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可降解塑料开发及废弃塑料处理与利用

2011-03-19  退休工程师
可降解塑料开发及废弃塑料处理与利用
[ 作者:佚名    转贴自:生物技术信息网    点击数:479    更新时间:2009-1-4    文章录入:admin ]

 

        资源与环境是人类在21世纪实现可持续发展所面临的重大问题,生物技术将成为解决这一问题的关键技术之一。在造成环境污染的诸多因素中,塑料废弃物造成的公害已引起了社会的广泛关注。21世纪初,我国的塑料包装材料用量很大,年用量将达到5000万吨,如果其中有30%为一次性发泡塑料,那么全国每年的废弃塑料将有1500万吨以上;全国有5亿亩土地可利用地膜,目前仅有30%的土地利用了地膜,再加上育苗钵和农副产品保鲜膜,这些塑料废弃物每年约有1000万吨;其它方面的废塑料约有1000万吨;这样每年全国废塑料总量将达到3500万吨,其污染所造成的环境压力不言而喻。如果在这些废弃塑料中有30%为可降解塑料,那么我们的环境将会得到大大的改善,据不完全统计,我国仅有100多个生产降解塑料的厂家,生产能力不到10万吨,远远赶不上市场的需求。   

        目前世界上主要生产降解塑料的国家有美国、日本、德国、意大利、加拿大和以色列等国,品种有光降解、光-生物降解、崩坏性生物降解、完全生物降解等类型。   
        生物降解塑料在可降解塑料中最具发展前途。世界上的生物降解塑料主要是采用脂肪族聚酯或脂肪族聚酯混合淀粉制造的,脂肪族聚酯主要包括以石油为原料合成的聚己(PCL)、聚丁烯(PBS)及共聚体,还有以可再生资源为原料生产的聚乳酸、由微生物生产的聚羟基酪酸(PHB)等。生物降解塑料被分解后,成为水和二氧化碳,因此不会对环境产生危害。最近采用聚乳酸制造生物降解塑料的技术特别引人注目,美国卡基尔·道聚合物公司已开始建设生产聚乳酸的工厂,到2001年底,年产14万吨的设备已投产;日本三菱树脂公司正在建设年产3500吨规模可降解薄膜制造设备,到2002年扩大到年产1万吨。   
        为了改善脂肪族聚酯的物性,各国正在用脂肪族聚酯与芳香族的对苯二甲酸或尼龙聚合物共聚的方式生产生物降解塑料,不久,高性能的可降解性塑料将会不断地被开发出来。作为环境保护技术之一,使用酶催化剂代替重金属化学催化剂合成高分子材料的工艺也将会面世,除了脂肪族聚酯外,多酚、聚苯胺、聚碳酸酯、聚天冬氨酸等已相继开发成功。   
        从降解塑料应用领域分析,北美1989年降解塑料总销售量的88万吨中,其中用于包装达76万吨,包括包装袋类56万吨(其中垃圾袋47.5万吨,购物零售袋等8.5万吨),饮料罐提环10.5万吨,其它包装9.5万吨(其中有卫生用无纺布5.5万吨,农业用2.5万吨),其它领域用4万吨。当时预测至2000年,包装用量达248万吨,无纺布为30万吨,农业用16万吨,其它26万吨。1989年-1994年,包装用年平均增长率为16.2%,无纺布为21.4%,农业用22.9%,其它领域为20.1%。1994年-2000年年平均增长率在包装方面为7.5%,无纺布方面为12.9%,农业用14.8%,其它领域17.3%。   

