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国外生物降解塑料技术现状

时间:2001-02-22 作者:必胜网 来源:中国产业经济信息网


  目前,世界上的生物降解塑料主要是采用脂肪族聚酯或者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酸内酯(PCL)、聚丁烯(PBS)及其共聚体,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(PH B)等。

  最近特别引人注目的是采用聚乳酸制造生物降解塑料的技术。美国卡基尔·道聚合物公司宣布,它已开始建设生产聚乳酸的工厂,到2001年底,年产14万吨的设备将投产。日本的三菱树脂、钟纺合纤、尤尼其卡、库拉雷等4家企业先后与这家美国公司签订合同,在日本扩大聚乳酸的应用。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,争取成为日本最大的制造可降解塑料的厂家。

  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的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、聚碳酸脂、聚天冬氨酸等已相继开发成功。

  目前,生物降解塑料仅能用来制作一些体育用品(钓鱼用丝线、高尔夫球座等)、农林水产业用材料(薄膜、保湿材料、苗床材料等)、垃圾袋和卫生用品(一次性尿布等)。它的新用途则十分广阔,如用于制作化妆品容器、牙刷、缓冲材料、包装材料、购物袋、一次性使用手套等。如果安全性问题解决了,它还能用来制作食品容器。作为新的高分子功能材料,生物降解塑料也能应用到肥料、农药的游离基包装材料和医疗用品包装领域。今后在粘合剂、印刷油墨等非塑料领域里也可开辟用途。

  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。同时,它还能够用来制作堆肥,作为肥料或土壤改良剂回归大自然。

  从原材料上分类,生物降解塑料至少有以下几种:

  1.聚己酸内酯(PCL)这种塑料具有良好的生物分解性,熔点是62摄氏度。分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。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,因此与其他脂肪族聚酯相比,在高温、高湿条件下性能稳定。

  2.聚丁烯琥珀酸(PBS)及其聚合体以PBS(熔点为114摄氏度)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把碳酸盐(酯)结引入PBS,开发成功耐水可降解性塑料。

  3.聚乳酸(PLA)熔点为175摄氏度,被加工成薄膜或纤维,有比较好的耐加水分解性。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,它可以被制成透明的、机械性能良好的纤维、薄膜、容器、镜片等。

  4.聚3羟基酪酸(PH B)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。不过它的结晶性太强,机械物性不好,容易被热分解,难以进行加工。把PH B与PCL混合在一起,可改善其物性。用微生物生产PH B和多羟基戊酸的聚合体技术已经出现,英国从70年代就开始应用这种材料生产洗发液瓶子等。

  5.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。

  6、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量的增大而降低。最近,德国拜耳公司使用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。
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