随着人们的环保意识不断地提高,可降解塑料逐步走向人们的视野。中国人讲究落叶归根,做塑料的人也希望其能够“落叶归根”,完成它的使命之后,重返自然,与自然成为一体。于是,可降解塑料应运而生。生物可降解塑料有哪些?
下面为大家介绍最具代表性的七大生物可降解塑料——聚乳酸PLA、聚3-羟基烷酸酯PHA、聚ε-己内酯PCL、聚酯类--PBS/PBSA、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇(PVA)、二氧化碳共聚物。
生物可降解塑料一:聚乳酸(PLA)。
是一种新型的生物降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。据了解,PLA用量占生物可降解塑料的45.1%,是当之无愧的主力军。
聚乳酸的降解分成两个阶段:
(1)首先是纯化学水解成乳酸单体;
(2)乳酸单体在微生物的作用下降解成二氧化碳和水。聚乳酸制成的食品杯只需60天就可以完全降解,真正达到生态和经济双重效应。
PLA主要用于大家最关注的食品包装和3D打印。PLA最大的制造商是美国NatureWorks公司,其次是中国的安徽丰原、海正生物。
生物可降解塑料二:聚3-羟基烷酸酯PHA。
PHA是由微生物通过各种碳源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯。其中最常见的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。
主要用途为:一次性餐具、无纺布、包装材料、农用覆膜、玩具、包膜、胶、纤维等多种可降解产品。
生物可降解塑料三:聚ε-己内酯PCL。
聚ε-己内酯(PCL)是由ε-己内酯经开环聚合得到的低熔点聚合物,其熔点仅62℃。PCL的降解性研究从1976年就已开始,在厌氧和需氧的环境中,PCL都可以被微生物完全分解。
与PLA相比,PCL具有更好的疏水性,但降解速度较慢;同时其合成工艺简单、成本较低。PCL的加工性能优良,可用普通的塑料加工设备制成薄膜及其它制品。
生物可降解塑料四:聚酯类--PBS/PBSA。
PBS以脂肪族丁二酸、丁二醇为主要生产原料的,既可以通过石油化工产品满足需求,也可通过淀粉、纤维素、葡萄糖等自然界可再生农作物产物,经生物发酵途径生产,从而实现来自自然、回归自然的绿色循环生产。而且采用生物发酵工艺生产的原料,还可大幅降低原料成本,从而进一步降低PBS成本。
与同类产品比较,聚酯生物分降塑料的优点:
(1)耐热性好。这促使它在餐饮领域达到推广;
(2)加工条件要求不高;
(3)易保存,耐水解。
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)用途极为广泛,可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。
生物可降解塑料五:脂肪族芳香族共聚酯。
德国BASF公司所制造的脂肪族芳香族无规共聚酯(Ecoflex),其单体为:己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇。目前生产能力在14万吨/年。同时开发了以聚酯和淀粉为主的生物降解塑料制品。
生物可降解塑料六:聚乙烯醇(PVA)。
水溶性PVA薄膜是在国际上崭露头角的一种新型塑料产品。它利用了PVA的成膜性、水和生物两种降解特性,可完全降解为CO2和H2O,是名符其实的绿色高新环保包装材料。
在欧美、日本,水溶性PVA薄膜已广泛用于各种产品的包装。在我国水溶性PVA薄膜的发展还处于起步阶段,工业性研发在近5年间才真正有所展开,主要应用在刺绣及水转印(玻璃、陶瓷、电器外壳等的彩色印刷)两个领域,PVA在这方面的年使用量约10000t。
生物可降解塑料七:二氧化碳共聚物。
一种正在研究的新型合成材料,以二氧化碳为单体原料在双金属配位PBM型催化剂作用下,被活化到较高的程度时,与环氧化物发生共聚反应,生成脂肪族聚碳酸酯(PPC),经过后处理,就得到二氧化碳树脂材料。
国外,最早研究二氧化碳共聚物的国家主要为日本和美国,但一直没有工业化生产。国内内蒙古蒙西集团公司采用长春应用化学研究所的技术,已建成年产3000吨二氧化碳/环氧化合物共聚物树脂的装置,产品主要应用在包装和医用材料上。
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生物可降解塑料应用现状与发展趋势:
在生物可降解塑料中,PBS占有重要的一席之地。与PBAT类似,PBS属于聚酯的一种,以脂肪族丁二酸、丁二醇为主要生产原料,通过直接酯化法或酯交换法来合成。由于我国丁二酸原料有限,所以,PBS的衍生物PBAT和PBSA顺应而生。
与PBAT及PLA相比,PBS有着耐热性较好、柔软性较好、兼容性较好、可低温热封等优点,但PBS透明性能较差、撕裂强度不高。PBS的加工性能非常好,可在通用加工设备上进行各类成型加工,是目前通用型降解塑料中加工性能最好的,现行树脂材料所用的几乎所有成型加工方法(吹塑成型、注射成型、挤压成型、片材成型、发泡成型和真空成型等)均可适用于PBS的加工。
目前,PBS主要应用于可降解垃圾袋、包装袋、化妆品瓶、各种塑料卡片、婴儿尿布、农用材料及药物缓释载体基质等;还有其他涉及到环境保护的各种塑料制品,如土木绿化用网、膜等。此外,还用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。