PLA、PHA、PCL、PBS、PVA等,詳解七大綠色生物降解塑料

2021-01-16 廢塑料新觀察

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普通塑料易造成白色汙染,在正常環境下分解速度很慢,有人說現在海洋中的塑料比魚類還要多,或許是危言聳聽,但卻令我們不得不重視。隨著人們的環保意識不斷地提高,可降解塑料逐步走向人們的視野。 


我們中國人講究落葉歸根,我們做塑料的人也希望其能夠「落葉歸根」,完成它的使命之後,重返自然,與自然成為一體。於是,可降解塑料應運而生。今天,我們講一講最具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,使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的澱粉原料製成。具有良好的生物可降解性,使用後能被自然界中微生物完全降解,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,是公認的環境友好材料。據了解,PLA用量佔生物可降解塑料的45.1%,是當之無愧的主力軍。


 

聚乳酸的降解分成兩個階段:1)首先是純化學水解成乳酸單體;2)乳酸單體在微生物的作用下降解成二氧化碳和水。聚乳酸製成的食品杯只需60天就可以完全降解,真正達到生態和經濟雙重效應。


PLA主要用於大家最關注的食品包裝和3D列印。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PHB和PHV的共聚物(PHBV)。

 

主要用途為:一次性餐具、無紡布、包裝材料、農用覆膜、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、福建百事達生物材料有限公司、肇慶華芳降解塑料有限公司等。


 

聚ε-己內酯(PCL)是由ε-己內酯經開環聚合得到的低熔點聚合物,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薄膜及其它製品。

 

 

PBS以脂肪族丁二酸、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求,也可通過澱粉、纖維素、葡萄糖等自然界可再生農作物產物,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生產。而且採用生物發酵工藝生產的原料,還可大幅降低原料成本,從而進一步降低PBS成本。



與同類產品比較,聚酯生物分降塑料的優點:

1)耐熱性好。這促使它在餐飲領域達到推廣;

2)加工條件要求不高;

3)易保存,耐水解。

 

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)用途極為廣泛,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、農藥及化肥緩釋材料、生物醫用高分子材料等領域。

 

 

德國BASF公司所製造的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14萬噸/年。同時開發了以聚酯和澱粉為主的生物降解塑料製品。



水溶性PVA薄膜是在國際上嶄露頭角的一種新型塑料產品。它利用了PVA的成膜性、水和生物兩種降解特性,可完全降解為CO2和H2O,是名符其實的綠色高新環保包裝材料。


 

在歐美、日本,水溶性PVA薄膜已廣泛用於各種產品的包裝。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、電器外殼等的彩色印刷)兩個領域,PVA在這方面的年使用量約10000t。



一種正在研究的新型合成材料,以二氧化碳為單體原料在雙金屬配位PBM型催化劑作用下,被活化到較高的程度時,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,最早研究二氧化碳共聚物的國家主要為日本和美國,但一直沒有工業化生產。國內內蒙古蒙西集團公司採用長春應用化學研究所的技術,已建成年產3000噸二氧化碳/環氧化合物共聚物樹脂的裝置,產品主要應用在包裝和醫用材料上。


此外還有甲殼素、聚醯胺、聚天冬酸、聚糖、纖維素等均在研發之中。

重要提醒:

《塑料及其製品可回收性設計規範》

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