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最具应用前景的生物降解塑料盘点
2020年5月18日海南省发布的《全生物降解塑料制品 通用技术要求(DB46/T505-2020)》地方标准中明确了8种主要的生物可降解塑料。


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今天小编再给大家介绍一下目前最具应用前景的几种生物降解材料:聚3-羟基烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚ε-己内酯(PCL)、聚亚内基碳酸酯(PPC)。

另目前小编整理了PHA、PLA、PBAT三种材料的PPT版介绍,PCL、PPC的正在整理中,欢迎大家有资料的提供应用资料图片予以补充,让大家对材料及其应用有更深刻的认识。

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详细版PPT介绍可扫描二维码下载


1.聚3-羟基烷酸酯(PHA)



聚羟基脂肪酸酯是由微生物通过各种碳源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯。其中最常见的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。

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PHB是一种在自然界中广泛存在的热塑性聚酯,尤其常在细菌细胞间发现。PHB的许多物理性能和机械性能与聚丙烯塑料接近,但它具有生物降解性和生物相容性,在生物体内可完全降解成β-羟基丁酸、二氧化碳和水。

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用这种生物塑料制成的材料可用于药物释放系统、植入体及一些痊愈后在人体中无害分解的器件,但相对聚丙烯来说,PHB比较硬,且更脆一些。通过PHB与PHV共聚(PHBV)可以改善PHB结晶度高、较脆的弱点,提高其机械性、耐热性和耐水性。

PHB/PHV共聚物已经有产品出售,商品名为Biopol。Biopol是由一系列不同材料组成的,当其中PHV的含量最高不超过30%, PHB/PHV为89/11时共聚物的强度和韧性达到最佳,此类产品可用于食品包装、化妆品、医药、卫生及农业等行业。

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更多详细介绍可查阅之前我们的文章生物基生物降解材料聚羟基烷酸酯(PHA)的介绍,详细版PPT介绍可扫描下方二维码下载:

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2. 聚乳酸(PLA)


聚乳酸(PLA)是以微生物发酵产物-乳酸为单体化学合成的聚酯。

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聚乳酸生产是以乳酸为原料。传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料。目前美、法、日等国家已开发利用玉米、甘蔗、甜菜、土豆等农副产品为原料发酵生产乳酸,进而生产聚乳酸。玉米是生物降解塑料聚乳酸的首选原料。

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制造生物降解塑料聚乳酸的工艺过程如下:首先把玉米磨成粉,分离出淀粉,再从淀粉中提取出原始的葡萄糖,最后用类似啤酒的发酵工艺将葡萄糖转化成乳酸,再把提取出来的乳酸制成最终的聚合物—聚乳酸。


聚乳酸是由可再生资源如谷物生产的可生物降解的聚合物。在聚乳酸生产路线中, 乳酸单体首先通过谷物淀物水解为葡萄糖, 葡萄糖由发酵过程转化为乳酸钠, 由此来制备。乳酸进一步浓缩, 然后按照缩聚( 形成预聚合物) 、热解聚( 形成二丙交酯)、开环聚合和解聚顺序进行聚合。得到聚乳酸的分子量高达75000g/mol。常规方法进行乳酸缩聚反应,仅能得到乳酸低聚物。

目前研究最多的制备高分子量PLA的方法是通过丙交酯的开环聚合反应,而丙交酯则由乳酸低聚物经高温裂解合成。

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图 二步法,源自高分子材料改性和防老化技术咨询

对于丙交酯的开环聚合反应机理及反应条件,都有详尽的研究报道。日本的三井化学公司提出了不经过丙交酯,直接以乳酸缩聚反应制备聚乳酸的新技术。这一技术采用高活性的催化剂通过溶液缩聚,得到了高分子量的聚乳酸。

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图 直接缩聚法,源自高分子材料改性和防老化技术咨询

由于乳酸和丙交酯中含有不对称碳原子,经聚合可得到不同立构规整性的PLA,如L-PLA,D-PLA和DL-PLA。详细介绍可查阅聚乳酸(PLA)不同结构对耐热改性影响的简单分析

