多年来，生物塑料一直是寻找传统塑料环保替代品的焦点。它们可以减少对化石原料的需求，节约资源，并有助于降低二氧化碳排放。然而，对于工业应用而言，生物塑料不仅需具备可持续性，还应易于加工。这正是位于波茨坦科技园区的弗劳恩霍夫应用聚合物研究所（Fraunhofer IAP）正在研究的方向，该机构将在2025年国际塑料橡胶工业展览会（K 2025）上展示其在生物基与生物降解塑料领域的最新成果。
作为德国中部地区技术生物塑料价值链发展区域创业联盟（RUBIO）项目的一部分，研究人员已成功开发约20种新型聚丁二酸丁二醇酯（PBS）塑料，并完成中试规模的生产与加工。注塑成型、深拉伸成型、挤出成型、纺丝成型——这些可由植物残渣制成的新型PBS能适配多种加工方式，可广泛应用于包装、消费品和纺织品等领域。
从实验室到生产
Fraunhofer IAP的研究人员已将PBS的合成从实验室规模扩大到100公斤。目前，他们已生产出总计约3吨的PBS。通过改变合成参数，研究人员获得了不同特性的PBS。其中三种具有差异化流动特性的型号专为注塑工艺开发；其他类型的PBS适用于吹塑、热成型、吹膜或片材挤出工艺，以及熔喷工艺或纺粘无纺布。聚合物结构对加工性能具有决定性影响。根据加工方法的不同，分子链必须进行差异化结构设计。研究人员成功制备了完全线性与特定支化聚合物结构——每种结构均针对特定加工工艺进行定制。同时，材料的熔体稳定性得到显著提升：新型PBS可耐受200℃以上高温，这是实现工业应用的重要突破。
应用验证
携手Sauer GmbH & Co. KG和Gram？ GmbH Kunststoffverarbeitung等行业伙伴，首批可上市产品已成功开发：采用吹塑和注塑工艺生产的运动水壶及配套瓶盖。新型PBS材料已在工业塑料加工商的标准设备上完成测试。结果表明：该材料可在实际生产条件下稳定高效地加工，并展现出令人信服的机械性能。
发展前景
施瓦茨海德生物聚合物加工中试工厂负责人 Jens Balko 博士确信：“作为生物基可回收材料，PBS将在不久的将来彻底改变生物塑料市场格局，并在塑料循环经济中发挥关键作用。凭借其出色的触感和软至中硬度的特性，PBS可真正替代当前仍使用聚乙烯的各类产品。”
PBS 塑料可利用当地植物残渣生产。但丁二酸（PBS 合成中的关键分子）的提取工艺仍需进一步开发并寻求合作伙伴。
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