坤晟生物:利用 CO₂制备聚碳酸亚丙酯多元醇及下游产品的研发和产业化(中国)

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绿色低碳(碳中和)产业
前沿新材料
成果单位: 苏州坤晟生物降解新材料有限公司
合作方式: 面议
所处阶段: 产业化
关键词: 汽车坐垫椅汽车隔音棉高端寝具阻燃泡沫板水性木器漆注塑制品纺丝行业3D打印耗材农用地膜香烟包装膜CO₂聚合工艺高效催化剂共聚合成技术赋能循环利用生物降解高阻隔性替代石油基降低成本减少排放
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姓名: 顾群 职位: 技术总监 最高学历: 博士 毕业院校及专业: 四川大学高分子 个人/团队介绍: 甬江学者。主持科技部国家科技支撑项目,重点863项目,中科院重大方向性项目,浙江省科技攻关项目,浙江省自然科学基金等多项科研项目,在Advanced Materials等学术期刊上发表SCI文章30多篇。研究领域主要为环境友好高分子材料,超高分子聚乙烯高性能纤维和高分子结晶等。在本项目中主要负责聚合技术的研发。

核心问题

全球气候变化与环境污染,特别是二氧化碳排放过量问题,是当前亟待解决的关键社会问题。传统化学原料生产过程不仅依赖有限的石油资源,还加剧了温室气体排放。坤晟生物的科研成果直接应对这一挑战,通过创新技术将二氧化碳转化为高附加值化学品,有效减少排放并实现资源循环利用。

解决方案

坤晟生物开发了利用CO₂制备聚碳酸亚丙酯多元醇的技术,并成功实现产业化。该技术包括PPC多元醇合成、高效催化剂制备及生产装置的创新。生产工艺简单且成本低,高效催化剂提升了CO₂聚合反应的速率与转化率,降低了生产成本。产品可广泛应用于聚氨酯发泡材料、水性聚氨酯分散体及生物降解材料等领域,实现了从原料到产品的绿色转型。

竞争优势

坤晟生物的技术在国内处于领先地位,拥有万吨级CO₂利用生产线,实现了规模化生产。其聚碳酸亚丙酯多元醇产品不仅具有环保优势,还能替代部分高性能聚醚,提高耐水解性能并降低成本。此外,公司还推广其先进的CO₂聚合技术,助力全球碳排放企业绿色转型,共同推动低碳、环保、可持续的全球经济体系构建,展现出显著的社会效益和经济效益。

成果公开日期

20250327

所属产业领域

新材料

产品设计方案

技术创新点1. 高效负载DMC共聚催化剂的开发

  • 自主研发出低成本、高效率的负载DMC共聚催化剂,显著提升了共聚催化效率,使反应条件更加温和。
  • 该催化剂已成功应用于万吨级二氧化碳与环氧化物调节共聚反应,用于制备脂肪族聚碳酸酯多元醇。
  1. 核心设备与催化剂脱除工艺的研制
    • 开发了二氧化碳与环氧乙(丙)烷调节共聚反应的核心设备,并创新了催化剂脱除工艺,解决了催化剂残留问题,降低了生产成本。
    • 该工艺有效提升了产品的纯度和质量,减少了后续处理的难度。
  2. 低粘度二氧化碳多元醇的制备
    • 通过技术优化,成功降低了二氧化碳多元醇的粘度,使其在25℃时表现为粘稠液体,粘度低于10,000 mPa·s。
    • 与同行企业相比,传统二氧化碳含量20%的聚合物粘度通常超过20,000 mPa·s,呈果冻状,加工难度大。本技术显著提升了产品的流动性,便于后续加工。

工艺的先进性 技术原理与突破

  • 该工艺以二氧化碳和环氧丙烷为原料,在PBM催化剂作用下,通过调节聚合反应制备聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)。
  • 尽管二氧化碳化学性质稳定,难以高值化利用,但通过技术创新,成功攻克了反应效率低、催化剂活性不足等难题。
  • 催化剂效率从小试阶段的1:35提升至1:2800,远超理论值1:450,展现了技术的显著优势。

工艺成熟性

  • 技术验证:从小试(50L)到中试(2000吨),再到万吨级产业化,经过反复试验和优化,工艺流程已完全打通,技术成熟度达到产业化要求。
  • 生产实践:已建成一条年产2万吨聚碳酸亚丙酯多元醇的生产线,产品符合企业标准,并通过了欧盟SGS认证。
  • 市场认可:产品已成功推向市场,获得下游企业的广泛认可,应用领域涵盖水性涂料、生物降解材料、聚氨酯发泡材料等。-可持续性 资源利用: 该技术将二氧化碳转化为资源,减少温室气体排放,缓解气候变化。 循环经济: 通过资源循环利用,减少对化石资源的依赖,推动循环经济发展。 经济效益: 生产的高分子材料市场前景广阔,具备良好的经济效益,下游应用广泛。 社会效益: 减少碳排放,改善环境质量,提升企业社会形象。