        可降解塑料的分类及发展趋势   

        可降解塑料一般分为四大类,其研究与开发的主要趋势是生物降解塑料和化学合成及共混塑料。   

        可降解塑料的分类   

        降解塑料按引起降解的环境条件可分为光降解塑料、生物降解塑料、化学降解塑料与组合降解塑料等类型。   
        光降解塑料指靠吸收太阳光,引起光化学反应而分解的塑料。光降解塑料是指一类在日光照射或暴露于其它强光源下时,发生劣化分裂反应,从而失去机械强度并进而分解的塑料材料。只要在高分子材料中加入可促进光降解的结构或基团就可成为光降解塑料,光降解塑料制备方法有两种:共聚法和添加剂法。   
        共聚法是将适当的光敏感基团如羰基、双链等引入高分子结构的共聚单体中制成的塑料中,如Dupont公司Brubaker等研制的乙烯一氧化碳共聚物,加拿大Gullet研制的乙烯基酮基-乙烯聚合物,通过调节一氧化碳和碳基浓度来控制聚合物的光解速度,实质上这是乙烯共聚改性,需要复杂的设备和较苛刻的技术条件,国内短期实现这种工艺较为困难。 
        添加剂法在高分子材料中添加光敏剂,如二苯甲酮等化合物,在有光条件下吸收紫外线后夺去聚合物中的氢而产生游离氢,促使高分子材料发生氧化反应达到劣化目的。   
        光降解塑料就是在其聚合物中引入弱键或发色团,或者在普通塑料中添加光敏剂而得,因此在光照射下发生光化学反应,使塑料变脆破裂,继而成为越来越小的碎片。   
        光敏剂在聚合物中发生光化学反应,产生自由基,实现可控光降解。英国Ston大学G.Scott教授等开发的烷基硫代氨基甲酸盐类光敏剂已实现工业化,硬脂酸盐和二茂铁衍生物类也有应用。国内目前也较多,研究开发相对比较深入。   
        光降解塑料的缺点是需要光照射。当埋入土中或被植株遮蔽时,即不能降解或降解速度太慢,即使降解后的碎裂片也不能继续粉化,污染问题不能彻底解决。   
        生物降解膜母粒最突出的特点是光和生物双重降解性。只是光降解的塑料,要受到光照强度和光照时间的影响,降解成碎片后,不易被土壤中微生物分解,生物降解塑料虽然理论上能被微生物完全分解成水和二氧化碳,但实际上降解速度和降解程度要受到土壤中微生物种类、含量、温度、混度、土壤酸碱度和肥力制约,往往彻底降解难。为了克服两种降解材料的不足,通过加入光降解剂和化学助降剂使之既能光降解,又具生物协同降解的可控双降解。   
        生物降解塑料生物降解塑料指在土壤中能被微生物分解的塑料,借助于细菌或其水解酵素能将材料分解为二氧化碳、水、蜂巢状多孔材质和盐类,它们进一步经微生物作用后可彻底分解,重新进入生物圈,是当前各国研究与开发的热点。因此,生物降解塑料一般指具有一定的机械强度、并能在自然环境中全部或部分被(微生物如细菌、霉菌和藻类)分解而不造成环境污染的新型塑料。生物降解的机理主要由细菌或其水解酶将高分子量的聚合物分解成小分子量的碎片,然后进一步被细菌分解为二氧化碳和水等物质。生物降解塑料主要有四种类型:   
        其一,微生物发酵(合成)型。利用微生物产生的酶,将自然界中生物易于分解的聚合物(如聚酯类物质)解聚水解,再分解吸收合成高分子化合物,这些化合物含有微生物聚酯和微生物多糖等,但这类微生物发酵合成的聚合物,因成本太高而限制了它的进一步应用。   
