异山梨醇在聚酯中的应用及产业化技术
异山梨醇（Isosorbide）是一种有机化合物，属于多元醇类，其化学式为C6H10O4。它是通过葡萄糖或淀粉的脱水反应得到的二环化合物。异山梨醇（IS）是目前唯一实现工业化的生物基二醇，具有独特的立体化学和几何形状，它由两个四氢呋喃环组成刚性分子构型，可为相应的衍生物提供机械强度。同时，异山梨醇具有两个反应活性不同的羟基，经过适当的衍生化反应可得到双官能团聚合物，如聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯及聚酰胺等。此外，异山梨醇还可应用于医药、增塑剂、液晶材料及涂料等。
20世纪80年代异山梨醇首次合成成功，主要通过山梨醇催化脱水生成。近年，纤维素一步法合成异山梨醇成为新研究热点，此方法能显著强化反应过程并减少废物排放，具有重要研究价值和应用背景。
纤维素一步法合成异山梨醇是在特定催化剂的作用下，将纤维素直接置于水中进行反应，通过水解、加氢、脱水等过程，使纤维素转化为山梨醇和异山梨醇。例如，有研究使用由组分A（活性碳负载的金属单质 Ru 或 Ni）和组分B（如 Cu2 (OH) PO4、Cu3 (OH) 4SO4 或 Cu4 (OH) 6SO4）组成的催化剂，在热水条件下水解纤维素，一方面提供酸性促进纤维素酸水解，另一方面将水解的中间产物转化为低碳物质，再加氢得到山梨醇和异山梨醇。
相比传统多步合成方法，一步法减少了中间步骤和操作复杂性，反应迅速，能高效节能，易于工业化。不需要加入液体酸，避免了废酸排放对环境的污染。对设备要求低，无腐蚀问题，投资小。纤维素转化率可达到100％，山梨醇的产率可达到 90％，异山梨醇可达到60％。
有不少科研团队致力于该方法的研究和优化，如探索不同的催化剂体系、反应条件（温度、压强、时间等）对反应产率和选择性的影响，以提高异山梨醇的产量和纯度，并降低成本。部分研究成果已申请专利，为该方法的进一步发展和应用提供了技术支持。
异山梨醇的制备依赖山梨醇脱水，其生产与山梨醇产量紧密相关。
2023年，全球异山梨醇市场规模达到了410.99百万美元，预计2030年将达到795.29百万美元，年复合增长率（CAGR）为10.85%。
目前产能主要集中在法国罗盖特和韩国三养集团，我国异山梨醇产品主要在工业级和医药级产品，高纯度的聚合级产品仍处于空白阶段，河南正通和北化院正在做技术攻关，有望建成千吨级示范工厂。
2015年，罗盖特宣布其位于法国加来海峡省莱斯特朗总部的新厂房正式投产，该厂房专门用于生产异山梨醇，配备最新技术，能生产纯度极高的异山梨醇，满足客户的全部质量要求，产量达20,000吨。
2021年韩国三养集团表示，公司已突破异山梨醇商业化生产技术，并在其子公司 Samyang Innochem的场地建设年产能约10000吨的异山梨醇工厂，并且开发异山梨醇下游应用，已在全州工厂开始量产生物降解塑料“PBIAT”，该产品主要用于一次性袋子的生产，未来应用范围将扩大到农用地膜。
河南正通食品科技有限公司多年来持续研究聚合级糖类二醇连续制备及其应用方法，在多次中试的过程中总结经验，优化工艺参数，完善设备配置，最终取得了突破性进展，于2021年成功中试聚合级异山梨醇产品，产品纯度可达99.5%以上。
2024年1月，北化院异山梨醇科研团队研发新型固体酸催化剂，以“一步法”无溶剂工艺解决了异山梨醇制备过程中目标产物选择性低的难题，并完成了全流程放大中试，实现了异山梨醇绿色化和规模化制备，产品质量达到聚酯级规格。