不可替代性 技术壁垒: 该技术具有较高的技术门槛,竞争对手难以在短期内突破。 产品优势: 生产的高分子材料性能优异,部分性能超越传统材料,具备市场竞争力。 政策支持: 符合国家环保政策,享受政策红利,具备先发优势。

当前进展

①项目技术原理 采用独家原创、国际先进的二氧化碳调节聚合工艺。以二氧化碳、环氧丙烷为原料,在PBM催化作用下,通过调节聚合工艺,实现对反应的控制,得到具有规定分子量及官能度的液态脂肪族聚碳酸酯多元醇。②聚合及产品后处理工艺 项目采用独创的二氧化碳调节聚合工艺,实现对反应的控制,得到具有规定分子量及官能度的液态脂肪族聚碳酸酯多元醇。通过采用独特的活化手段以及优化的调节聚合工艺,保证树脂质量符合要求。在聚合结束后,通过分离回收系统,将未反应完全的环氧丙烷回收利用,分离后的树脂进入精制系统,加入一定量的处理剂处理,再进行过滤,分离后得到最终产品。

转化现有基础

知识产权情况: 专利,工业品外观设计 成果权属: 独占 该技术潜在应用场景及目标客户: 服务对象: 生物降解原料制造商:如PLA、PBAT、PBS等。 改性料制造商:专注于生物降解材料的改性与应用。 制品生产企业:涵盖膜袋、餐具、包装、瓶类等制品。 国内外贸易商:涉及生物降解材料的进出口与分销。

适用场景: 建筑、化工、塑料、医用等领域:聚碳酸亚丙酯(PPC)作为新型聚氨酯原料,广泛应用于聚氨酯工业的下游制品领域。 生物降解型聚氨酯制品:PPC具备完全生物降解性,适用于有降解需求的领域,如环保包装、一次性用品等。

目标市场: 销售产品: 聚酯聚醚原料:用于聚氨酯制品的生产。 降解鞋材行业:如爆米花发泡、超临界二氧化碳发泡等。 纺丝行业:如TPU纱线、静电纺丝透气膜等。 医疗用品行业:如生物降解型医用材料。

技术服务: 碳减排技术工艺包:为有碳减排需求的企业提供定制化解决方案。

客户资源: 上游原料供应商:公司作为聚碳酸亚丙酯(PPC)的生产商,整合下游制造商资源,形成从原料到制品的协同合作网络。 技术支持与订单共享:为下游企业提供技术支持与制品订单,同时下游制造商也会推荐同行客户,形成良性循环。 供应链协同:通过口碑、技术、产品和订单的共享,提升上下游供应链企业的整体业绩。 下游合作企业: 制品类企业 膜袋类:如环保包装膜、购物袋等。 餐具类:如一次性餐具、降解餐盒等。 包装类:如食品包装、快递包装等。 瓶类:如饮料瓶、化妆品瓶等。

降解鞋材行业 爆米花发泡:用于鞋底、鞋垫等。 超临界二氧化碳发泡:用于轻量化鞋材。 TPU纱线:用于运动鞋、休闲鞋等。 发泡缓冲包装材料:用于电子产品、易碎品包装。

淋膜类企业 标贴膜:如标签、广告膜等。 双面胶膜:用于工业、家居等领域。 牛皮纸膜:用于包装、印刷等。 泡面桶膜:用于食品包装。

纺丝企业 静电纺丝透气膜:用于医疗、服装等领域。 服装:如环保型纺织材料。

公司优势: 二氧化碳基聚碳酸亚丙酯多元醇生产商:专注于环保型聚氨酯原料的研发与生产,致力于推动生物降解材料在各行业的应用。 技术与产品创新:通过技术创新,提供高性能、环保的聚氨酯原料,满足市场对绿色材料的需求。 供应链整合:通过上下游资源的整合,为客户提供从原料到制品的全方位解决方案。 产品形态: 工业中间产品 产品描述: 公司目前有两类亮点特色产品,其一是聚碳酸亚丙酯(PPC)多元醇,采用国际领先技术,以独创的催化剂将二氧化碳和环氧丙烷共聚合成脂肪族聚碳酸亚丙酯多元醇。该产品应用于聚氨酯发泡材料可做环保汽车坐垫椅、汽车隔音棉、高端寝具、阻燃泡沫板材等。应用于水性聚氨酯分散体可做水性木器漆、水性金属漆 、水性胶粘剂、水性可玻璃涂层等。可替代部分高性能聚醚PTMEG20%左右 ,可提高耐水解、降低成本等优势。其二是C0₂基生物降解PPC-TPU,该产品是由PPC多元醇衍生而来的一种集生物降解性与高阻隔性为一体的功能型降解材料。该产品已通过国家塑料制品检测中心生物降解性能检测(EN13432欧盟标准),并获得德国DIN CERTCO生物降解认证。可应用一次性注塑制品、纺丝行业、3D打印耗材、农用地膜、香烟外包装膜等方面。 本项目在低碳环保、节能减排、减少温室效应上取得显著成效,每生产一吨PPC多元醇可负碳效益0.55吨。具体计算过程: PO(环氧丙烷)综合能耗480Kg(标准煤)/吨,1.2吨CO₂排放生产每吨PPC多元醇排放 220Kg CO₂。平均生产每吨PPC多元醇综合碳排放:综合节省下的35%PO消耗和35% CO₂利用一生产能耗0.42+0.35-0.22=0.55。

