐漸落地，產(chǎn)業(yè)化蓄勢待發(fā)。根據不完全統計，現階段，我國聚乙醇酸（PGA）行業(yè)擬、在建產(chǎn)能已接近200萬(wàn)噸/年。其中，國內擬建最大PGA項目為內蒙古卓正煤化工有限公司可降解及高性能新材料一體化示范項目，PGA產(chǎn)能可達80萬(wàn)噸/年；其次是中國石化在貴州織金縣茶店鄉規劃建設的50萬(wàn)噸/年P(guān)GA項目，其中一期建設20萬(wàn)噸/年，二期規劃建設30萬(wàn)噸/年。
我國聚乙醇酸（PGA）行業(yè)擬在建產(chǎn)能統計情況
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國內企業(yè) |
PGA已建/擬建項目 |
技術(shù) |
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浦景化工 |
2020年7月，1500噸/年一期投入試生產(chǎn)；2022年二期建成后將達到萬(wàn)噸級規模，目前暫無(wú)投產(chǎn)公告 |
獨立開(kāi)發(fā)享有全部知識產(chǎn)權的“合成氣制乙醇酸技術(shù)”，可制備出99.6%以上的高純度乙醇酸晶體產(chǎn)品:建立并成功投產(chǎn)了全球首套合成氣制可降解材料聚乙醇酸PGA裝置 |
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國家能源集團榆林化工 |
2022年9月，5萬(wàn)噸/年PGA可降解材料示范項目正式建成投產(chǎn)；2023年5月20萬(wàn)噸/年PGA項目公示 |
浦景化工合成氣制PGA技術(shù) |
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中國石化 |
中國石化長(cháng)城能源化工50萬(wàn)噸/年PGA項目，一期項目20萬(wàn)噸/年預計2025年建成投產(chǎn)，二期2026年建成 |
浦景化工合成氣制PGA技術(shù) |
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通遼金煤 |
3000噸/年PGA工業(yè)化制備裝置，2018年12月試投產(chǎn) |
子公司江蘇金聚合金材料有限公司自主研發(fā)的煤基合成氣炭基法制備PGA技術(shù) |
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榮信化工 |
3000噸/年草酸二甲酯制PGA項目，2022年1月完成項目變更備案 |
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內蒙古久泰新材 |
久泰新材料PGA科研試驗項目，2021年3月開(kāi)工；2023年5月，子公司宇泰新材3500噸/年特種可降解新材料項目環(huán)評獲批復 |
自主研發(fā)技術(shù) |
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博立生材 |
300噸/年生物高分子材料PGA生產(chǎn)線(xiàn)項目，2018年投產(chǎn) |
自主研發(fā)技術(shù) |
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丹化科技 |
3000噸/年PGA中試裝置處于研發(fā)和試驗階段 |
自主研發(fā)技術(shù) |
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安徽昊源 |
20萬(wàn)噸PGA生產(chǎn)及配套設施，2022年11月開(kāi)工 |
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國能蒙西 |
10萬(wàn)噸PGA項目準予備案，建設周期2023年3月至2024年9月 |
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內蒙古卓正煤化工 |
2023年5月可降解及高性能新材料體化示范項目獲批，包含80萬(wàn)噸/年PGA |
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資料來(lái)源：觀(guān)研天下整理（WYD）
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