一、什么是生物可降解塑料?
1.可降解塑料
降解塑料包括可通過物理和生物因素降解的塑料。降解塑料可分為光降解塑料、生物降解塑料、光/生物降解、水降解塑料這幾類。
2.生物可降解塑料
生物可降解塑料是那些可以被處理系統中的微生物作為食物來獲取能量(進入食物鏈)而完全消化的塑料。
通俗地講,是指在自然界條件下,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、甲烷、、水、礦化無機鹽及新的生物質。
圖:生物降解過程
圖:生物可降解塑料的部分應用領域
二、生物可降解塑料有哪些?
生物降解塑料主要分兩類:一類是既是生物基又是生物可降解的,另一類是石油基但也是生物可降解的。
1.PLA
聚乳酸(polylatic acid),簡稱PLA,也稱為聚丙交酯。是由生物發酵生產的乳酸經人工化學合成而得到的熱塑性聚合物,具有良好的生物相容性和生物可降解性。
物理特性:具有良好的機械性能,生物可降解性和相容性好,良好的抗拉強度及延展度,薄膜具有良好的透氣性、透氧性及透二氧二碳性,它也具有隔離氣味的特性。是唯一具有優良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。
缺限:熔點低,強度、透明度及對氣候變化的抵抗能力皆不如一般的塑料。
應用:食品包裝、3D打印等,膜類與PS所制的膜相當。
2.PCL
聚已內酯(polyvsptolsvton)是一種半結晶型聚合物(脂肪族直鏈聚酯)。
物理特性:熔點和玻璃化溫度較低,分別只有60℃-60℃,結晶溫度為22℃;其纖維強度和聚酰胺6纖維幾乎相當,拉伸強度可以達到70.56cN/tex以上,結節強度也在44.1cN/tex以上。具有良好的生物降解性,良好的形狀記憶功能,在各種溶劑中溶解性良好,與各種塑料/橡膠相溶性良好,是一種低溫可塑型材。
缺陷:結晶性強,生物降解速度慢,且為疏水性高分子。
應用:可用普通的塑料加工設備制成薄膜及其它制品。
3.PBS
聚丁二酸.丁二酸酯(poly butylene surcinate) 是以脂肪族和二醇為原料,經縮聚反應合成的結晶性聚合物。
物理特性:①密度1.26g/cm3,熔點114℃②根據分子量的高低和分子量分布的不同,結晶度在30%~45%③耐熱性能好,熱變形溫度接近100℃,改性后使用溫度接近100℃。
綜合性能優秀,耐熱性好,良好的加工和力學性能。加工性是目前通用型降解塑料中最好的,耐熱性是完全生物降解材料中耐熱性最好的。
其衍生物有:PBSA,PBST,PBAT。
應用:包裝、餐具、一次性醫療用品、農用薄膜、農藥及化肥緩釋材料等
4.PHB
聚-β-羥丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB),是一種存在于許多細菌細胞質內屬于類脂性質的碳源類貯藏物。
物理性能:不溶于水,而溶于氯仿,可用尼羅藍或蘇丹黑染色,具有貯藏能量,碳源和降低細胞內滲透壓等作用。
5.PVA ,聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)
物理特性:PVA溶于水,水溫越高則溶解度越大,但幾乎不溶于有機溶劑。PVA溶解性隨醇解度和聚合度而變化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解極快,而完全醇解和高聚合度PVA則溶解較慢。性能介于塑料和橡膠之間,它的用途可分為纖維和非纖維兩大用途。
PVA具有獨特的強力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護膠體性、氣體阻絕性、耐磨性以及經特殊處理具有的耐水性。
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。
6.二氧化碳共聚物
7.脂肪族/芳香族共聚物
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三、主要生產商
1.世界級生物降解塑料生產商
世界生物降解塑料領先企業有美國Cargill Dow公司、Dupont公司、日本昭和高分子公司、日本三菱化學公司、德國BASF公司、意大利Novomont公司等等。
表1 全球生物降解塑料主要生產商及其產品應用方向
公司 | 產品 | 應用 | 年產能 |
BASF(德國) | PBAT | 膜級 | 140,000噸 |
Natureworks | PLA | 片材、吸塑類 | 140,000 噸 |
KF 公司 | PBSA | 膜級、注塑級 | 30,000 噸 |
日本三菱 | PBS | 膜級、注塑級 | 10,000 噸 |
鑫富藥業 | PBAT | 膜級 | 10,000 噸 |
安慶和興 | PBS | 膜級、注塑級 | 10,000 噸 |
日本昭和 | PBS | 膜級、注塑級 | 3,000 噸 |
資料來源:歐洲生物塑料協會
2.國內生物降解塑料主要生產商
表2 國內生物降解塑料主要生產商及產能統計
企業 | 主要產品 | 產能 |
金發科技 | PBSA | 30,000噸 |
山東匯盈 | PBS | 20,000噸 |
揚州邗江格雷絲 | PBS | 20,000噸 |
安慶和興 | PBS | 10,000噸 |
藍山屯河 | PBS | 10,000噸 |
鑫富藥業 | PBAT | 10,000噸 |
光華偉業 | PLA | 10,000噸 |
浙江海正 | PLA | 5,000噸 |
江蘇九鼎集團 | PLA | 1,000噸 |
上海同杰良生物 | PLA | 300噸 |
云南富集生物 | PLA | 1,000噸 |
寧波天安 | PHAs | 10,000噸 |
天津國韻生物 | PHAs | 10,000噸 |
深圳易可曼生物 | PHAs | 5,000噸 |
武漢華麗環保 | 淀粉基 | 40,000噸 |
資料來源:智研數據中心
本文部分素材參考巴斯夫Ecovio? 地膜產品介紹內容,數據部分來源中國產業信息網于2015年發布的相關報告
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