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發布時間:2021-06-13 06:11  
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生物降解材料發展面臨的問題
近年來,國內外可生物降解材料得到了很快地發展.尤其是一次性使用材料制品,如可降解食品包裝袋、飲料瓶、農用薄膜等已實現了工業化生產.但是目前可生物降解材料地開發和應用還存在以下地一些問題:
1、市場應用.由于生產可降解材料地成本偏高,造成其在市場中價格偏高,這樣就給可降解材料廣造成了很大地影響.
2、技術與工藝.與傳統塑料相比,可降解材料存在抗水性差、力學性能差和加工性能差地問題,很難滿足工業化生產要求.另外,降解材料準確地降解時控性,用后快速降解性、徹底降解性以及邊角料地回收利用技術等還有待進一步提高和完善.
3、降解材料準及實驗評價方法.對生物降解材料,世界上尚沒有統一地實驗評價方法,識別標志和產品檢測技術,致使缺乏正確統一地認識和確切地評價,產品市場比較混亂,真假難辯.
隨著原料生產和制品加工技術地進步,可生物降解材料備受關注,成為可持續、循環經濟發展地焦點.無論是從能源替代、二氧化碳減少,還是從環境保護以及解決“三農”問題上,都具有重要意義.目前我國生物降解材料開發和應用領域,在自主知識產權、型產品等方面地研發能力、投入量等方面均有待提高,生物降解材料地回收處理系統還有待完善.
“限塑令”到來,可降解塑料的時代
2020年我國加強了塑料污染的治理力度,先后發布了《關于進一步加強塑料污染治理的意見》和《關于扎實推進塑料污染治理工作的通知》等,明確到今年年底在直轄市、省會城市、計劃單列市等地的商超、書店等場所禁止使用不可降解塑料袋、不可降解一次性塑料吸管、不可降解一次性塑料餐具。
因此,可降解塑料成為了大家為關注的一種取代方式。可降解塑料指在特定情景下或自然環境中完全降解為環境無害物。作為一種新型的高分子材料,可降解塑料包括很多種類型,技術路線也在不斷發展中。
從原料看,可降解塑料既可以來自于石化原料,也可以來自于生物質降解、光降解、氧化降解等。從降解機理看,可降解塑料包括生物降解、光降解、氧化降解等。從降解效果看,又可分為“全”降解和“部分”降解。
這么多種可降解塑料,哪一種才是消費者可以選擇使用的呢?當然是選擇“全”降解,因為其降解產物對環境無害。目前,市場上技術路線較為成熟、產業鏈基礎較好、標準檢測體系較為完備的主要是全生物降解料,其中有PLA,PBAT,PHA等品種。
PLA、PBAT等生物降解塑料市場增長
當前,生物基塑料產量約占每年塑料總產量(約3.2億噸)的百分之一。但是,隨著需求的不斷增長,PLA、PBAT等生物降解材料性能的不斷改善,產品成本的下降,市場也將會不斷增長。
PLA和PBAT等型生物聚合物成為促進生物基、可生物降解塑料市場增長的主要因素。
而目前PLA是一種非常多功能的材料,具有優異的阻隔性能,性能優異的PLA材料可在要求極為苛刻的應用中替袋PS,PP和ABS等材料。
PBAT是芳香族聚酯,具有優異的的韌性和生物降解性能,同時與PLA具有很好的相容性,因此將PBAT與PLA熔融共混,更能改善生物降解材料的各種性能。
根據歐洲生物塑料協會與調研機構nova-Institute合作編制的市場數據顯示,全球生物基塑料產能將從2017年的約205萬噸增長到2022年的約244萬噸。
生物降解材料PHA的介紹
目前在生物基材料中,發展快的是生物基塑料。這種極具發展潛力的材料可望在許多應用領域替代傳統聚合物。
性能:接近通用塑料
綜合性能不及傳統石油基塑料是人們對生物基塑料的普遍印象,也是除價格因素外推廣生物基塑料的攔路虎。但隨著技術的進步,PHA產品性能目前已經接近通用塑料,獲得了歐洲一些廠商的認可,生產商等對第四代PHA產品表現出了濃厚的興趣。
PHA是聚羥基脂肪酸酯類材料的總稱,目前產業化品種已有四代。代產品的典型代表為均聚物PHB。該材料脆性大,很難大規模應用。為了改善加工性能,人們又研發了第二代產品PHBV、第三代產品PHBHHx以及第四代產品P34HB。
原料:上百種可供選擇
清華大學、長江學者陳國強接受本報記者采訪時表示,PHA以可再生生物質為原料,由微生物直接合成,可生物降解,它已經與PLA(聚乳酸)并列為完全生物降解材料的熱門研究課題。
他說,與大家熟知的PLA等生物基材料相比,PHA的顯著優點是能通過結構調節使終產品適用于不同的應用領域,而支撐這種優點的就是其單體的多樣性。
國內外研究證明,生物合成PHA新材料的潛力幾乎是無限的。據陳國強介紹,在2000年時人們就已發現了超過150種的PHA單體。單體結構變化以及共聚物中不同單體比例的不同,給PHA結構變化帶來了無限可能。結構的多元化,又帶來了性能的多樣化。
PHA可以堅硬如硬塑料,也可以柔軟如彈性體,可以制成吹膜級、壓片級、吹瓶級、發泡級以及彈性體級的產品。通過調整單體配比,PHA產品性能可以橫跨纖維、塑料、橡膠、熱熔膠等不同范疇,加上PHA兼具良好的生物相容性,其應用領域已不局限在單一的塑料制品,還可以在緩釋劑、生化濾膜、緩釋長效載體以及骨釘、手術縫合線、人體填充材料方面大顯身手。