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生物降解材料

生物降解塑料是指一類由自然界存在的微生物如細菌、黴菌(真菌)和藻類的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一種具有優良的使用性能、廢棄後可被環境微生物完全分解、最終被無機化而成為自然界中碳素循環的一個組成部分的高分子材料。“紙”是一種典型的生物降解材料,而“合成塑料”則是典型的高分子材料。因此,生物降解塑料是兼有“紙”和“合成塑料”這兩種材料性質的高分子材料。
定義
生物降解塑料又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澱粉改性(或填充)聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。
完全生物降解塑料主要是由天然高分子(如澱粉、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製得,如熱塑性澱粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、澱粉/聚乙烯醇等均屬這類塑料。

以澱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)、澱粉塑料、生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯烴和聚氯乙烯)。

生物降解材料水下切粒係統應用

應用
生物降解塑料由於具有良好的降解性,主要用作食物軟硬包裝材料,這也是現階段其最大的應用領域。
生物降解塑料主要的目標市場是塑料包裝薄膜、農用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具。相比傳統塑料包裝材料,新型降解材料成本稍高。但是隨著環保意識的增強,人們願意為保護環境而使用價格稍高的新型降解材料,環保意識的增強給生物降解新材料行業帶來了巨大的發展機遇。隨著中國經濟的發展,成功舉辦奧運會、世博會等多項震驚世界的大型活動,各世界文化遺產及國家級風景名勝所在地保護的需要,塑料造成的環境汙染問題愈發被重視,各級政府已將治理白色汙染列為重點工作之一。
歐、美、日等發達國家和地區相繼製訂和出台了有關法規,通過局部禁用、限用、強製收集以及收取汙染稅等措施限製不可降解塑料的使用,大力發展生物降解新材料,以保護環境、保護土壤,其中法國2005年即出台政策規定所有可拎一次性塑料袋在2010年後必須可生物降解。

同時,中國也陸續出台了多項政策鼓勵生物降解塑料的應用和推廣。2004年全國人大通過了《可再生能源法(草案)》和《固廢法(修訂)》,鼓勵再生生物質能的利用和降解塑料的推廣應用;2005年,國家發改委第40號文件明確鼓勵生物降解塑料的使用和推廣;2006年,國家發改委啟動關於推廣生物質生物降解材料發展的專項基金項目;2007年1月1日實施的《降解塑料的定義、分類、標識和降解性能要求》得到了歐洲、美國和日本等國的互認,為中國企業出口產品提供了便利。

生物降解材料水下切粒係統應用

分類
從原材料上分類,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澱粉、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℃)為基礎材料製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麵做了積極有效的工作,開發了將玉米中的葡萄糖發酵製取聚乳酸,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製品,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傑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)[2] 、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,把脂肪族聚酯和澱粉混合在一起,生產可降解性塑料的技術也已經研究成功。在歐美國家,澱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公司所製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澱粉為主的生物降解塑料製品。

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年代主要是在澱粉中加入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後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麵取得了一定成果。

生物降解材料水下切粒係統應用

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,用於家用電器等的包裝。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,預計今年能中試生產。
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)
從世界範圍看,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,工業化投產後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 於推廣並進行大規模生產。