        一般来讲,用微生物发酵法制取的聚合物又称为生物发酵性塑料,具有代表性的产品有羟基丁酸酯和戊酸酯的共聚物(PHBV)。英国ICI公司已有批量产品问世,商品名为biopol,有极好的生物降解性,但生产工艺复杂、成本过高,在我国近期难于形成规模生产。   
        微生物合成的聚合物一般称为生物聚合物(Biopolymer),具有完全生物降解的特征。生物体内合成的大分子物质,均可称为生物聚合物,如蛋白质、核酸、淀粉等。生物聚合物是指由微生物合成的聚酯,它是不同于蛋白质、核酸、淀粉的一类新的天然高分子物质,微生物合成的聚酯,因既具有生物可降解性,又具有通用高分子材料的可加工性而受到人们关注。 
        由微生物合成的聚酯,统称为聚羟基链烷酸酯(Polyhydroxyalkanoate,简称PHA),许多细菌都能在体内合成和积累PHA,在细菌细胞缺乏营养物质时,将水解PHA以摄取养料。现已发现百余种细菌具有合成和积累PHA的功能,并已从20多种细菌中克隆出了PHA合成酶的基因,最近又发现合成与积累PHA的细菌可分为两组,一组以Alcaligeneseutrophus为代表,主要合成C3-C5单体单元的短链PHA;另一组以Pseudomonasoleovorans为代表,可合成具有C6-C14的中等链长的PHA单元。PHA实际上包括一系列的聚酯:甲基侧链羟基丁酸酯Poly(-hydroxybutyrate),简称PHB;乙基侧链聚羟基戊酸酯Poly(-hydroxyvalerate),简称PHV;羟基丁酸一戊酸共聚酯Poly(-hydroxybutyate-co--hydroxyvalerate),简称PHBV。PHA的生物合成,见图1。   
        C3-C5这种短链单体结构特征有利于PHA在环境中的降解,已证明PHA能被环境中广泛存在的某些细菌所降解,这些细菌可分泌出PHA的解聚酶或水解酶。   
        PHA的生物合成是在限氧而碳充足的条件下进行的,许多好氧或厌氧菌都可合成和积累亚微米大小、由PHA组成的包含体,其中最主要的成分是PHB,成球形,直径约为0.5m。合成的PHB分子量的大小取决于细菌的种类,也与分离方法有关,如用溶剂萃取,或直接分离出天然的PHB颗粒,则可获得高分子量的PHB,分子量可从10万至上百万,甚至更高。研究还表明,在一个PHB颗粒中,往往包含着几千个PHB分子,并发现在可合成PHB细菌的一个细胞内,至少有18000个PHB聚合酶分子,而且在PHB的积累过程中始终保持着这一数量。由PHB的生物合成过程可知,该过程涉及到3种酶:酮硫解酶、乙酰辅酶A、PHB合成酶,这3种酶是使合成PHB得以实现的生物催化剂,就是说,在合成PHB细菌的染色体DNA上存在着对应于这3种酶的基因。   
        美国M.M.Satowski等人用各种方法,在研究PHA的形态与酶降解的关系时指出,PHA的降解与其晶体结构有关,而PHA的晶体结构又受到共混与热处理的影响,因而应定量确定PHA的晶体结构,以控制降解速率。   
        生物合成方法已被用于几种生物降解聚酯的合成中,这些聚酯实际上是聚-羟基烷酸酯,它是在大的发酵反应器中,由许多细菌在一定非平衡生长条件下积累,当生长达到平衡时获得的一种细胞间质。在这些聚酯细菌的细胞内,除发现已知的简单聚酯外,还发现了包含其它羟基酸单元的共聚酯,如三羟基戊酸盐、四羟基丁酸盐、五羟基戊酸盐。这些聚酯作为可降解热塑性材料,备受商家青睐,它们与其它聚合物的共混体系也已经存在了。 
