塑料圈的朋友都在關注的微信公眾號——艾邦高分子,戳藍色字體關注吧!
我們中國人講究落葉歸根,落葉歸根是指飄落的枯葉,掉在樹根旁,變成肥料滋養樹根;國人將其引申為客居他鄉的人,終要回到本鄉。
塑料的一生,我們做塑料的人也希望其能夠“落葉歸根”:完成它的使命之后,重返自然,與自然成為一體。于是,可降解塑料應運而生;今天,我們講一講最具代表性的生物可降解塑料。
一、什么是生物降解塑料?
生物降解塑料(biodegradable plastic)是指,在自然界如土壤和/或沙土等條件下,和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養液中,由自然界存在的微生物如細菌、霉菌和海藻等作用引起降解,并最終完全降解變成二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)、水(H2O)及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質的塑料。回復“降解”查看更多文章
二、知名度最大的生物降解塑料:PLA
圖:PLA分子式
聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料,使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,最終生成二氧化碳和水,不污染環境,這對保護環境非常有利,是公認的環境友好材料。據了解,PLA用量占生物可降解塑料的45.1%,是當之無愧的主力軍!回復“PLA”查看更多文章
圖:PLA一次性食品袋
聚乳酸的降解分成兩個階段:1)首先是純化學水解成乳酸單體;2)乳酸單體在微生物的作用下降解成二氧化碳和水。聚乳酸制成的食品杯只需60天就可以完全降解,真正達到生態和經濟雙重效應。
目前,PLA主要用于大家最關注的食品包裝和3D打印。PLA最大的制造商是美國NatureWorks公司,其次是中國的海正生物,他們目前的產量分別是7萬噸和5千噸。
三.除了PLA,生物可降解塑料還有哪些?
1.聚3-羥基烷酸酯(PHA)
PHB的合成工藝
PHA是由微生物通過各種碳源發酵而合成的不同結構的脂肪族共聚聚酯。其中最常見的有聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。
可降解一次性餐具
主要用途為:一次性餐具、無紡布、包裝材料、農用覆膜、玩具、包膜、膠、纖維等多種可降解產品。
國內生產PHA的企業有天津國韻生物材料有限公司(規模10000噸/年)、 武漢華麗科技有限公司(規模8000 噸/年)、浙江華發生態科技有限公司(8000噸/年)、浙江天禾生態科技有限公司(5000 噸/年)、福建百事達生物材料有限公司(規模2000 噸/年)、肇慶華芳降解塑料有限公司(規模5000噸/年)等。
2.聚ε-己內酯(PCL)
PCL的分子式
聚ε-己內酯(PCL)是由ε-己內酯經開環聚合得到的低熔點聚合物,其熔點僅62℃。PCL的降解性研究從1976年就已開始,在厭氧和需氧的環境中,PCL都可以被微生物完全分解。回復“PCL”查看更多文章
與PLA相比,PCL具有更好的疏水性,但降解速度較慢;同時其合成工藝簡單、成本較低。PCL的加工性能優良,可用普通的塑料加工設備制成薄膜及其它制品。
目前,PCL國內生產企業有中國石化巴陵石化公司。
可降解塑料用于醫療領域
3.聚酯類--PBS/PBSA
PBS的分子式
PBS 以脂肪族丁二酸、丁二醇為主要生產原料的, 既可以通過石油化工產品滿足需求, 也可通過淀粉、纖維素、葡萄糖等自然界可再生農作物產物, 經生物發酵途徑生產, 從而實現來自自然、回歸自然的綠色循環生產。而且采用生物發酵工藝生產的原料, 還可大幅降低原料成本, 從而進一步降低PBS 成本。
與同類產品比較,聚酯生物分降塑料的優點:
1)耐熱性好。這促使它在餐飲領域達到推廣;
2)加工條件要求不高;
3)易保存,耐水解。
聚丁二酸丁二醇酯( PBS) 用途極為廣泛, 可用于包裝、餐具、化妝品瓶及藥品瓶、一次性醫療用品、農用薄膜、農藥及化肥緩釋材料、生物醫用高分子材料等領域。
目前,國內PBS需求量大約為5萬噸。
4.脂肪族芳香族共聚酯
Ecoflex的分子式
德國BASF公司所制造的脂肪族芳香族無規共聚酯(Ecoflex),其單體為:己二酸、對苯二甲酸、1,4-丁二醇。目前生產能力在14萬噸/年。同時開發了以聚酯和淀粉為主的生物降解塑料制品。
5.聚乙烯醇(PVA)
PVA的分子式
水溶性PVA薄膜是在國際上嶄露頭角的一種新型塑料產品。它利用了PVA 的成膜性、水和生物兩種降解特性,可完全降解為CO2和H2O,是名符其實的綠色高新環保包裝材料。
水溶性PVA薄膜
在歐美、日本,水溶性PVA薄膜已廣泛用于各種產品的包裝。在我國水溶性PVA薄膜的發展還處于起步階段,工業性研發在近5年間才真正有所展開,主要應用在刺繡及水轉印(玻璃、陶瓷、電器外殼等的彩色印刷)兩個領域,PVA在這方面的年使用量約10000t。
6.二氧化碳共聚物
一種正在研究的新型合成材料,以二氧化碳為單體原料在雙金屬配位PBM型催化劑作用下,被活化到較高的程度時,與環氧化物發生共聚反應,生成脂肪族聚碳酸酯(PPC),經過后處理,就得到二氧化碳樹脂材料。
國外,最早研究二氧化碳共聚物的國家主要為日本和美國,但一直沒有工業化生產。國內內蒙古蒙西集團公司采用長春應用化學研究所的技術,已建成年產3000噸二氧化碳/環氧化合物共聚物樹脂的裝置,產品主要應用在包裝和醫用材料上。
其它如甲殼素、聚酰胺、聚天冬酸、聚糖、纖維素等均在研發之中。
四.全球生物可降解塑料現狀
生物降解塑料主要應用于包裝、纖維、農業、注塑等領域。其中在包裝行業的應用最為廣泛,約占市場總量的60%(2013年),食品包裝需求又占生物降解塑料包裝市場70%以上份額;注射成型應用市場是生物可降解塑料需求增長的主要動力。
目前,歐美地區是生物降解塑料的主要市場。據統計,歐洲和北美市場的生物降解塑料分別占全球的54%和28%(2013年)。回復“降解”查看更多文章
推薦閱讀:
5、[市場前景] 用蝦皮制成的可降解生物塑料
艾邦高分子編輯整理,轉載請注明來源
加入可降解塑料微信群,請加微信:18319055312 或 15712009605并注明“降解+公司”
長按加群主微信
閱讀原文,加入可降解塑料微信群
↓↓↓
始發于微信公眾號:艾邦高分子