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可降解材料发展概况及未来研究方向

来源:广东塑交所浏览量:498日期:2021-01-05

可降解材料的定义

  可降解材料是一类其制品的各项性能可满足使用要求,在保存期内性能不变,且在特定情境下或自然环境中可完全降解为二氧化碳、甲烷、水、矿化无机盐等环境无害物。可分为光降解塑料、生物降解塑料以及光/生物双降解塑料。因光降解塑料在降解过程中受环境条件影响大。所以其广泛程度及市场认可度均不如生物降解塑料,这里就不多做介绍了,以下介绍均为生物降解塑料。


可降解材料代表性产品及生产厂商

  生物降解塑料按原料来源可分为两大类,一是生物基生物降解塑料,如淀粉基塑料、 PLA、PHA等。二是石化基生物降解塑料,如PBAT、PBS、PPC、PGA等。目前生物降解塑料中被业界广泛关注的是PLA及PBAT,详细来看。

  PLA是完全脱离石油原料而从生物法发酵的乳酸为原料的可降解聚合物(最终降解产物是二氧化碳和水),作为一种新型的生物降解材料,其适用于挤出、注塑、拉膜、纺丝等各种加工方法,加工方便,因此可被应用于食品包装、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布、农用织物、3D打印等领域。但PLA质硬而韧性较差、缺乏柔性和弹性、极易弯曲变形、抗冲击和抗撕裂能力差,其使用范围有所受限。

  PBAT属于热塑性生物降解塑料,是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物,兼具PBA和PBT优异的特性,具有较好的热稳定性、力学性能,同时还具有优良的生物降解性, 能够广泛用在一次性日用品、包装材料、农用薄膜等领域,属于目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料之一。此外由于PBAT材料的分子热稳定性高、降解速度低以及分子空间大,可以与其它分子共混;同时分子链具有良好的柔性,尤其作为生物降解地膜的专用料方面表现突出。

  目前我国主要的生产企业。如金发科技每年产能为6万吨,还有6万吨PBAT和3万吨PLA产能在建、金晖兆隆每年产能为2.5万吨、亿帆鑫富每年产能为1.3万吨,蓝山屯河每年产能为5万吨、悦泰生物每年产能为2.5万吨。


可降解材料目前生产工艺

  以被业界广泛关注的PLA和PBAT为例。PBAT的制备有三种酯化方式:共酯化、分酯化和串联酯化。一种是扬州普立特科技发展有限公司最新成功开发出的全连续PBAT的生产工艺,第二种是惠通公司与国内知名科研机构共同开发,结合PBAT特点,成功开发出的直接连续酯化法生产工艺。PLA合成主要有两种方法,分别是乳酸直接缩聚法和丙交酯开环聚合法(又叫二步法)。其中二步法最为常用,其过程是首先将乳酸进行减压蒸馏制得丙交酯(LA),再以丙交酯为单体,在引发剂、高温、高真空度的条件下反应数小时制得PLA。


可降解材料未来发展方向

  随着人们环保意识的日益加强以及政府限塑令和可回收法案条例的实施,全球可降解塑料的应用前景非常广阔,尤其是生物降解塑料,毫无疑问未来几年,可降解塑料将会呈现迅猛增长。如前文介绍的PBAT,作为性能良好的环保材料,可以降低石油资源消耗,缓解“白色污染”。而且随着研究的深入,PBAT的综合性能将不断得到提高,其制品的价格也将大大降低,从而缩小和传统塑料的价格差距,获得较高性价比和竞争力。目前国内主要进行PBAT材料研究的有中科院理化技术研究所、中科院化学研究所、蓝山屯河公司、清华大学、江南大学等。如中科院化学研究所不断进行技术整合、工艺设计、结构调整,也掌握了稳定的PBAT材料生产工艺,并通过中国塑料加工工业协会、全国农业技术推广服务中心组织的完全生物降解地膜农田试验。下游的应用研发无疑是至关重要的,相信后期也会在薄膜包装行业,农膜等行业开发出更多具有较好性能和稳定性的产品。(来源:卓创资讯)


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