        其二,合成高分子型。合成高分子型降解塑料实际上就是化学合成生物降解塑料,这主要包括脂肪族聚酯类(PCL)、聚酰胺类、多糖共聚物、聚乳酸等,现已开发出许多可生物降解的合成高分子材料,有聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、聚己内酯(PCL)等聚合物。PLA由乳酸单体聚合而成,乳酸由特殊菌种将淀粉转化生成,PLA价格昂贵,现主要应用在医药上。     
        脂肪族聚酯(如聚已内酯PCL)具有较好的生物降解性,与其它广泛使用的塑料树脂具有良好的相容性,但耐热性和物理强度差。而芳香族聚酯,如对苯二甲酸乙二醇酯的熔点高,机械强度大,但降解性很差,以无水碳酸锌为催化剂在氮气流下混溶可合成共聚物,通过高分子链间的酯交换所制取的这类共聚物,既具有良好的生物降解性,又具有较强的耐热性和机械强度。   
        PVA具有良好的水溶性,因而广泛地用于纤维表面处理剂等工业产品上。   
        合成高分子型降解材料中有一类是天然与合成高聚物的共混体系。天然高聚物如淀粉、纤维素与合成高聚物共混,可改善后者的生物降解性。共混物中当多糖的位置被生物降解时,使得塑料带孔易于进一步氧化降解。   
        聚乙烯与淀粉的共混物已由加拿大的St.LawrenceStarch命名为商品名Ecostar。为改善此共混体系中两组分的相容性,在淀粉表面进行甲硅烷基化,使其憎水性与合成塑料相容。关于PE/淀粉共混材料广泛的生产降解研究表明,只有淀粉能进行生物降解,PE只是有限的氧化降解,所以从生态角度来看,许多淀粉复合材料是令人难以接受的。   
        其三,天然高分子型。天然高分子材料及变性物,有淀粉、纤维素、甲壳素、普鲁蓝等,但天然产物塑料由于存在着加工困难(一般多采用流延法成膜),膜有耐水性差、强度不高、膜质不稳定等缺点,至今未达到实用化阶段,但近年来的研究与应用开发又有较大进展。 
        减少高聚物对环境破坏的另一种方法,依赖于本身可降解高聚物的使用,然而,大量存在的低成本多糖如淀粉、纤维素,目前为止还未成功地被转化为廉价的热塑性材料。   
        天然与合成高聚物,包括天然高聚物与其衍生物及它们的共混体系。甲壳素又名壳聚糖,是由N-2酰基-D-葡胺糖通过-(1,4)甙键连接而成的大分子直接状多糖,广泛分布于甲壳动物的外壳、昆虫的体表以及真菌细胞壁,是自然界中生物量仅次于纤维素的多糖类。甲壳素经浓碱液处理,乙酰基可全部除去,变成壳聚糖,福州大学的陈礼跷等通过实验将壳聚糖粉碎,以一定比例制成的醋酸水溶液、聚乙烯醇水溶液(PVA)和第三组分甘油,混合成粘稠液体在平板模具上流延,经干燥去除溶剂及热处理得到生物降解薄膜。         
        这种薄膜经测试,在土壤中3个-4个月发生崩解,在大气中约1年左右可老化发脆,且共混薄膜的拉伸强度和伸长率均达到一般塑料薄膜的标准。生物降解高聚物包括天然及合成聚合物,如细菌聚酯、脂族聚酯及水溶性聚合物等。在发展生物降解高聚物的过程中,关键的一步是对各种影响生物降解因素的评估,诸如水、温度、pH值、氧等环境因素,对微生物侵袭聚合物起很大作用,同时聚合物的化学结构也影响生物降解速度及程度。天然和合成聚合物结构不同,故生物降解特性也不同,在有些情况下,聚合物的分子量相当重要,如高分子量聚乙烯相当耐用,而低分子量聚乙烯(N<500)则易于降解。相比芳香族聚合物而言,脂肪族聚合物更易于受到微生物侵袭,诸如-NH2-、-COOH、-OH这些官能团可改善聚合物的亲水性,使其在微生物的作用下易于降解。   

