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浅谈生物降解塑料

2011-11-19  中国脑创力

浅谈生物降解塑料

点在于,它能够被日常环境中的细菌和真菌微生物破坏和降解。生物降解塑料是解决塑料废弃物对环境污染以及缓解石油资源短缺的有效途径,是今后塑料工业发展的一个方向。近年来,欧美日等发达国家在这方面投入了大量的资金,大力推进生物降解塑料的产业化步伐,以期在未来的市场竞争中抢占主导地位。

  市场概况
  英国是生物降解塑料的发源地,2002年英国首次举办了生物降解塑料展览会,而且英国的超市已开始大量推广使用淀粉系列的聚乳酸(PLA)系列可生物降解的购物袋及食品包装袋,每年消费量可达200亿个。意大利的Novamont公司,德国的巴斯夫、拜耳,以及瑞士的汽巴精化等公司都是生物降解塑料产业化领域的知名公司。
  美国在生物降解塑料的开发上也不甘落后,其中NatureWorks公司是目前世界上生物降解塑料产业化生产规模最大的公司,主要生产PLA系列的生物降解塑料。另外,美国杜邦公司和伊士曼公司也开发了聚酯系列的生物降解塑料。
  日本对于开发生物降解塑料也十分重视,早在1989年就成立了“生物降解塑料研究会”。昭和高分子公司的化学合成脂肪族聚酯产业化规模达到10万吨/ 年;日本玉米淀粉公司同美国合资建立的淀粉系列生物降解塑料工厂,年产量达到2万吨。

  快速增长的需求
  虽然生物降解塑料的价格是传统高聚物塑料的2 ~10倍,但在过去几年中的使用量却急速增长。欧洲生物降解塑料协会的研究报告指出,2003年全球生物降解塑料的使用量比2001年增加了一倍,达到了4万吨,其中生物降解薄膜的使用量超过了2万吨。
  根据欧洲生物降解塑料协会所做的调查统计,目前生物降解塑料在欧洲市场上所占的份额已经达到5%~ 10%。在日本,这个数值可能更高。虽然北美市场的情况不是太乐观,但是来自行业的相关信息表明,近期北美生物降解塑料市场也有了很大的发展。
  从国际形势来看,环保法规越来越严格,同时客户对可降解产品的需求日益旺盛,在这双重因素的作用下,催生了更先进的技术、性能更优异的产品以及更高效的生产方式。虽然近段时间以来聚合物材料的价格不断上涨,但各种产品之间的价格差距却在逐步缩小。

  产品开发情况
  我们以前使用的塑料材料中也有一些属于生物降解塑料,比如Innovia Films公司生产的玻璃纸薄膜就是其中的一种,而且目前它的应用相当广泛。随着公众环保意识的增强,一些塑料生产商将淀粉与聚乙烯混合,生产出可降解的塑料袋。但是,由于这种塑料袋的强度较差,只适合做垃圾袋及类似用途。
  还有一种更好的方法,就是将淀粉聚合物接枝到合成生物降解聚合物如聚乙烯醇(PVA)或聚己内酯(PCL)上,从而提高生物降解塑料的降解性和力学性能,这是当前研究较多的一个领域。意大利的Novamont公司按照这种方法生产出了Mater-Bi生物降解塑料,此外,德国的Biop公司和澳大利亚的Plantic公司采用的也是这种方法。
  此外,生成合成可降解聚合物也是一种方法,通常是从石化产品中提炼加工,如巴斯夫公司推出的Ecoflex,杜邦公司的BioMax。合成可降解聚合物性能优异,但也有人指出,这些合成聚合物所用的材料都是不可再生的资源。

  以植物为原料开发天然可降解聚合物
  生物降解塑料既能由天然可再生的资源制成,也能够以石油产品为原料制得,但现在石油资源日趋紧缺,只要在技术许可的条件下生产者都会尽可能地使用天然可循环的降解材料。当前,用淀粉和植物油制取的生物降解塑料已在市场上占据统治地位。而且,美国市场研究机构Grapentine公司所做的一项调查研究显示,41%的美国消费者和59%的欧洲消费者非常渴望购买由天然材料制成的可生物降解塑料包装的食品,并愿意为此支付更多的钱。

  在北美市场, 走在前列的是NatureWorks公司,该公司于2002年在美国内布拉斯州的布莱尔市建立了一家PLA树脂加工厂,年生产能力达13.6万吨,是其他任何一家生物降解塑料生产商的10倍还多,此举轰动了全球生物聚合物界。
  此后,全球其他几家生物降解塑料生产商也纷纷提高自己的生产能力。2006年,美国生物技术公司Metabolix在推进聚羟基脂肪酸酯(PHA)的商业化方面迈出了大胆的一步,与农业加工和发酵技术专家的Archer Daniels Midland公司共同投资建成了一家年产5万吨生物降解塑料加工厂。Metabolix公司准备以“PHA天然生物降解塑料”的名字在市场上推广和销售这种产品。
  PLA和PHA都是以植物为原料制成的,当前主要以玉米淀粉为原料,这主要是由于玉米淀粉价格便宜,且资源丰富,取材方便。

  在软包装领域的应用
  长期以来,软包装一直以比硬质包装节省材料为荣。大多数软包装加工商也没有考虑过其他减少浪费的方法,因为由各种塑料薄膜、金属箔和纸张制成的复合包装,特别是人们使用后丢弃的复合包装是很难回收的。除了垃圾袋和购物袋以外,大多数复合软包装一时之间还难以发展到可降解包装。但是,在欧洲,新鲜食品包装是可降解包装一个新的增长领域。因为生物降解塑料具有呼吸性,而且当食品腐烂后,这种包装能够与食品一起降解。
  NatureWorks公司凭借PLA树脂在市场上取得极大的成功,同时,位于美国俄亥俄州哥伦布市的Plastic Suppliers公司和位于美国北卡罗莱纳州格林斯巴勒市的Treofan公司也由于生产收缩标签和堆叠标签使用的PLA薄膜而受益匪浅。
  总之,生物降解塑料作为高科技产品和环保产品正从研究开发大步走向产业化、实用化,它的大力发展显示出广阔的前景。

  链接一:PLA
  聚乳酸(PLA)的生产一般是通过乳酸菌的厌氧发酵得到乳酸,乳酸进行化学反应聚合得到。PLA经常和淀粉共混,以增强其可降解性能并降低成本。但是这种共混产物太脆了,因此常常还要加入一些增塑剂,使其变得柔软一些。有些生产者也经常使用其他的可降解聚酯与PLA共混,来达到替代增塑剂的目的。
  PLA是热塑性的,可以用一般加工塑料的工艺加工,制成薄膜、片材和纤维。PLA本身是透明的,但也可以制成不透明的材料,而且可以加入填料。由于它的强度高,所以可以制成很薄的片材。PLA不溶于水,具有良好的抗水性和抗油性。

  链接二:PHA
  聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种通过发酵工艺制得的生物聚合物,该工艺是将农作物原材料如谷物糖类转化合成生物降解型塑料。英国ICI公司于1978年左右开始生产聚羟基丁酸酯(PHB),后将PHB及其共聚物以商品名Biopol在欧洲销售。
  PHA具有生物可降解性、生物相容性、压电性等诸多优良性能,可广泛应用于众多领域。但目前其价格较高,不过发酵工艺易于扩大生产规模,价格会较大幅度下降。


收录时间:2011年04月22日 22:56:43 来源:科印传媒《印刷技术》 作

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