聚合物在现代生活中的应用无处不在，从我们身上穿的衣服到日常用品都用到聚合物材料，因此消费量巨大。目前，聚合物主要以石油和天然气等不可再生的化石资源为原料来生产，消耗了大量的化石资源。同时，原油和天然气价格的波动对于聚合物市场的经济影响很大。生物质是一种可再生的有机碳资源，原料供应充足，成本低廉。因此，将农林废弃物等可再生生物质原材料转变为商品聚合物是聚合物产业可持续发展面临的最大挑战之一。
纤维素、半纤维素和木质素是生物质的主要组分，具有天然的高分子链，但它们的共同结构特征为含大量羟基官能团，羟基中的氢（O-H）易与分子内或相邻分子中的含氧基团形成氢键，分子间作用力较强，溶解性差，高温下分解而不熔融，无法直接作为聚合物原料。必须对其改性，或者将其解聚转化为聚合物单体。例如通过对纤维素进行特定的结构修饰，降低其熔点之后便可将其应用于熔融纺丝技术中，得到的纤维产品在土壤中有良好的生物可降解性能。再比如，对苯二甲酸（PTA）主要用于合成聚对苯二甲酸酯等聚酯产品，每年消费量高达千万吨级以上。目前，工业上生产对苯二甲酸主要通过将石油来源的对二甲苯（PX）氧化制得。随着生物质转化技术的进步，研究人员开始利用生物质为原料来制备对苯二甲酸。同时，也开发了以生物质为原料生产乙二醇和丙二醇的技术，为生产全生物质聚对苯二甲酸二乙酯（bio-PET）和对苯二甲酸丙二醇酯（bio-PTT）的聚合物材料提供可能。
生物质聚合物产业的发展才刚刚起步，这些生物质聚合物的研发成本较高，技术与工艺尚不成熟，暂时还没有可观的经济效益。但是，聚合物材料具有巨大的消费市场，只要生物质聚合物材料找到自身的独特性质，找到自己的立足点，它的结构多样性会使生物质聚合物材料成功的找到许多应用领域。目前，生物基聚合物已经在药物领域有了重要的应用。因此，生物质聚合物发展的短期目标是主要发展高端应用领域，而长期目标则是进入大宗的聚合物领域，部分替代化石资源的使用。开发生物质的高品质原料获取技术，提高性能优良的生物基聚合物材料的生产技术，必将会保证生物质作为聚合物原材料的应用持续增涨。此举将确保我国整体资源的开发和利用更安全、更有可持续性。
评论 (0)