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生物降解型塑料知识扩展

发布时间:2021-06-17 15:16:23 访问量:226

从生物降解过程看分为完全生物降解性和生物崩坏性塑料两大类;从制备方法考虑又可分为生物发酵合成、化学合成、利用动植物天然高分子或矿物质等四种。

  完全生物降解材料在化学方法合成时用利用脂肪族聚脂、聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇生产容易降解。利用这些高分子易生物降解的特性对生物降解塑料进行研究开发,其中以对脂肪族聚脂的研究优为突出。在纵多的脂肪族聚脂的中,聚己内脂(PCL)应用甚广,它是一种热塑性结晶型聚脂,可以被脂肪酶水解成小分子,然后,进一步被微生物同化。美国UCC公司已进行批量生产,并已经用于外科用品、黏结膜、脱膜剂等产品。PCL与PHB共混后,也可以制备生物降解塑料。脂肪族聚脂与尼龙进行胺脂的交换反应,合成聚酰脂共聚物(CPAE),CPAE则是新型的一种生物降解塑料。

  在用动植物的天然高分子合成时,植物的纤维素、淀粉等,动物中的壳聚糖、聚氨基葡萄糖、动物胶以及海洋生物的藻类等,可以制造有价值的生物降解塑料。

  也可以利用化学方法与天然高分子共混技术来合成可降解塑料,主要品种有PHB/PCL,糊化淀粉/PCL等制品。它们的主要特点是可完全降解,同时通过共混提高其耐热性、耐水性以及降低成本,使其成为通用的降解性塑料。

  生物降解材料是属于不完全生物降解塑料,是在烯烃通用塑料中混入生物降解性物质,使材料丧失力学性能与形状,而通过堆肥化产生与生物降解性能同样的效果,因这类塑料成本低,国内外已经采用这种方法。

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 脂肪族聚脂类生物崩坏塑料是通用塑料很纤细的纤维状均匀的分散到具有生物降解性的聚脂而能使共聚物具有生物降解性。将脂肪族通用塑料如PE、PP、PS、PVC等共混,控制其相结构和分散状态,制得物理性能的生物降解塑料;而天然矿物质生物崩坏塑料与碳酸钙填充改性聚烯烃塑料相似,为了适应环境的需要,研究开发了高填充碳酸钙母料以及专用料,以此制成薄膜、片材、盒等包装材料。吉林研究所研究了PE/碳酸钙类地降解材料。这类材料具有塑料用量低、能耗低、成本低等优点,然而密度大、气密性小、降解诱导期不宜控制以及力学性能较差的缺点,因此只能作为一次性使用的包装材料,其降解性还有待进一步研究。

  生物降解材料的发展方向是A、利用纤维素、淀粉、甲壳质等高分子材料制取生物降解塑料,进一步开发改良天然高分子的功能与技术。B、利用高分子设计、精细合成技术合成生物降解塑料。通过对具有生物降解性的合成高分子生物降解机理的解析,制取生物降解塑料;同时对这类高分子与现有通用聚合物、天然高分子、微生物类聚合物等的镶段共聚进行研究开发;C、提高生物降解塑料的生物降解性能和降低其成本,并扩宽应用。D、降解速度的控制研究。总之,随着社会的需要,生物降解塑料会越来越受到重视,成为今后一个时期的重大研究课题。

  生物降解材料是生物降解塑料中性能最为优良的,同时由于其成本较高,生产工艺较为复杂,目前还处于市场起步阶段。2010年全球的PHA的产能还不到8万吨,而其中美国的Metabolix公司有大约5万吨的产能,占据了市场上的60%以上。中国企业在PHA的生产工艺和研发上同样走得较为靠前,天津国韵生物材料有限公司拥有1万吨的PHA产能,宁波天安拥有2000吨的产能,深圳意可曼生物科技有限公司有5000吨的产能。日本的Kaneka公司,巴西的PHBIndustrial公司也是PHA行业的典型代表,这些公司都是PHA行业的推动者,虽然目前来说PHA的应用较为局限,导致Metabolix每年的实际销售量还不超过100吨,但是随着未来下游应用的逐渐拓展,尤其是在薄膜包装,农膜,食用餐具,无纺布等行业应用的进一步成熟,PHA的市场潜力巨大。


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