        天然高分子型降解材料包括天然高聚物与天然高聚物的衍生物两大类:   

        一是天然高聚物,淀粉膜易碎且吸湿量大,使用淀粉及乙烯丙烯酸共聚物(EAA)的水分散相,采用浇铸、挤出、吹塑的加工方法,获得的产品含淀粉量高于50%,具有良好的光学透明性、水密性、热稳定性及生物降解性,但该过程由于EAA的高成本,且要除去大量的水分,价格昂贵。   
        高分子量的直链淀粉在高温控制条件下加工,可获得生物降解热塑性材料,由于其脆性,引入如甘油酯、山梨糖醇等增塑剂,这样所得的材料可用于包装,也可制成一次性产品,可取代目前广泛应用的PS及PP。 
        二是天然高聚物的衍生物,取代度(DS)为1.7-3.0的纤维素酯或醚,可从天然纤维素及回收纸中获得,这些材料具有可与PS媲美的机械性能;此外,加入合适的增塑剂可用生产通用热塑性聚合物的加工方法来进行熔体加工。对微生物进行纤维素降解起重要作用的纤维素酶并不水解DS大于1的衍生物,然而已发现在含有复杂的微生物群的复合门窗材料中,即便在未取代纤维素低的降解速度下,DS小于或等于2.5的纤维素酯也可完全降解。   
        其四,掺合型。掺合型制成的塑料也称为生物崩解性塑料,生物活性物质如纤维素、淀粉等多糖,与非降解性物质合成聚合物掺混而制成。1973年格里芬首次获得用改性淀粉填充塑料的专利,开创了以淀粉为填料制造可降解塑料的研究领域。淀粉可降解塑料是指在不具生物降解性的塑料中,掺入一定量淀粉使其获得降解性。淀粉改善了通用的热塑性塑料的降解性能,淀粉的热塑性差,加热淀粉会分解焦化;另外淀粉具有结晶性,极性很强,分子内或分子间都存在氢键,是高亲水性物质,而通用的合成树脂极性很小,为疏水性物质,通常情况下二者很难共混。   
        生物崩解性塑料在土壤生物的侵蚀下,可崩解成小碎片,继而被微生物分解成土壤的一部分。掺混法制备生物降解塑料工艺简单,其中以淀粉-聚乙烯的掺和合成研究最为成熟,具有代表性的有St.Lawpacet公司的Ecostar母料、ADM公司的Poly-green母料、Ampacet公司的 Poly-Grade(11)母料等。国内近几年来,北京、江西、山西、天津等地都在进行这方面的研究,基本路线是用淀粉与聚乙烯醇共混,或将淀粉接枝乙烯基单体,增加与聚乙烯等的相容性。江西省科学院研究的淀粉与聚乙烯醇共混,流延成膜,已中试。   
        化学降解塑料化学降解塑料是指通过空气中的氧气或者土壤中水分的作用而分解的塑料,包括氧化降解塑料和水解降解塑料。   
        通用的合成聚合物不易降解,在一定程度上与它们的憎水性(即厌水性)有关,目前已采用几种方法,如引入亲水性基团来导致生物降解,引入极性基团及合成结构上与天然聚合物相似的聚合物也被认为是一种可行的方法。   
        亲水性聚合物,聚乙烯醇是可生物降解的水溶性高聚物,然而其分解温度低于熔点,难于进行熔体加工。通过聚乙烯醋酸酯水解获得的聚乙烯醇可溶于热水或冷水,这依赖于残余醋酸官能团的含量,这样制得的可熔体加工及生物降解的材料已经被广泛应用于农用化学及医用包装袋。 
        合成聚合物,合成聚合物具有类似于天然高聚物的结构,如聚胺酯、聚酯和聚酐等。有些由于微生物的侵袭而极易断裂,例如聚胺酯,其结构类似于蛋白质中的肽,它的生物降解性已有很好的报道并被公认。目前,由乙醇酸、乳酸及己酸内酯聚合得到的脂族聚酯是重要的生物降解材料,乳酸可由碳氢化合物在乳酸杆菌作用下发酵制得,并由其环状二聚体(交酯)聚合得到高分子材料;聚乳酸(PLA)具有高强度,可被加工为纤维、薄膜、柱状体等制品,但易水解。为改善其机械性能,将它与乙醇酸交酯或己酸内酯共聚,所得共聚物可降解也可复合。PLA与一些降解及不可降解高聚物共混体系研究曾被报道过。   
        聚己酸内酯(PCL)可由己酸内酯聚合而得。它类似于线型低密度聚乙烯,手感柔滑,可完全降解。尽管PCL已商业化20多年,但直到目前才作为可降解性塑料广泛应用于地膜、包装箱及药物运输。   
        PCL与PHB(聚—羟基丁酸)、尼龙6、PET、PO等的共混体系的性能正在研究之中,它们改善了PCL的机械性能,同时也改善了不能进行生物降解的第二组分的生物降解性。近来,Domb报道了可生物降解聚酐的合成,其它可生物降解高聚物如PC、聚原酸酯和多磷氮烯等也曾被报道过。   
        组合降解塑料组合降解塑料指光解、微生物、物化等多因素的综合降解。   

