按原料来源区分,生物降解塑料有石化基生物降解塑料和生物基生物降解塑料,前者以煤、石油、天然气原料生产,主要有二元酸二元醇共聚酯系列(包括PBAT、PBS、PBSA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙烯醇(PVA)和CO2共聚物(PPC)等;后者采用生物质原料生产,主要有聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、全淀粉基材料、纤维素材料等。
01
生物基生物降解塑料
天然高分子材料类生物降解塑料
生物降解塑料的天然高分子原料来源有植物和动物两类,植物来源包括淀粉、纤维素、木质素及其衍生物等,动物来源包括明胶、甲壳素、朊乙酰化甲壳素、壳聚糖及其衍生物等。通过对天然高分子材料改性,使其具有热可塑性,是制备天然高分子材料类生物降解塑料的主要方法。
在18世纪,以消化纤维素为原料,制得赛璐珞是最早利用天然高分子制造塑料的例子。
PLA
PLA 的原料为乳酸,主要由玉米淀粉等生物质资源合成,是生物基生物降解塑料的代表。
PLA 的合成主要有3种途径:一是乳酸直接缩合;二是将乳酸合成丙交酯,再催化开环聚合;三是固相聚合。国内PLA 的合成路线大多以第二种途径为主。
PHA
PHA是聚羟基脂肪酸酯,作为一种新型的可完全生物降解的热塑性塑料,具有生物相容性、生物可降性、动物可食用性。
PHA 是一大家族材料,目前已发现150 多种不同的单体结构,但实际得到规模化生产的仅有几种。目前,国外生产PHA 的企业主要有日本Kaneka 公司、巴西Biocycle 公司和德国Biomers 公司等。国内有宁波天安生物材料有限公司、天津国韵生物科技有限公司等。
02
石化基生物降解塑料
二元酸二元醇共聚酯
二元酸二元醇共聚酯有聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT) 、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)。PBS 及PBSA 虽开发较早,但受其自身性能限制,市场用量不及PBAT,目前全球生产都以PBAT 为主。
国内生产PBAT的企业主要有广州金发科技、山东汇盈新材料、山东悦泰、新疆蓝山屯河聚酯有限公司、金晖兆隆高新科技股份有限公司、杭州亿帆鑫富药业股份有限公司。
二氧化碳共聚物(PPC)、聚己内酯(PCL)
其他石化基生物降解塑料还有PPC、PCL等。
03
根据应用领域,生物降解塑料目前主要用途有纺织纤维、包装、农林渔牧、汽车、3D增材等。
纺织纤维
我国PLA 纤维目前产能约为15 kt/年,其兼具了天然纤维和合成纤维的优点,又因芯吸性优异,使其产品具有回弹性好、垂坠性强、舒适度高等特点。
日用膜、袋
生物降解塑料膜袋主要以PBAT 为主,多数共混PLA 等材料,经加工后,在生活垃圾袋、塑料购物袋、日用塑料袋等已开始规模化应用,在生鲜包装薄膜上也有应用。此外,PLA 类双向拉伸薄膜用作保鲜膜,对蔬菜水果的保鲜效果优异。
片材及其热成型制品
PLA 挤出片材经热成型加工后,在生鲜、色拉、食品等包装上开始得到应用,例如水果透明盒子、鸡蛋盒等。
农用地膜
我国生物降解地膜在新疆、甘肃、湖北、云南等省市年示范用量已超过10 万亩。生物降解地膜的生产企业主要有金发科技股份有限公司、杭州鑫富科技有限公司等。
泡沫制品
PLA 发泡制品已经应用于超市的许多生鲜、蔬菜等的包装餐盘、箱,淀粉基塑料和PLA 的泡沫缓冲材料用在电气电子机器、精密机械的包装中。
此外,生物降解塑料在汽车零部件及3D打印产品中也得到了应用。
来源:网络
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