七大綠色生(shēng)物降解塑料
我們中國(guó)人講究落葉(yè)歸根(gēn),我們做塑料的人也希(xī)望其能夠(gòu)“落葉歸根”,完成它的(de)使命之後,重返自然,與自然成為一體。於是,可(kě)降解塑(sù)料應(yīng)運而生。今天(tiān),我們講一(yī)講最具代表性的七大生物可降解塑料。
聚乳(rǔ)酸(PLA)是(shì)一(yī)種新型的生物降解材料,使用可再生的植物資源(yuán)(如玉米)所提出的澱粉(fěn)原料製成。具有良好的生物可降解性,使用後能被自然界中微(wēi)生物完全降解,最終生成(chéng)二氧化碳和水,不汙染環境(jìng),這對保(bǎo)護環境(jìng)非常有利,是公認的環境友好材料(liào)。據了解,PLA用量占生物(wù)可降解塑料的(de)45.1%,是當之無愧的主力軍。
聚乳酸的降(jiàng)解分成兩個階段:1)首先是純化學水解成乳酸(suān)單體;2)乳酸單體在(zài)微生物的作用下(xià)降解成二氧化碳和水。聚乳酸製成的食品杯(bēi)隻需60天(tiān)就可以完全(quán)降解,真正達到生(shēng)態和經濟雙重(chóng)效應。
PLA主要用(yòng)於大家最關注的食品包裝和3D打印。PLA最大的製造商是美國NatureWorks公司,其次是中國的海正生物。
PHA是由微生物通過各種碳源發酵(jiào)而合成的不同結構的脂肪族共聚聚(jù)酯(zhǐ)。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(jù)物(PHBV)。
主要(yào)用途為(wéi):一次性餐具、無紡布(bù)、包裝材料、農用(yòng)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(tiān)津國韻生物材料有限公司、武漢華(huá)麗科技有限公司、浙江華發生態科技有限公司、浙江天禾生態科技有限公司、福建百事達生物材料有限公(gōng)司、肇(zhào)慶華芳降解(jiě)塑料有限公司等。
聚ε-己內酯(PCL)是由(yóu)ε-己內酯經開環聚合得到的低熔(róng)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。
與PLA相比,PCL具有更好(hǎo)的疏水性,但降解速度較慢;同時其合成工(gōng)藝簡單、成本較(jiào)低。PCL的加工性能優(yōu)良,可用普通(tōng)的塑料加工設備製成薄膜及其它製品(pǐn)。
PBS以脂肪族丁二酸(suān)、丁二醇為主要生產原料的(de),既可以通過石油化工產品滿足需求,也可通(tōng)過澱粉、纖維(wéi)素、葡萄糖等自然界可再生農作物(wù)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(huán)生產。而且采用(yòng)生物發酵工藝生產的原料,還可大幅降低原料成本,從而(ér)進一步降(jiàng)低PBS成本。
與同類產品比較,聚(jù)酯(zhǐ)生物分降塑料(liào)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(bú)高;
3)易(yì)保存,耐水解。
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)用途(tú)極為廣泛,可用於包裝、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(huǎn)釋材料、生物醫用(yòng)高分子材料等領域(yù)。
德國BASF公司所製造的(de)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(wàn)噸/年。同時開發了(le)以聚酯和澱粉為主(zhǔ)的生物降解塑料(liào)製品(pǐn)。
水溶(róng)性PVA薄膜是在(zài)國際上嶄露頭角的一種新型塑料產品。它利用了PVA的成膜(mó)性、水和生物(wù)兩種降解特性,可完全降(jiàng)解為CO2和H2O,是(shì)名(míng)符其實的綠(lǜ)色高新環保(bǎo)包裝材(cái)料。
在歐美、日本(běn),水溶性PVA薄膜已廣泛用於各(gè)種產(chǎn)品的包裝。在我國水溶性PVA薄膜的發展還處於起步階段,工業性研發在近5年間(jiān)才真正有所展開(kāi),主要應用(yòng)在刺(cì)繡及水轉印(玻(bō)璃、陶瓷(cí)、電器外(wài)殼等(děng)的彩色印刷)兩個(gè)領域,PVA在這方麵的年使用量約(yuē)10000t。
一種正在研究的新型(xíng)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(jì)作用下,被活化到較高的程(chéng)度時,與環氧化物發生共聚反應,生成脂肪族聚碳酸酯(PPC),經過後處理,就得到二氧化碳樹脂材料。
國外,最早研(yán)究二氧化碳共聚物的國家(jiā)主要為日本和美國,但一(yī)直沒有工業化(huà)生產。國內內蒙古蒙西集團公司(sī)采用長(zhǎng)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(gòng)聚物樹脂的裝置,產品主要(yào)應用在包裝和醫(yī)用材料上。
此外還有甲殼素、聚酰胺(àn)、聚天冬酸、聚糖、纖維素等(děng)均在研發之中。