        可降解塑料的发展趋势   

        根据不同用途及环境条件,进一步深化研究,并通过分子设计研究改进配方、开发准时可控性环境降解塑料已成为许多国家的重点攻关课题。经综合各种文献资料进行归纳,大体上可预测降解塑料今后的研究与开发趋向:   
        积极研究开发高效价廉光敏剂等,进一步提高可控性、快速降解性和完全降解性。   
        有利于一次性塑料废弃物的处理,同时保证获得丰富的原料来源,以天然高分子、微生物合成高分子和具有生物降解性的合成高分子为原料,开发完全生物降解塑料愈来愈受到重视。   
        水解性塑料和可食性材料,由于具有特殊的功能和用途而受到世界瞩目,从而成为环境适性材料的又一热点。   
        为加速降解塑料的发展,各国正致力于加速研究和建立统一的降解塑料的定义、降解机理、评价方法和标准。   
        探索及培育能降解普通塑料的菌株,使目前广泛使用的普通塑料用后具有易降解性,以适应环保要求;同时十分重视培育可生产聚酯的生物性植物等,以降低生物降解塑料的成本,有利于推广应用。   
       另外,四川联合大学黄旭东等对生物可降解塑料的研究,在材料合成与加工两个方面作了如下展望:   
        其一,材料合成采用微生物合成方法制取生物降解高聚物,如建立一些新的模式与概念,利用微生物的发酵获得具有新结构的聚合物;可回收农业原料,发展高效的制备细菌聚合物的途径;使用酶催化聚合物合成新材料;使用酶的立体选择性单体,在酶的作用下进行生物高聚物的合成和改性。 
        采用有机合成方法制备生物降解高聚物,如合成结构上类似于天然聚合物的高聚物,建立聚合物结构、形态、生物降解性能之间的关系;将内酯、环氧化合物、环状碳酸盐、酐等进行开环聚合,获得新的生物降解高聚物;对多糖进行改性获得新的可降解加工材料。   
        其二,加工与共混开发新技术,制得生物高聚物的衍生物;采用反应性加工方法,获得多糖和可降解聚酯等新的生物降解材料;发展共挤出技术,扩大憎水性聚合物的应用;确立共混组成,使性能、生物降解性及生产成本最优;将可降解增塑剂与生物降解聚合物共混,改善后者的加工性能,获得可降解共混材料;将可降解增塑剂、填料和多糖与可降解聚酯共混,改善加工性能并降低成本;研究共混比、相容性、形态等对生物降解共混物的动力学与物理、化学性能的影响。   

        可降解塑料的产业化发展方向   
        围绕生物降解塑料,重点开展以下方面的产业开发工作:   

        可降解塑料的开发   

        已开发的易降解材料包括PCL、PBS、PLA、PHB、CPAE等。聚己(PCL):这种塑料具有良好的生物分解性,熔点是62℃,分解它的微生物广泛地分布在好气或厌气条件下。作为可生物降解材料是把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起,或与乳酸聚合使用,由于它的熔点低,因此与其它脂肪族聚酯相比,在高温、高湿条件下性能稳定。   
        聚已烯琥珀酸(PBS)及其聚合体:以PBS(熔点为114℃)为基础材料,制造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。应用它开发出来的产品有发泡材料,用作家用电器和电子仪器等的包装材料。日本催化剂公司、三菱瓦斯化学公司等,已把碳酸盐(酯)引入PBS,成功开发出耐水可降解性塑料。   
        聚乳酸(PLA):它熔点为175℃,被加工成薄膜或纤维,有比较好的耐水分解性。在德国,1998年用它生产出来的乳酸盒子已实现商品化,这种物质还有促进植物生长的作用,因此可望用它制作植物移植或植物栽培用容器等。日本岛津公司在1994年建成了生产聚乳酸的装置,并且在各个领域开辟用途,通过压轧,它还可以被制成透明的、机械性能良好的纤维、薄膜、容器和镜片等。   
        聚3羟基酪酸(PHB)及其聚合体:许多国家目前都在研究开发用微生物生产热可塑性高分子材料,其中以聚3羟基酪酸的生产效率为最高,不过它结晶性太强,机械物性不好,容易被热分解,难以进行加工,把PHB与PCL混合在一起,可改善其物性。用微生物生产PHB和多羟基戊酸的聚合体技术已经出现,英国从20世纪70年代就开始应用这种材料生产洗发液瓶子等。   
        利用淀粉的塑料:把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起,生产可降解性塑料的技术也已经研究成功。淀粉作为生产可降解塑料直接或间接的原料是非常重要的,除了玉米和红薯外,木薯、西谷椰子、芋头等淀粉也可被利用。在欧美国家,糊化淀粉和脂肪族聚酯的混合体被广泛用来生产垃圾袋等产品,淀粉只要有水,加热后就会糊化,具有可塑性,不过它的缺点是没有耐水性,通过控制糊化淀粉和PCL的结构,可以得到耐水性和机械物性均优良的混合体。 
        脂肪族聚酯与聚酰胺的共聚体(CPAE)这种材料是为了改善脂肪族聚酯的物性而开发的,在熔点和拉力强度等特性上有了改善,是新一代可降解性塑料。不过,它的脂肪酶的分解性由于尼龙和聚酯成功开发CPAE,使它与聚乙二醇聚合,还能够开发出具有生物分解性和光分解性的塑料。   

