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聚己内酯PCL在生物降解膜领域的应用介绍

当前全球“禁塑”大背景下, 众所周知生物可降解材料是大势所趋,而PCL作为一种生物可降解材料(分子结构式如下),在生物降解领域已得到较好地应用。


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 PCL分子结构式 




其分子结构式有5个非极性亚甲基和一个弱极性酯基,分子链非常规整。PCL 是一个半结晶的聚合物,结晶度一般超过45%,其中的弱极性酯基有利于凝聚状态时的结晶过程,当温度高于熔点时,即可活化产生粘性。其分子链中的C—C键和C—O键能自由旋转,使得PCL具有很好的柔性和加工性能,而分子链中酯基的存在,又使PCL具有良好的生物相容性,可完全生物降解,且降解速率适当。


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目前,已有关于PCL薄膜产品的报道。如美国Bioplastics开发的薄膜树脂Envar是一种淀粉/PCL共混物,它具有同LLDPE一样的物理性能,能在经过很少改动的LLDPE吹塑设备上加工;美国Navon P公司也推出了类似产品;日本地球新技术研究所也开发了PCL和凝胶淀粉共混制成生物降解材料。由此可见,PCL已在生物降解领域得到市场地认可,并已被较为广泛应用。


图片 eSun可降解宠物粪便袋 


另一方面,由于一直被广泛应用于生物降解膜领域的生物基可降解材料PLA,近年来随着市场供应紧张,其价格也随之一路攀升。据市场反馈,出于供应和成本考量,在生物降解膜行业中,有些公司已开始寻找其它生物降解材料来部分替代PLA用于生产使用。而这些材料中,PCL和PBAT作为两种韧性良好的高分子材料,能在生物降解膜领域发挥其自身特性。


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 PCL、PBAT和PLA性能对比 

 *注:以深圳光华伟业生产的PCL800C为例 


  PCL800C  

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PCL与PBAT共混改性,应用于全降解薄膜领域,具有良好的应用前景。其中,PCL能够赋予这种共混改性薄膜较好的功能性,具体如下四个方面:


1). 提升热封性能
PCL高结晶性,同时低熔点,能使薄膜在无需太高的活化温度下,即可产生粘性,从而有利于提升薄膜材料的热封性。这一良好特性有望使PCL在超市购物袋、环保包装材料、保护膜基材等方面,作为热封性功能层,得到广泛应用;

2). 挺性和韧性统一
PCL材料因具有独特地形状记忆功能,经过多次弯折后,可以有效减少材料折痕的产生;

3).加工性能良好
PCL和PBAT共混使用,可显著降低材料的加工温度,减少能耗;

4). 降解性好

PCL不仅适用于家庭堆肥,还可适用于海水降解环境。


此外,PCL应用于与PBAT共混体系中,还可以提高薄膜的透明性和耐低温性能

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深圳光华伟业股份有限公司很好地利用了PCL上述这些优良特性,如良好的韧性、提高材料热封性、可海水降解等,自主研发生产了薄膜级PCL800C,可适用于PCL薄膜地吹膜制作过程,并不含无机粉体等其它辅料。


另外,PCL其优良的低温可塑性,以及58-60℃的熔点,可以一定程度保持被包覆物的生物活性,可用于农用种子包衣、肥料缓释等,以及其它对生物活性有要求的应用领域。


文章来源:eSUN易生


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在环保政策的驱动下,PLA、PBAT、PHA、PCL、PBS等生物降解塑料,在一次性餐具、包装、农业、汽车、医疗、纺织等领域的应用正迎来市场发展新机遇。生物降解塑料的改性材料,以及相关助剂,如扩链接,抗水解剂,增韧剂,成核剂,抗菌剂也会有新一轮的创新。


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此外,对现有通用塑料如LDPE薄膜、PP注塑制品的替代,由于生物降解材料本身的特性,对片材,注塑,薄膜,吹塑,热成型设备有不同的要求,也会有更新换代的机会。为此艾邦建有生物降解塑料微信交流群,金发、海正生物、吉林中粮、蓝山屯河、中石化、九江科院、光华伟业,禾尔斯、科碧恩等企业已加入,欢迎加入一起交流探讨!



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