七大綠色生(shēng)物降解塑(sù)料
我(wǒ)們中國人講究落葉(yè)歸根,我們做塑料的人也希望其能夠“落葉歸根”,完成它的(de)使命之後,重返自然,與自然(rán)成為一體。於是,可降解塑料應運而生。今天,我們講一講最具(jù)代表性的七大生物可降解塑料。
聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料(liào),使用可再生的植物資源(如玉米)所提出(chū)的澱(diàn)粉原料製成。具有良好的生(shēng)物可降解性,使用後能被自然界中微生物完全(quán)降解,最終生成二氧化碳和水,不汙染環境,這對保護環境非常有利(lì),是公認的環境友好材料。據了解,PLA用量占生(shēng)物可降解(jiě)塑料的45.1%,是當之無愧(kuì)的主力(lì)軍。
聚乳酸的降解分成兩(liǎng)個階段:1)首先是純化學水解成乳酸單體;2)乳酸單體在微生物(wù)的作用下(xià)降解成二氧化(huà)碳和水。聚乳酸製成的食品杯隻需60天就可以完(wán)全降解,真正達到生態和經濟雙(shuāng)重效應(yīng)。
PLA主要用於(yú)大(dà)家最關注(zhù)的食品包裝和(hé)3D打(dǎ)印。PLA最大的(de)製造商(shāng)是美國NatureWorks公司,其次是中國(guó)的海正(zhèng)生物。
PHA是由微生物(wù)通過各種碳源發酵(jiào)而合成的不同結構的脂肪族共聚聚酯。其中最常見的有聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)及(jí)PHB和PHV的共聚物(PHBV)。
主要用途為:一次性餐具、無紡(fǎng)布、包裝材料、農用覆膜、玩具、包(bāo)膜(mó)、膠、纖維等多種可降解產品。
國內生產PHA的企業有天津國韻生物材料有限公司、武漢華麗科技有限公司、浙江華發生態科技有限公司、浙江天禾生態科技有限公司(sī)、福建百事達生物材料有限公(gōng)司、肇慶華芳降解塑料有限公司(sī)等。
聚ε-己內酯(zhǐ)(PCL)是由ε-己內酯經開環聚合得到的低熔點聚(jù)合物,其(qí)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(jìng)中,PCL都(dōu)可以被微生物完全分解。
與PLA相比,PCL具有更好的疏水性,但降解速度較慢;同時其合成工藝簡單、成本較低。PCL的加工性能優良,可用普通的塑料加工設備製成(chéng)薄膜及其它製品。
PBS以脂肪(fáng)族丁二酸、丁二醇為主要生產原料的,既可以通過石油化工產品滿足需(xū)求,也可通過澱粉、纖維素、葡萄糖等自然界可再(zài)生農作物產物,經生物發酵途徑生產,從而實現(xiàn)來自自然、回歸自然的綠色循環生(shēng)產。而且采用生物發酵工藝生產的(de)原料,還可大幅降低原料成(chéng)本(běn),從而進一步降低(dī)PBS成本。
與同類產品比較,聚酯生物分降塑料的優點:
1)耐熱性(xìng)好。這促使它在餐飲領域達到推廣;
2)加工條件要求(qiú)不高;
3)易保存,耐水解。
聚(jù)丁二酸丁二醇酯(PBS)用(yòng)途極為廣泛,可用於包裝(zhuāng)、餐具、化妝品瓶及藥品瓶、一次性醫療用品、農用(yòng)薄膜、農藥及化肥緩釋材料、生物(wù)醫用高分子材料等領域。
德國BASF公司所製(zhì)造的脂肪族芳香(xiāng)族(zú)無規(guī)共聚(jù)酯(Ecoflex),其單體為:己二酸、對苯二甲酸(suān)、1,4-丁二醇。目前生產能力在14萬噸/年。同(tóng)時開發了以聚酯和澱粉為主的生(shēng)物降解塑料製品。
水(shuǐ)溶性PVA薄膜是在國際(jì)上嶄露頭角的一種新型塑料產品。它利用了PVA的(de)成膜性、水和生物兩種降解特性,可完全降解為CO2和H2O,是名符其實的(de)綠色高新環保包裝材料。
在(zài)歐美、日(rì)本,水溶性PVA薄膜已(yǐ)廣(guǎng)泛用於各(gè)種產品的包裝。在我國水溶性PVA薄(báo)膜的發展還處於起步階段,工業性研發在(zài)近5年間才真正有所展開,主要應用在刺繡及水轉印(玻璃、陶瓷、電器外(wài)殼等的彩(cǎi)色印刷)兩個領(lǐng)域,PVA在這方麵的年使用量約10000t。
一種正在研究的新型合成(chéng)材料,以二氧(yǎng)化碳為單體原料在雙金屬配(pèi)位PBM型催化劑作用下,被活化到較高(gāo)的程度時,與環氧化物發生共(gòng)聚反(fǎn)應,生成脂肪族聚碳酸酯(zhǐ)(PPC),經過後處理,就(jiù)得到二氧化碳樹脂材料。
國外(wài),最早研究二氧化碳(tàn)共聚物的國(guó)家主要為日本和美國,但一直沒(méi)有工業化生(shēng)產。國內內蒙古蒙西集(jí)團(tuán)公司采用長春應用化學研(yán)究所的技術,已建成年產3000噸二氧化碳/環氧化合物共聚物樹脂的裝置,產品主要(yào)應用在包裝和醫用材料(liào)上。
此外還有甲殼素、聚酰胺、聚天冬酸、聚糖、纖維素等均在研發之中。