聚焦生物基熱固性樹脂、植物纖維複合材料、綠色複合材料應用、複合材料回收等話題
随着環保意識的提高,人們的興趣激增,商業生物基樹脂的範圍正在不斷擴大!
用于複合材料的生物基樹脂并不是什麼新鮮事。消費者對綠色産品的需求以及與某些原材料相關的一些戰略性決策,正在幫助生物基樹脂扭轉局面,推動生物基聚合物重新成為人們關注的焦點。
生物化學家在生産新樹脂方面尤其具有創新性,這些樹脂來源于各種油類如蓖麻、大豆、油菜籽和腰果,以及糖和木質素。但是,根據Nova Institute 的研究數據顯示,2019年全球化石基塑料材料的年産量為3.73億噸,其中生物基塑料僅為380萬噸,與包裝用的生物基材料相比,複合材料用生物基材料僅占非常小的份額。然而,複合材料用生物基樹脂增長潛力很大,因為随着生物基樹脂産量的增加,石油産品和生物基産品之間的價格差異會進一步縮小,更不用說環保政策的影響了。
多樣化的生物基産品
如下表所示,有多種用于複合材料的生物基樹脂可供選擇。然而,僅僅看我們行業原材料價值鍊的末端可能會産生誤導,因為盡管一些公司實際上并不生産生物基樹脂,但它們生産有用到生物基原材料(如固化劑或添加劑等)制造樹脂。例如,索爾維生産的100%生物基環氧氯丙烷用于多種生物基環氧樹脂配方。許多其他公司也這樣做,例如BASF、 Covestro、Croda、Dixie Chemical、Dow、Eastman、Hexion、Hunstman、SABIC以及Scott Bader。
複合材料用熱塑性商業生物基樹脂
用于複合材料的熱塑性生物基樹脂系列主要包括生物基聚酰胺(PA)和生物基聚鄰苯二甲酰胺(PPA)(見表1),由蓖麻油制成的這兩種材料,機械性能與油基産品相當。這個市場正在擴大:阿科瑪于2021年5月宣布,将通過在新加坡建設工廠将其PA11産能翻番。令人驚訝的是,PLA(聚乳酸)和PHA(聚羟基鍊烷酸酯)——兩種通過糖的微生物發酵獲得的生物基聚合物——在列表中沒有太多提及。盡管許多開發工作都在實驗室規模上進行,但這些樹脂似乎尚未在行業内“上市”。這些材料在包裝行業備受追捧,尤其是因為它們可以堆肥。也有一些例外——例如醫療領域用的聚乳酸材料。
複合材料用熱固性商業生物基樹脂
可用的生物基環氧樹脂産品種類繁多。由于其“綠色”形象,它們在體育和休閑領域廣泛使用以及DIY愛好者對“生物”樹脂産品的選擇等等(見表2)。不飽和聚酯樹脂(UPR)的生産商要少得多。最受歡迎的複合樹脂行業定價壓力很大,但生物基産品正在逐漸獲得市場份額。酚醛樹脂和PFA樹脂具有良好的FST性能,這在公共交通領域尤其重要。還有一家PU樹脂生産商。傳統的PU制造商可以輕松地轉換為生物基産品,因為他們已經擁有必要的專業知識,尤其是PU泡沫。
結論
複合材料市場的生物基樹脂已經有許多參與者,但許多實驗室仍在努力開發新産品。毫無疑問,我們将在中短期内看到更多新品上市。
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