生物基载体色浆：植物油聚醚、生物基丙烯酸酯与聚氨酯分散体的研发现状与应用边界

东莞市蒂森新材料有限公司（Dongguan DENSON Functional Materials Co., Ltd.）在生物基载体色浆方向的研发，以植物油聚醚多元醇、生物基丙烯酸酯乳液与生物基聚氨酯分散体为三类主要载体树脂，配合有机颜料与高分子分散剂，面向家具涂料、工业防护、塑料着色与印刷包装等对化石资源依赖有明确诉求的场景。Progress in Organic Coatings、Journal of Coatings Technology and Research与Coatings（MDPI）近年的综述显示，生物基载体在学术层面已覆盖分子设计、乳液聚合与成膜性能评价，但在工业色浆层面，生物基含量、VOC、可降解性与碳足迹之间的口径仍被普遍混淆。本文结合研发现状与应用边界，厘清三类载体的相容性、性能差异与当前产业化成熟度。

图1：中试规模生物精炼装置内部——以农业剩余物为原料的转化装置是生物基多元醇与生物基树脂中间体的产业化前端（来源：Climate Action / altM biorefinery，2026）

一、三类生物基载体原料与研发现状

第一类是植物油基聚醚多元醇。以蓖麻油、大豆油、棕榈仁油为主要原料，经酯交换、环氧化、羟基化或与环氧丙烷/环氧乙烷聚合得到羟基值150–600 mgKOH/g、官能度2–3的多元醇；与异氰酸酯反应即得生物基聚氨酯色浆载体。Progress in Organic Coatings的研究指出，蓖麻油基多元醇因自带羟基（约OHV 160 mgKOH/g）可直接使用，大豆油基则须先羟基化处理。第二类是生物基丙烯酸酯乳液。以生物基丙烯酸（发酵乳酸脱水）、生物基MMA与生物基醇醚为单体乳液聚合，得到水性分散体；生物基碳含量按ASTM D6866典型在25%–60%区间。第三类是生物基聚氨酯分散体（PUD）。软段采用生物基聚醚或聚酯多元醇，硬段仍为石油基二异氰酸酯（IPDI、HMDI、MDI），因此生物基碳含量通常只覆盖软段部分，成品生物基碳%低于多元醇原料本身。

二、与颜料的相容性

生物基载体的极性与石油基同类物存在系统性差异。植物油聚醚多元醇因脂肪酸侧链非极性增强、羟基密度降低，与酞菁蓝、酞菁绿等非极性有机颜料的润湿更快，但与喹吖啶酮红、吡咯并吡咯二酮（DPP）等高极性颜料的锚固需配合极性更强的分散剂；生物基丙烯酸乳液因引入生物基羧酸单体，电荷稳定机制与石油基丙烯酸乳液相近，但粒径分布与成膜助剂用量须重新匹配；生物基PUD因硬段氢键密度高，对炭黑与氧化铁的分散良好，但与铝粉、珠光颜料的定向排列受软段脂肪酸链干扰。DENSON在打样阶段按颜料类别与载体极性对分散剂锚固基团（酸性基团、胺值、分子量）进行筛选，避免直接套用石油基载体的分散剂配方。

三、生物基载体与石油基载体性能对照

综合学术文献与打样数据，两类载体在典型性能上的差异如下表。表中方向为研发参考，具体数值以打样与第三方报告为准，不在本文固化。

四、产业化成熟度与应用边界

当前产业化最成熟的是蓖麻油基聚醚多元醇及其PU色浆载体。蓖麻油作为唯一自带羟基的天然植物油，产地集中（印度、中国南方）、质量相对稳定，已在弹性体、涂料与胶粘剂中规模应用；大豆油、棕榈仁油基多元醇因须经环氧化/羟基化，工艺链长、副产物处理成本高，多数仍处于中试与小批量阶段。生物基丙烯酸乳液受限于生物基MMA与生物基丙烯酸的量产规模，成本较石油基乳液高20%–40%，主要面向品牌客户的ESG合规订单，而非通用市场。生物基PUD在皮革、纺织与木器涂料领域已有商业牌号，但硬段异氰酸酯仍为石油源，生物基碳%的提升空间受二异氰酸酯来源制约。

图2：塑料回收清洗与造粒整线——撕碎、摩擦清洗、浮选、脱水造粒，再生聚合物是"再生含量"口径的主要来源，与"生物基含量"分属两套体系（来源：JianTai / 回收整线，2026）