由于异山梨醇独特的手性及刚性呋喃环，以及较好光学性质和Tg，以异山梨醇为原料，应用于聚合物材料、生物医药、液晶材料、增塑剂、涂层等领域，可明显提高聚合物及其他材料等的机械性能、热性能和光电性能。
聚合物材料
异山梨醇可以作为单体或添加剂，经缩聚反应合成多种生物基聚合物，提高聚合物的刚性和生物降解性，优化聚合物的光学性能、高温性能和抗冲击性能。
聚酯
异山梨醇分子上含有的杂原子及双环结构，使其具有刚性，但又缺乏对称性，合成的共聚酯主要为刚性较强的非晶聚酯，能明显增强聚酯的透明性和机械性能。异山梨醇的结构为聚合物提供了刚性，虽然其羟基官能团反应活性较低，但通过与其他二醇（1,4-环己烷二甲醇和乙二醇）结合，可以获得具有理想Tg的聚合物。美国DuPont公司利用异山梨醇与芳香族二酸缩合得到异山梨醇聚酯，将其与其他热固性聚酯共混，可得到特性黏度高于0.35 dL/g的聚酯。近年来，法国Roquette在PET的基础上添加纯度较高的异山梨醇，合成了“绿色”生物基热塑性聚酯POLYSORB® 系列产品，调节异山梨醇含量，可明显改善PET的耐热性能。
聚碳酸酯
因为双酚A的毒性，以异山梨醇替代双酚A生产的异山梨醇基聚碳酸酯（PIC）引起了广泛研究。由于异山梨醇刚性和透明性特点，由其合成的聚碳酸酯具有许多优异特性，如高冲击强度、透明度、耐热性等。与传统PC相比，由于具有呋喃二环结构，PIC刚性强，呋喃环上的氧也易形成分子间氢键，使得熔融状态下的聚合物黏性大，不利于成型加工，韧性降低，断裂伸长率变小。因此，在综合性能优异的催化体系基础上，开发第三单体共聚缩聚技术，以提高PIC的韧性及拉伸性能，是PIC的一个热点研究方向。
聚氨酯
由于二异氰酸酯对人体健康有毒，绿色的含有刚性环的异山梨醇为有毒的二异氰酸酯的安全取代提供了可能性。异山梨醇的环碳酸化官能团与二胺聚合是最直接的获得异山梨醇基聚氨酯的方法，随着氨基甲酸乙酯键的形成，同时形成一个伯羟基或仲羟基，所得到的非异氰酸酯聚氨酯（NIPUs）也被称为聚羟基聚氨酯PHUs。与双碳酸甲酯异山梨醇酯（IBMC）和二胺的聚缩合相比，因为将反应物添加到环碳酸化异山梨醇中，避免了甲醇副产物的生成。还可将IBMC用于在分散介质中与胺直接反应合成NIPUs。
聚酰胺
异山梨醇含有两个不同的羟基，可转化为相应的酸或者胺，进一步可用于合成异山梨醇基聚酰胺。理论上，生物基聚酰胺（PA）替代同类的石油基产品是完全可能的，但在目前的技术中，大部分是只有酸或者胺一种原料来源于生物基，以异山梨醇为原料，有望合成全生物基聚酰胺。
生物医用材料及医药
可降解医用高分子材料一直受到广泛研究，但是以聚乳酸为代表的可降解材料存在酸性降解产物的无菌性炎症、力学性能难以调控的问题。异山梨醇是一种超亲水性二元醇，使得含有异山梨醇的衍生物具有生物降解性和相容性，被广泛用作生物医学工程材料。以异山梨醇为原料还可制备优良的脱水利尿药和降压药。采用异山梨醇合成新型可降解医用材料是目前的研究热点，可用于医用支架和医疗植入设备等。异山梨醇作为增链剂合成的可降解材料显示出与骨细胞良好的细胞相容性和骨分化能力，可作为潜在骨再生支架的材料。
液晶材料
