2022年中国聚乙醇酸(PGA)行业制备技术发展现状分析 可降解塑料行业“新起之秀”【组图】

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20 杜怡萱 • 2022-07-29 18:00:05  来源:前瞻产业研究院 E6327G0

行业主要上市公司:丹化科技(600844)等

本文核心数据:PGA专利申请数量等

中国聚乙醇酸(PGA)行业制备技术:直接缩聚法&开环聚合法

——直接缩聚法:操作简单,但高分子量聚合物获取可能性小

直接缩聚法为羟基乙酸中的羧基和羟基在高温高真空下或脱水剂的作用下直接脱水缩聚合,该法操作简单,聚合工序短,但由于熔融缩聚体系中存在着游离羟基酸、水、聚合物和交酯之间的复杂平衡,往往不易得到高分子量的聚合物。

而PGA的物理性能依赖于其聚合物的分子量及分子量排布,为了提高乙醇酸直接缩聚制备聚乙醇酸的分子量,研究者们从提高起始原料乙醇酸的纯度、采用乙醇酸酯代替乙醇酸为起始原料、熔融缩聚+固相缩聚等方面进行了许多努力。

图表1:中国聚乙醇酸(PGA)行业直接缩聚法制备技术探索历程整理

——开环聚合法:获得高分子量PGA主要途径,制备门槛高

开环聚合法为羟基乙酸二聚脱水生成乙交酯,将乙交酯开环聚合制备PGA。该方法是20世纪50年代由杜邦公司率先开发的,是目前获得高分子量PGA的主要途径,但是若得到高品质的PGA则该方法中需要将乙交酯提纯后再开环聚合,使得乙醇酸聚合的成本很高,难以进入民用领域。

图表2:中国聚乙醇酸(PGA)行业开环聚合法制备技术探索历程整理

中国聚乙醇酸(PGA)行业创新成果

——2020年“限塑令”推动专利申请量大幅上升

从专利波动来看,2002-2019年中国聚乙醇酸(PGA)申请数量每年维持在20条上下波动,2020年中国出台了最强“限塑令”,推动聚乙醇酸(PGA)大幅上升,年申请量达到68条,2021年为47条。

图表3:2002-2021年中国聚乙醇酸(PGA)行业专利申请数量变动情况(单位:条)

——组合体系为专利申请主要技术方向

截至2021年中国聚乙醇酸(PGA)行业专利数量超过1000条,其中在组合体系领域技术专利数量最大,达到307条,占比29.21%;其次为关键性配料领域专利数量,数量达到197条,占比18.74%。

图表4:截至2021年中国聚乙醇酸(PGA)行业专利技术方向结构(单位:条,%)

聚乙醇酸(PGA):全生物降解材料,“环境友好”属性突出

PGA为全生物降解材料,其降解条件温和,在水和微生物作用下,在自然环境中能实现快速降解,最终降解产物为二氧化碳和水。除此之外,PGA还能在海水中进行降解,其降解产物对人体和环境皆是无害的。

因其降解性好,降解产物无害,PGA可以用于工业或家庭堆肥,PGA工业堆肥的降解速率与纤维素类似,120天后即可完全降解。另外,PGA的海水降解性能优异,在28天时降解率与纤维素相当,达75.3%。

此外,PGA还是理想的生物降解诱发剂,通常将PGA与其他材料配合使用,以获得优异的综合性能。比如利用PGA与PLA共混改性材料制备的一次吸管,不但具有耐水,耐油脂,耐高温的特点,其降解性能比纯的PLA产品更优异。对于PGA具备良好的生物相容性,它在人体内可降解成水和二氧化碳,因此被广泛应用于医疗外科手术缝合线、骨折内固定、组织工程修复材料及药物控制释放体系等,是当前生物医药高分子的一个重要分支。

图表5:聚乙醇酸(PGA)降解示意图

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