聚乳酸的降解分成两个阶段:1)首先是纯化学水解成乳酸单体;2)乳酸单体在微生物的作用下降解成二氧化碳和水。聚乳酸制成的食品杯只需60天就可以完全降解,真正达到生态和经济双重效应。

更多详细介绍请查阅之前文章:

生物降解塑料聚乳酸(PLA)的介绍

聚乳酸(PLA)物理改性方法

浅谈聚乳酸(PLA)热成型领域应用

聚乳酸(PLA)的应用案例(视频)

聚乳酸纤维介绍以及应用


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3. 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)



聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是一种生物降解塑料。PBAT是最有望替代传统塑料包装袋、农膜、一次性用具的可降解塑料。

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PBAT近期算得上明星材料了,大家最常见的购物袋就是PBAT为主要材料的,目前在购物袋方面的应用较为突出,在此就不过多介绍,详细介绍可查阅历史文章:
一文读懂生物降解材料家族之PBAT(附视频)
全生物降解PBAT塑料袋介绍
生物降解地膜专用料PBAT未来可期,国内外多家企业纷纷布局

全生物降解塑料PBAT的生产工艺介绍


详细版PPT介绍可扫描下方二维码下载:
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4. 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)


聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 是典型的聚酯生物分降塑料,PBS 以脂肪族丁二酸、丁二醇为主要生产原料的, 既可以通过石油化工产品满足需求, 也可通过淀粉、纤维素、葡萄糖等自然界可再生农作物产物, 经生物发酵途径生产, 从而实现来自自然、回归自然的绿色循环生产。而且采用生物发酵工艺生产的原料, 还可大幅降低原料成本, 从而进一步降低PBS 成本。

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详细介绍查阅:生物降解塑料PBS(聚丁二酸丁二醇酯)的介绍

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5. 聚ε-己内酯(PCL)


聚ε-己内酯(PCL)是由ε-己内酯经开环聚合得到的低熔点聚合物,其熔点仅62℃。

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PCL的降解性研究从1976年就已开始,在厌氧和需氧的环境中,PCL都可以被微生物完全分解。与PLA相比,PCL具有更好的疏水性,但降解速度较慢;同时其合成工艺简单、成本较低。PCL的加工性能优良,可用普通的塑料加工设备制成薄膜及其它制品。

同时,PCL和多种聚合物具有很好的相容性,如PE、PP、PVA、ABS、橡胶、纤维素及淀粉等,通过共混,以及共聚可得到性能优良的材料。尤其是与淀粉的共混或共聚,既可保持其生物降解性,又可降低成本,因而深受注目。

PCL与淀粉共混得到耐水性好的降解塑料,其价格与纸张相近;利用原位聚合方法,可将ε-己内酯与淀粉接枝得到性能优良的热塑性聚合物。

详细介绍可查阅:生物降解塑料聚ε-己内酯(PCL)的概述及生产企业简介。PCL的PPT版介绍正在整理中,欢迎大家提供资料,让大家更加深入认识了解这种材料。


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6. 聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)


聚碳酸亚丙酯简称 PPC (Polypropylene carbonate ),是由二氧化碳(CO2)和环氧丙烷合成的脂肪族聚酯,因其合成过程可直接消耗CO2且具有完全生物降解等优点,受到越来越多的关注。

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PPC作为的一种新型的热塑性聚合物,具有生物相容性好、阻隔性高、抗冲击韧性、透明性和无毒性等一系列优良特点。因此它的广泛使用对于人类环保和新资源的开发具有实际意义。

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更多详情可查阅:用二氧化碳合成的可降解塑料(PPC)简介及利润分析PCC的PPT版介绍正在整理中,欢迎大家提供资料,让大家更加深入认识了解这种材料。


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后期将给大家介绍各种生物降解塑料的应用以及生产改性企业,欢迎大家有做改性的朋友、有应用案例图的朋友积极提供资料到小编这边,后期给大家整理出文章,扫码加群的二维码就是小编。


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、金晖兆隆、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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