转化合作需求

合作方式: 提供技术服务,提供技术咨询,技术秘密转让,特许经营,成立独资或合资公司,创新技术产品市场开拓,创新技术供应链合作 合作方式描述: 产业链合作:公司与下游制品企业达成项目合作,共同建立生产和销售渠道,实现产品的市场推广和销售。 技术授权合作:二氧化碳聚合技术可以复制在二氧化碳排放源后端,将收集的废弃二氧化碳直接就地转化为高附加值化学品,为二氧化碳排放企业提供成熟的碳利用技术。 市场拓展与品牌建设:借助论坛平台,展示PPC多元醇产品的优异性能和广泛应用前景,吸引更多潜在客户和合作伙伴。同时,加强品牌建设和市场推广工作,提升产品知名度。 融资情况及需求: 暂未融资 市场扩展与销售团队建设:旨在构建并强化国内外贸易销售团队,同时加大线上营销与品牌推广力度,以增强市场渗透力与品牌影响力。 设备升级改造:重点投入于生产线的智能化、自动化升级及关键设备的更新换代,旨在提升生产效率、产品质量与环保标准,为公司产能扩张与产品升级打下坚实基础。 特定领域研发创新:专注于生物基纺丝技术的研发与应用拓展,以及医疗用品领域的创新产品开发,旨在引领行业技术潮流,满足市场对绿色、健康、高性能产品的需求。 流动资金:为确保公司日常运营的顺畅进行,特设立流动资金补充计划,用于应对原材料采购、短期债务偿还及突发资金需求等,保障公司财务的稳健性与灵活性。

摘要

1、行业技术领先:在PPC多元醇合成、催化剂制备,生产装置等核心环节建立了完整的核心技术创新体系,国内最早的万吨级CO₂利用生产线。 2、CO₂聚合工艺:生产工艺简单,成本低。3、高效催化剂研发:成功研发并应用于产业化装置的高效催化剂,提升了二氧化碳聚合反应的速率与转化率,降低了生产成本。 公司所聚焦解决的关键社会问题是全球气候变化与环境污染,特别是针对日益严峻的二氧化碳排放过量问题。通过创新科技手段,公司不仅直接应对了温室气体排放这一全球性的环境挑战,还开创了可持续发展的新路径。 具体而言,公司的核心项目——利用二氧化碳生产高附加值的聚碳酸亚丙酯多元醇,是一项具有里程碑意义的环保举措。该项目通过高效转化技术,将广泛存在于大气及工业排放中的二氧化碳转化为高附加值的化学品——聚碳酸亚丙酯多元醇,这一过程不仅有效减少了二氧化碳的排放量,还实现了废弃资源的循环利用,极大地缓解了环境压力。同时替代传统石油基的化学原料,节约石油基原料并降低成本。 此外,公司还积极推广并授权其先进的二氧化碳聚合技术,旨在帮助全球范围内的碳排放企业实现绿色转型。通过技术赋能,这些企业能够显著降低生产过程中的碳排放量,提升资源利用效率,共同推动构建低碳、环保、可持续的全球经济体系。

应用场景 公司目前有两类亮点特色产品,其一是聚碳酸亚丙酯(PPC)多元醇,采用国际领先技术,以独创的催化剂将二氧化碳和环氧丙烷共聚合成脂肪族聚碳酸亚丙酯多元醇。该产品应用于聚氨酯发泡材料可做环保汽车坐垫椅、汽车隔音棉、高端寝具、阻燃泡沫板材等。应用于水性聚氨酯分散体可做水性木器漆、水性金属漆 、水性胶粘剂、水性可玻璃涂层等。可替代部分高性能聚醚PTMEG20%左右 ,可提高耐水解、降低成本等优势。其二是C0₂基生物降解PPC-TPU,该产品是由PPC多元醇衍生而来的一种集生物降解性与高阻隔性为一体的功能型降解材料。该产品已通过国家塑料制品检测中心生物降解性能检测(EN13432欧盟标准),并获得德国DIN CERTCO生物降解认证。可应用一次性注塑制品、纺丝行业、3D打印耗材、农用地膜、香烟外包装膜等方面。

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