异山梨醇具有手性中心、独特的光电性能和刚性结构，可作为手性掺杂剂应用于液晶材料。但由于异山梨醇手性掺杂剂的溶解度有限，其在液晶材料中相容性较差，可能会产生不良的沉淀。在异山梨醇中引入氟原子制备了相容性较好的系列胆甾液晶弹性体。但由于异山梨醇HTP值较低，使得其诱导的胆甾相液晶螺旋方向比较单一。
增塑剂
鉴于邻苯二甲酸酯类增塑剂具有一定的毒性，以异山梨醇为主要原料合成的异山梨醇酯类增塑剂是一种绿色环保型产品，可替代邻苯类增塑剂，具有优良的发展前景。杜永刚等课题组合成了异山梨醇酯类增塑剂，并用于PVC增塑改性，相比于邻苯类增塑剂，其增塑效果提高了38%。
涂层
异山梨醇具有优秀的光学性能和力学性能，可用于制备防雾涂层和光固化涂料等。陈欢等采用异山梨醇制备亲水性的聚氨酯，再经过紫外光固化成膜形成防雾涂层，结果表明，异山梨醇能够改善该涂层的亲水性，接触角由80°降低到16.7°，具有良好的防雾效果。
其他应用
异山梨醇除了用于上述的聚合物材料、液晶材料、医用材料、增塑剂和涂层等范围，也应用于制备阻燃剂、气溶胶容器和聚酯纳米纤维等。压敏粘合剂行业也受益于异山梨醇衍生物，例如，自粘凝胶材料是通过二聚体化脂肪酸和异山梨醇的本体缩聚制备的，然后将线性聚酯与环氧化植物油交联形成Tg值高于非异山梨醇类似物，具有调节粘弹性和界面粘附性的能力。此外，使用异山梨醇衍生的聚合物作为微胶囊壁，可用于化妆品、纺织行业。材料的微胶囊化可控制物质递送。综上，形成异山梨醇聚合物应用概况可见表1。由表1可以看出，聚合物材料特别是聚酯和聚碳酸酯，具有高冲击强度、高透明度、耐热性好的优点，是目前异山梨醇应用的研究热点，现已开发了商业化的Bura-bio及PLANENTED-7000等产品。表1中所列各应用的缺点也是今后研究改良的方向，重点包括开发高效聚合催化剂、提高异山梨醇羟基反应活性及异山梨醇添加量、协调优化力学性能和热稳定性及细胞相容性等综合性能。
国外布局异山梨醇的公司主要有：罗盖特（Roquette），杜邦，SK化学，三菱化学等；国内有河南正通食品科技有限公司，鲁南制药，山东天力生物，山东福田，等。
1.罗盖特（Roquette）
全球领先的生产商，于2002年在法国莱斯特雷开始生产异山梨醇，2007年开始商业化生产高纯度异山梨醇POLYSORB®，并在2011年和2015年两次扩建工厂，成为世界上最大的异山梨醇制造工厂。其产品纯度高，质量和功能突出，可明显改善聚碳酸酯、聚氨酯、聚酯和环氧树脂等在不同应用领域中的性能，应用领域包括包装、汽车、涂料和粘合剂市场等。
2.河南正通食品科技有限公司
国内首家能够大批量生产异山梨醇的企业，2019年建立了千吨/年级的中试装置。2021年成功中试聚合级异山梨醇产品，产品纯度可达99.5%以上，拥有生物基新材料相关授权发明专利10多项。
河南正通致力于异山梨醇的产品应用开发。在聚碳酸酯领域，基于异山梨醇的聚碳酸酯材料在抗冲击性、透明性、耐磨性、生物安全性等方面优于双酚A型聚碳酸酯材料，可应用于光学仪器、汽车、电子电气、建筑材料、医疗器械等领域。
在聚酯领域，如开发的生物可降解聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇-异山梨醇共聚酯（PBIAT），相较于纯PBAT共聚酯，其拉伸强度和断裂伸长率都有显著提升，熔点高于100℃，具有优异的加工性能，可广泛应用于生物基可降解薄膜包装领域。
