多年来，生物塑料一直是环保替代传统塑料的重要研究方向。它们不仅有助于减少对化石原料的依赖、节约资源，还能有效降低二氧化碳排放。然而，工业应用对生物塑料提出了更高要求：除了可持续性，还必须易于加工。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）正致力于这一领域的研究，并将于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方面的最新成果。

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出约20种新型聚丁二酸丁二醇酯（PBS）塑料，并完成了中试规模的生产与加工。这些以植物残渣为原料的新型PBS材料适用于注塑、深拉伸、挤出和纺丝等多种加工方式，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 的研究团队已将PBS的合成规模从实验室级别扩大到100公斤级别，目前已累计生产约3吨PBS。通过调整合成参数，研究人员获得了性能各异的PBS类型。其中三种型号具备不同的流动特性，专为注塑工艺设计；其他类型则适用于吹塑、热成型、吹膜、片材挤出、熔喷或纺粘无纺布等工艺。聚合物结构对加工性能具有决定性影响，需根据具体工艺设计不同的分子链结构。研究人员成功制备了完全线性和特定支化结构的聚合物，每种结构都针对特定加工方式进行了优化。同时，材料的熔体稳定性显著提高：新型PBS可耐受200摄氏度以上的高温，是实现工业应用的重要突破。

应用验证

通过与 Sauer GmbH & Co. KG 和 Gramß GmbH Kunststoffverarbeitung 等行业伙伴合作，首批可上市产品——采用吹塑和注塑工艺制成的运动水壶及配套瓶盖——已成功开发。新型PBS材料已在工业标准设备上完成测试。结果表明，该材料在实际生产条件下加工稳定高效，并展现出优异的机械性能。

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 博士表示：“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，并在塑料循环经济中发挥关键作用。凭借其出色的触感以及软至中硬度的特性，PBS可真正替代目前仍使用聚乙烯的多种产品。”

PBS可利用当地植物残渣进行生产，但其关键合成原料丁二酸的提取工艺仍需进一步研发，并寻求合作伙伴共同推进。