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    生物降解塑料的分類?

    時間:2024-04-25  來源:本站

    按原料成分來源分類,生物降解塑料可分為生物基生物降解塑料及石化基生物降解塑料兩類。

    生物基生物降解塑料主要可分為四類:第一類為天然材料直接加工得到的塑料;第二類為微生物發酵和化學合成共同參與得到的聚合物;第三類為由微生物直接合成的聚合物;第四類為以上這些材料共混加工得到的或這些材料和其他化學合成的生物降解塑料共混加工得到的生物降解塑料。

    石化基生物降解塑料是指以化學合成的方法將石化產品單體聚合而得的塑料,如PBAT、聚丁 二酸丁二醇酯(PBS)、二氧化碳共聚物(PPC)等。[2]

    按生物降解過程分類,生物降解塑料可分為完全生物降解塑料和破壞性生物降解塑料兩種。破壞性生物降解塑料當前主要包括淀粉改性(或填充)聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。


    淀粉基全生物降解塑料

    完全生物降解塑料主要是由天然高分子(如淀粉、纖維素、甲殼質)或農副產品經微生物發酵或合成具有生物降解性的高分子制得,如熱塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均屬這類塑料。

    以淀粉等天然物質為基礎的生物降解塑料目前主要包括以下幾種產品:聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)、淀粉塑料、生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯烴和聚氯乙烯)[3] 。

    根據原材料的不同,常見的生物降解塑料至少有以下幾種:

    聚己內酯(PCL)

    這種塑料具有良好的生物降解性,熔點是62℃。分解它的微生物廣泛地分布在喜氣或厭氣條件下。作為可生物降解材料可把它與淀粉、纖維素類的材料混合在一起,或與乳酸聚合使用。

    聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚物

    以PBS(熔點為114℃)為基礎材料制造各種高分子量聚酯的技術已經達到工業化生產水平。日本三菱化學和昭和高分子公司已經開始工業化生產,規模在千噸左右。

    中科院理化研究所也在進行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。中科院理化研究所已經和山東匯盈公司合作建成了年產25000噸的PBS及其聚合物的生產線、廣東金發公司建成了年產1000噸規模的生產線等。清華大學在安慶和興化工有限公司建成了年產10000噸PBS及其共聚物的生產線。

    聚乳酸(PLA)

    美國Natureworks公司在完善聚乳酸生產工藝方面做了積極有效的工作,開發了將玉米中的葡萄糖發酵制取聚乳酸,年生產能力已達1.4萬噸。日本UNITIKA公司,研發和生產了許多種制品,其中帆布、托盤、餐具等在日本愛知世博會被廣泛使用。

    中國產業化的有浙江海生生物降解塑料股份有限公司(規模5000千噸/年生產線),正在中試的單位有上海同杰良生物材料有限公司、江蘇九鼎集團等。

    聚羥基烷酸酯(PHA)

    國外實現工業化生產的主要為美國和巴西等國。國內生產單位有天津國韻生物材料有限公司(規模1萬噸/年)[4] 、寧波天安生物材料有限公司(規模2千噸/年),正在中試的單位有江蘇南天集團股份有限公司等。

    利用可再生資源得到的生物降解塑料,把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起,生產可降解性塑料的技術也已經研究成功。在歐美國家,淀粉和脂肪族聚酯的共混物被廣泛用來生產垃圾袋等產品。國際上規模最大、銷售最好的是意大利的Novamont公司,其商品名為Mater-bi,公司的產品在歐洲和美國有較大量的應用。

    國內研究和生產的單位很多,其中產業化的單位有武漢華麗科技有限公司(規模4萬噸/年)、浙江華發生態科技有限公司(8千噸/年)、浙江天禾生態科技有限公司(5千噸/年)、福建百事達生物材料有限公司(規模2千噸/年)、肇慶華芳降解塑料有限公司(規模5千噸/年)等。

    脂肪族芳香族共聚酯

    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。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。

    聚乙烯醇(PVA)類生物降解塑料

    如意大利NOVMANT的MaterBi產品在上世紀90年代主要是在淀粉中加入PVA,它能吹膜,也能加工其它產品。聚乙烯醇類材料,需要經過一定的改性后方具有良好的生物降解性能,北京工商大學輕工業塑料加工應用研究所在這方面取得了一定成果。

    二氧化碳共聚物

    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。中科院廣州化學研究所陳立班博士開發的低分子量二氧化碳共聚物技術已在江蘇泰興開始投產,品種是低相對分子質量二氧化碳/環氧化合物共聚物,用來作為聚氨酯發泡材料的原材料,用于家用電器等的包裝。河南天冠集團采用中山大學孟躍中教授的技術,已經建成中試規模的二氧化碳共聚物生產線。

    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。

    聚-β-羥基丁酸酯(PHB)

    從世界范圍看,PHB及PHBV是公認的最有希望的生物降解塑料之一,也是正在開發的新產品。技術方的中試生產成本約40元人民幣/公斤,工業化投產后產品的成本將會進一步降低,價格優勢明顯,尤其是技術方的生產工藝簡單和設備簡易,便 于推廣并進行大規模生產。



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