在聚氨酯领域，异山梨醇可用于改善聚氨酯的性能。在增塑剂领域，研发出中长/短链异山梨醇基结构脂增塑剂，具有和苯二甲酸酯类增塑剂相似的化学结构和理化特性，且具有可再生、绿色无毒、生物可降解等特点，可替代传统邻苯二甲酸酯类增塑剂，应用在医疗器械、食品、儿童用品等领域。
3.山东天力生物
2017年，山东天力药业有限公司投资3016.38万元建设 “1000吨/年异山梨醇项目”，项目选址位于寿光市文家街道（寿光市晨鸣工业园）山东天力药业有限公司新厂区的预留空地内。该项目建设车间1座，购置反应器、精馏塔、预处理塔、冷凝器等相关生产设备69台（套），形成年产1000吨异山梨醇的能力。
此外，公司与新加坡三达科技投资有限公司合作共建项目，专门从事生物医药项目的研发和经营。其糖醇车间运行一年多来，生产液体山梨醇20万吨、海藻糖1万吨，公司山梨醇总产能达到70万吨，居全球首位，市场占有率达到60%以上。
4.鲁南制药
鲁南制药中国异山梨醇生产企业之一，其研发团队探索新的制备方法，专利 “一种异山梨醇的制备方法（公开号 CN109776557A）”，通过特定的工艺步骤，如在山梨醇水溶液中加入有机溶剂除水，再加入无机酸反应，然后调节体系pH、蒸除水分与溶剂，最后经过精制得到高纯度异山梨醇。这种方法降低了反应温度和能耗，预防了高温高浓度碳化等副反应的发生，且生产成本低、反应条件温和、操作过程简单，适合工业化生产。
此外，鲁南制药积极探索异山梨醇在药物制剂等方面的应用。例如，其生产的单硝酸异山梨酯缓释片用于冠心病、混合型心绞痛以及心肌梗死的治疗。“欣康” 作为受中国驰名商标条款保护的产品，于2002年在中国批准上市，2007年荣获国家科技进步二等奖，该项目依托于国家重大新药创制 “单硝酸异山梨酯缓释片的国际化研究”，在国际药品研发中心缓控释研发平台完成了产品开发和产业化。
鲁南制药也在积极致力异山梨醇产品的国际化发展，建立了与国际先进质量监管理念接轨的质量保证体系，积极开展国际认证和注册工作。如米格列醇和异山梨醇原料药通过日本MF技术评审；28种原料药通过美国DMF技术评审，4种制剂通过美国FDA批准，获得制剂批件；8种原料药通过欧盟CEP认证，获得CEP证书，获得欧洲制剂批件2件。其产品出口到欧洲、美洲、非洲、亚洲等60多个国家和地区，2021、2022年国际业务销售收入均突破10亿元。
5.杜邦
全球范围内的聚合级异山梨醇供应商，在异山梨醇生产方面具有一定的技术和市场份额。早在2002年，杜邦公司就提出了一种异山梨醇连续生产的工艺（USP6407266），通过通入载气 N₂代替以往的有机溶剂，在反应釜内通入糖醇或脱水糖醇的溶液，载气由底部通入，溶液蒸发除去大部分水，在催化剂作用下脱水，载气带出反应中产生的水，从反应器底部导出产物。
2005年杜邦最终提出了一个较完整的异山梨醇连续生产工艺（USP6864378）。2007年，相关研究又从以往使用的硫酸催化剂转化为固体酸催化剂，并加入一些具有加氢作用的金属作为助催化剂以减少副产物的生成。
另外，杜邦公司发明了一系列含有异山梨醇的聚酯。该聚酯利用芳香族二酸和异山梨醇的缩合反应，生产对数比浓黏度至少为0.15-0.35dl/g的聚酯，将其与其他热固性聚酯共混，可得到更高黏度的聚酯。由于其优异性能，该聚酯能被用于光学塑料、高清晰度光盘的基材、透镜、仪表盘窗口、棱镜反射器、薄膜或光纤等。杜邦也曾表示异山梨醇衍生物也可以用作溶剂、表面活性剂和药品等。
6.三菱化学