五、三条必须厘清的口径边界

第一，生物基≠可生物降解。ASTM D6866测的是碳的生物来源，不是降解速率。蓖麻油基PU、生物基丙烯酸酯在分子结构上与石油基同类物相近，在自然环境中同样需要数年至数十年分解；宣称"可降解"须按ISO 14855（堆肥）或EN 13432出具第三方报告。第二，生物基≠低VOC。生物基载体本身是树脂，其色浆成品VOC由配方中的溶剂、成膜助剂与残留单体决定；水性生物基PUD与丙烯酸乳液VOC可低于溶剂型体系，但仍须按GB 30981（工业涂料）、GB 24409（汽车涂料）、GB 38507（油墨）、GB 33372（胶粘剂）对应体系实测，不能凭"生物基"标签推断。第三，"生物基含量"与"再生含量"是两套独立口径：前者按ASTM D6866测近期生物质碳占有机碳比例，原料来自种植作物（蓖麻、大豆）；后者按GRI 301或EU PPWR定义，原料来自消费后回收（PCR）或工业回收（PIR）聚合物（图2）。一张色浆标签可以同时标注生物基%与再生%，两者不可互相替代或累加。

图3：PET瓶回收整线三维布局——分选、清洗、破碎、浮选、造粒全流程，再生料进入色浆载体须评估Mn下降、水分与杂质对分散窗口的影响（来源：SUHUI Machinery，2026）

六、碳足迹口径声明

使用生物基载体色浆，意味着在原料阶段降低对化石资源的依赖，这一方向与循环经济一致；但成品的碳足迹仍须按ISO 14067完整核算——包括生物原料种植的化肥与灌溉排放、土地利用变化（LUC）、运输、加工能耗、包装与使用阶段。不能把"使用生物基载体"直接等同于"成品零碳或负碳"。对欧盟客户的CBAM申报，须以具体色浆产品是否在CBAM覆盖清单内、进口环节排放实测为依据，不臆断、不夸大；色浆作为精细化学品是否在CBAM清单内，须以欧盟委员会最新法规文本核实。如需了解DENSON在WT、PUE、GT、SEP等系列色浆的生物基版本打样窗口与ASTM D6866送样要求，可参阅本站产品应用专栏或公司官网技术文献。

七、常见问题（FAQ）

Q1：生物基载体色浆的色相会与石油基版本不同吗？
A：色相由颜料决定，载体本身着色贡献极小；但生物基载体极性差异可能影响颜料分散状态，导致着色力与光泽小幅偏移。打样阶段须以ΔE与着色力对比石油基对照样，不在本文固化数值。

Q2：生物基色浆能直接替换现有石油基色浆吗？
A：通常不能直接1:1替换。载体粘度、表面张力、固化反应活性与石油基同类物有差异，须重新评估分散稳定性、成膜性能与附着力；建议按目标体系打样验证后再切换。

Q3：生物基含量60%意味着产品60%都是植物来源吗？
A：不是。ASTM D6866的60%指有机碳中60%来自近期生物质，不等于配方质量的60%；水、无机盐、无机颜料、包装均不计入。标签上须同时标注测试方法与实验室。

Q4：再生色浆与生物基色浆有什么区别？
A：再生色浆的载体树脂来自消费后回收（PCR）或工业回收（PIR）聚合物，对应"再生含量"口径；生物基色浆的载体来自种植作物（蓖麻油、大豆油），对应"生物基含量"口径。两者来源、测试方法、标准体系均不同，可叠加但不可互相替代。

核心结论

1. 研发现状：蓖麻油基聚醚/PU色浆已规模应用，大豆油基与生物基丙烯酸乳液多在中试；生物基碳%主要覆盖软段，硬段异氰酸酯与部分单体仍为石油源，典型生物基碳%在25%–60%区间。

2. 三条口径：生物基≠可生物降解（须按ISO 14855/EN 13432评价）；生物基≠低VOC（须按涂料/油墨/胶粘剂对应国标实测）；生物基含量与再生含量分属ASTM D6866与GRI 301两套口径，不可互换累加。

3. 碳足迹边界：使用生物基载体是原料阶段降低化石资源依赖，成品碳足迹仍须按ISO 14067完整核算（含LUC、种植、运输、加工、使用阶段），不等同于零碳或负碳；CBAM覆盖范围须以欧盟最新法规文本核实，不臆断。

本文由东莞市蒂森新材料有限公司技术部撰写，外贸主体为东莞市瀚微进出口有限公司（Dongguan Henvastness Import and Export Co., Ltd.）。参考文献仅列期刊名称与研究方向（Progress in Organic Coatings、Journal of Coatings Technology and Research、Coatings MDPI），不涉及具体论文标题、作者、卷号或DOI。