[00927574]透明非晶共聚酯PETG的研究、产业化和应用

该项目技术成果属于有机高分子材料及聚合反应领域，涉及高分子化学与物理、聚合反应工程和高聚物合成工艺等学科。 热塑性聚酯是由饱和二元酸和二元醇通过缩聚制得的聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。为了提高聚酯的耐热性与机械性能，20世纪80年代，美国Eastman公司将1，4-环己烷二甲醇部分替代乙二醇成功开发出聚对苯二甲酸乙二醇-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)共聚酯。PETG作为一种非晶透明共聚酯，具有优良的氧气阻隔性，无毒无味，可用作医药和食品包装等，其应用前景广阔。2001年，韩国SK公司突破专利封锁实现产业化。为此，Eastman和SK公司在中国先后申请了多项专利保护其核心技术，并通过技术和贸易等多种手段控制PETG树脂的市场及价格。ETG切片主要由Eastman和SK公司主导。为了打破国外垄断，国内也有企业尝试开发，但无法突破Eastman和SK公司的专利壁垒，并且在该项目实施之前，都不具备产业化生产PETG的能力。随着国内对PETG需求的快速增长，PETG原料受制于人的问题越来越凸显，因此，亟需要突破国外专利，开发出自有技术的PETG聚合技术。 南京工业大学受江苏景宏新材料科技有限公司委托(原宿迁市景宏彩印包装有限公司)，突破国外PETG专利壁垒，成功开发出具有自主知识产权的PETG生产技术。其关键技术及创新之处在于： 1)开发出高效酯化复合催化剂，缩短了酯化时间，降低了酯化温度，实现指定目标酯化物含量的调控，解决了因单体反应竞聚率差别导致投料比与组成比不一致的难题，酯化率提升至98％； 2)通过研究缩聚动力学，创新性地在缩聚后期添加三苯基氧化磷，遏制了热降解，极大的提高了特性粘度，最大值可达0.95dL/g，远高于国外指标； 3)针对缩聚过程中的高温和高真空，研发出具有协同效应的低挥发性抗氧剂和热稳定剂复合体系，弥补了国产聚合装置气密性缺陷导致色相不佳的难题； 4)对酯化釜和投料系统进行改造，采用分步精确投料方式控制原料的反应比，优化聚合工艺。 该研究获得授权发明专利4项，发表SCI论文7篇。江苏景宏新材料科技有限公司利用南京工业大学具有自主知识产权的PETG聚合关键技术建立了国内首条设计产能为5000吨/年的薄膜级PETG共聚酯切片聚合生产线，及2条PETG热收缩膜生产线，并于2015年新增一条设计产能为5000吨/年的聚合生产线，从2012年试生产至今，累计生产25500吨，装置运行良好，研究成果经过同行专家评议认为，达到国内领先，国际先进水平。经测算，采用自主技术合成的PETG切片价格比同类进口产品下降20～30％。利用自主聚合生产的PETG热收缩膜的收缩率高达70-75％，达到进口产品的技术指标，薄膜耐碱性能较进口产品优良，产品被南孚和松下等国内外电池生产企业所接受，市场占有率达60％以上。