据悉，日本三菱化学将增强生物工程塑料 “DURABIO” 的产能，“DURABIO” 是以来自植物的异山梨醇为主原料制成，具有优异的性能，应用领域广泛，如车用内外装零组件、智能手机、照明器具等。
未来，随着异山梨醇应用领域的不断拓展，下游市场对产品质量和纯度的要求也越来越高，特别是在医药和电子材料等领域，对异山梨醇的纯度要求极为严格，异山梨醇生产企业将加大对产品质量和纯度的控制和提升力度，通过优化生产工艺、加强质量检测等方式，提高产品的质量和纯度，以满足不同领域的需求。此外，在环保政策日益严格的背景下，异山梨醇行业将更加注重绿色环保发展，异山梨醇生产企业将加强对生产过程中的废水、废气、废渣等污染物的治理，减少对环境的影响。
上海东庚化工技术有限公司 高级工程师——张飞确认出席9月18日于江苏省南京市盛大举办的“2025高性能聚酯与关键单体创新发展论坛”。作为该领域的资深研究者，张飞高工将呈献一场关于 “异山梨醇在聚酯中的应用及产业化技术” 的权威深度报告，深度剖析前沿技术路径，分享最新研究成果与创新见解。此次论坛汇聚行业精英与科研专家，诚邀关注高端聚酯产业链发展的各界人士共赴盛会，在思想碰撞中探索产业创新新方向。
发言题目：异山梨醇在聚酯中的应用及产业化技术
张飞，高级工程师，上海东庚化工技术有限公司创新研发中心总监助理，长期从事聚合物单体合成、纯化及聚合物特别是聚酯的改性工作。
关于召开“2025高性能聚酯与关键单体创新发展论坛”的通知
各有关单位：
近年来在高端纺织，高端包装，新能源汽车等新兴市场快速发展的影响下，我国以PTT,PEF,PETG,PEN等产品为代表的高性能聚酯行业进入了快速发展的通道；高性能聚酯合成技术与PDO、FDCA、CHDM、2,6-DMN等新型单体技术的开发不断取得突破;但是目前高性能聚酯尤其是关键单体的进口依赖度依然很高，亟需加快转化先进技术、开发高端产品，促进行业高质量发展。
为促进我国高性能聚酯与关键单体行业的协同技术创新与行业发展，山西碳和新材信息咨询有限公司拟定于2025年9月18日-19日在江苏省南京市召开“2025高性能聚酯与关键单体创新发展论坛”。将邀请行业内的专家学者分享行业发展趋势、最新技术成果、高端产品开发等热点内容。
具体通知如下：
主办单位：
山西碳和新材信息咨询有限公司
支持单位：
邀请中
支持媒体：
高性能树脂及应用（公众号）
烯烃产业创新与发展研习社（公众号）
高性能膜材料（公众号）
时间：9月18日-19日
地点：江苏省南京市
聚酯生产企业、技术研究机构；下游聚酯膜材料，聚酯纤维，聚酯工程塑料等生产企业；配套关键设备、催化剂、助剂等；政府园区、金融投资机构等。
尚鹏宇 电话：19303466226（微）
武改霞 电话：19103426226（微）
张新亮 电话：18511613486（微）
9月17日下午：报到领取资料、展位布展
9月18-19日中午：论坛发言及技术发布
主题演讲、现场展台、会刊广告、资料入袋赞助、现场易拉宝、礼品赞助、茶歇赞助、晚宴赞助、Logo 展示、播放视频、手提袋广告，胸卡宣传。（详情咨询会务组）
高端聚酯工程化开发及未来发展趋势
聚酯催化剂——基础研究与应用示范
——中国科学院大连化学物理研究所
胡雁鸣 研究员
——北京石油化工学院
靳海波 教授
——上海东庚化工技术有限公司
张飞 高级工程师
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