        可降解塑料的产品类型   

        关于易降解材料,目前已开发生产出多种产品:   
        其一,降解树脂与母料包括全生物降解树脂、光-生物双降解母料和复合降解母料等。   
        其二,降解塑料制品包括堆肥袋、垃圾袋、购物袋、电子包装袋、地膜、餐饮用具、高尔夫球钉和发泡材料等。   
        其三,普通塑料制品包括购物袋、垃圾袋和办公用品等。   

        可降解塑料的主要应用领域   
        可降解塑料在各国的应用领域有所区别,现将国内外的主要应用领域略作介绍。   

        国际上的应用概况   

        国际上光降解塑料的生产和应用已有10多年历史。   
        生物降解塑料,尤以淀粉添加的生物降解塑料近年来发展极为迅速。据Freedoia公司报告,美国降解塑料制品的销售量1987年为23万吨,1989年为83万吨,2000年达到300万吨;加拿大降解型塑料制品的销售量1989年为5万吨,2000年达20万吨。另据美国StructureAnalysis&Surveys20世纪90年代初调查显示,在欧洲和日本,降解塑料的发展更快,当时预计1995年,美国在世界降解塑料中的市场占有率从1990年的60%降至41%,而欧洲将从38%升到53%,日本从2%上升至6%。   
        从降解塑料的种类分析,在北美地区,1989年降解塑料为16万吨,当时预测至2000年,降解塑料总需求达320万吨,其中生物降解塑料为110万吨、光降解塑料为105万吨、光-生物降解塑料为90万吨、其它降解塑料为15万吨;1994年-2000年,年平均增长率生物降解塑料为7.1%、光降解塑料为9.6%、光-生物降解塑料为11.2%、其它降解塑料为5.3%,据此预测光-生物降解塑料增长将是最快的。   

        中国的应用领域   

        我国生物降解塑料主要应用在农业、食品包装、降解发泡网和一次性快餐盒等方面。   
        农业塑料薄膜农膜属农业生产上三大支柱产品(化肥、农药、农膜),原属国家专控产品,市场上一直较紧俏。自1979年以来,农膜覆盖栽培技术在我国得到了大力推广,1980年农膜覆盖面积仅为2.5万亩,到1992年达5000万亩。农膜的应用领域从最初的棉花、蔬菜,发展到经济作物,如花生、瓜果、甜菜、甘蔗、烟草、水果和粮食作物水稻、早稻、小麦、玉米等的栽培。农用薄膜的推广和普及取得了明显的经济效益,据统计,1982年-1987年农膜带来的增产效益为71亿元;1978年-1989年地膜覆盖栽培技术累计增产280亿公斤粮食和经济作物的增长,从上述统计数字中可以看到,推广应用农膜带来的非常显著的经济效益。   
        目前,我国农膜产量约65万吨,我国虽然已成为世界农膜覆盖面积最大的国家,但是目前农膜栽培面积只占现有耕地的25%左右,我国曾计划在2000年农膜覆盖面积达1.5亿亩之巨,需农膜150万吨以上,市场容量非常巨大。 
        食品与医用等薄膜它包括食品包装膜、一次性生活用膜、一次性医用薄膜、工业产品包装膜等。   
        1993年需求量为140万吨,每年呈15%递增,用量大户为超市及大百货商场。由于这些膜的广泛使用尤其在大中城市,已造成对环境的严重污染,因此降解膜的推广和应用,必将受到政府和社会的重视,其市场广阔,意义深远。   
        降解发泡网作为一种新产品,国内无厂家生产,其市场前景非常可观。我国盛产各种水果几千万吨,加上各种玻璃、酒、陶瓷等的包装,其市场容量非常巨大,因此,此类产品市场前景极其广阔,据预测国内年需求量约5万吨。   
        一次性泡沫塑料餐具据统计,我国1995年快餐盒需求量达25亿只,仅铁路系统就达10亿只,生产方便面需2亿只,年产值达12亿元;1997年需求量达32亿只,其市场前景十分广阔。   
        总之,降解塑料最突出的优点是可降解,不污染环境,它代替聚乙烯等塑料已是发展的必然趋势,塑料薄膜产品的升级换代也是势在必行。据预测,目前这一市场规模达300亿元,且每年以30%-50%的速度增长。

 

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