生物降解包裝材料的現(xiàn)狀與發(fā)展

生物降解塑料的現(xiàn)狀與開展報告內(nèi)容生物降解塑料的研討背景生物降解塑料概念解析生物降解塑料的主要種類典型生物降解塑料的性能生物降解塑料的運用生物降解塑料的現(xiàn)狀生物降解塑料的開展

生物降解塑料的研討背景

近幾十年來，人類大肆開采并過度耗費石油等短期內(nèi)不可再生的資源，使全球的石油資源供應(yīng)日趨緊張，價錢動搖幅度很大，同時使以石油為原料的通用塑料價錢動搖也很大。塑料已逐漸成為我們生活中不可或缺的資料，并在以每年9.9%的消費速度增長，而由此所導(dǎo)致的“白色污染〞問題也日益嚴(yán)重，從而在世界范圍內(nèi)引發(fā)了人們對“能源問題〞和“環(huán)境問題〞的深化反思。

生物降解塑料的研討背景

生物降解塑料的研討背景

因此，人們開場尋覓并開發(fā)一些可繼續(xù)開展或可生態(tài)循環(huán)的環(huán)境友好資料，生物降解塑料當(dāng)是其中最為環(huán)保、最具有開展前景的綠色資料之一，也由此構(gòu)成了一股開發(fā)生物降解塑料的熱潮。隨著這類新型資料的不斷開發(fā)和其運用領(lǐng)域的不斷拓寬，它們將會給人類生活帶來極其深遠的影響。

降解塑料：是指在一定條件下，經(jīng)過一段時間和一個或多個步驟，導(dǎo)致資料的化學(xué)構(gòu)造顯著變化而損失某些性能〔如完好性、分子量、構(gòu)造或機械強度〕和/或發(fā)生破碎的塑料。降解塑料分類：按照降解方式的不同，可分為光降解、熱降解、氧化降解、生物降解以及組合降解塑料等。生物降解塑料的概念解析

3.生物降解塑料：指在自然環(huán)境或可控堆肥條件下，可完全被土壤或堆肥中的微生物分解、代謝，釋放出二氧化碳和水等的塑料。由于可以完全被環(huán)境中的有機質(zhì)代謝掉，從根本上處理“白色污染〞的問題，因此被全球公以為一種真正綠色的環(huán)保資料。生物降解塑料的概念解析

生物降解塑料的概念解析

生物降解塑料的主要種類

生物降解塑料的主要種類

已產(chǎn)業(yè)化的生物降解塑料：淀粉基生物降解塑料聚乳酸(PLA)聚丁二酸丁二醇酯(PBS)聚羥基脂肪酸酯〔PHAs〕聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)聚己內(nèi)酯(PCL)

生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基生物降解塑料淀粉基生物降解塑料表示圖1.1淀粉的構(gòu)造生物降解塑料的性能-淀粉基圖3淀粉構(gòu)造表示圖1.2淀粉基生物降解塑料定義：淀粉基生物降解塑料泛指組成中含有淀粉或其衍生物的塑料，以天然淀粉為填充劑和以天然淀粉或其衍生物為共混體系主要成分的塑料都屬于此類。1.3運用范圍：淀粉價錢低廉，淀粉基資料本錢較低，可用于一次性餐具、注塑玩具、薄膜等領(lǐng)域，但由于淀粉具有很強的吸濕性和脆性，淀粉基資料的運用壽命以及印刷性能都較差，所以淀粉基塑料的運用也遭到很大限制。生物降解塑料的性能-淀粉基

1.4性能特點：在各種環(huán)境中都具備完全生物降解才干；淀粉分子降解或灰化后，生成CO2和H2O，不對土壤和空氣產(chǎn)生毒害；采取適當(dāng)?shù)墓に囀沟矸蹮崴苄曰罂傻竭_用于制造塑料資料所需的機械性能；淀粉是可再生資源，取之不盡，開辟淀粉的利用有利于鄉(xiāng)村經(jīng)濟開展；但由于淀粉具有很強的吸濕性和脆性，淀粉基資料的運用壽命以及印刷性能都較差，所以淀粉基塑料的運用也遭到一定限制

生物降解塑料的性能-淀粉基

1.5淀粉基生物降解塑料的開展歷程第一代——7%~30%淀粉與聚烯烴〔如PE,PP〕共混物，淀粉降解后留下一個多孔聚合物不能在降解；第二代——≥50%的淀粉以延續(xù)相存在，與親水性聚合物進展活性共混、產(chǎn)生較強的物理和化學(xué)作用，有較好的生物降解性，力學(xué)性能介于LDPE和HDPE之間；第三代——熱塑料淀粉(TPS)、天然淀粉、高直鏈淀粉或支鏈淀粉直接擠塑或注塑得到的全淀粉塑料

生物降解塑料的性能-淀粉基

1.6國內(nèi)外消費淀粉基降解塑料的企業(yè)美國Metabolix、意大利Novamont、河北昭和生態(tài)科技、武漢華美生態(tài)科技、浙江天禾生態(tài)科技、浙江華發(fā)生態(tài)科技、福建泛亞科技、福建百事達生物科技、河北華丹生物降解資料、河南飄安集團、廣東上九科技、南京比澳格環(huán)保資料等。

生物降解塑料的性能-淀粉基

1.6淀粉基生物降解塑料制品

生物降解塑料的性能-淀粉基

生物降解塑料的性能-淀粉基

生物降解塑料的性能-淀粉基

2.聚乳酸(PLA)2.1聚乳酸(PLA)的制備聚乳酸主要由乳酸直接聚合或丙交酯開環(huán)聚合制得，由于丙交酯開環(huán)聚合能得到較高的分子量，所以此法為目前最為普遍的消費方法。根據(jù)原資料乳酸的手性(左旋L，右旋D)不同，聚乳酸可分為PLLA、PDLA等〔多為PLLA〕。乳酸可以經(jīng)過玉米淀粉發(fā)酵制得，為生物基資料，因此很多時候稱PLA為“玉米塑料〞。生物降解塑料的性能-PLA

2.2聚乳酸(PLA)的循環(huán)生物降解塑料的性能-PLAPLA循環(huán)表示圖

2.3PLA的消費流程生物降解塑料的性能-PLA

2.4PLA的特性：PLA為結(jié)晶型聚合物，密度1.25g/cmcm3，熔點為185℃，機械強度高(拉伸強度為60MPa)，硬度高(洛氏115)；生物相容性好，透明性高；產(chǎn)能較大(15萬t/a)，本錢較低(2.2萬元/t左右)；然而其最大的缺陷是熱變形溫度(HDT)過低(只需55℃)、脆性較大(斷裂伸長率＜10%)、制品易變形，達不到運輸要求〔＞60℃〕，大大限制了其廣泛運用。生物降解塑料的性能-PLA

2.5國內(nèi)外消費企業(yè)世界上產(chǎn)能最大PLA消費企業(yè)為NatureWorkshop(CargillDow-帝人組成)，產(chǎn)能14萬t/a，有注塑級、擠出級、片材級、紡纖級、吹瓶級以及雙向拉伸薄膜級等。我國浙江海正生物資料和長春運用化學(xué)研討所協(xié)作開發(fā)PLA，已勝利建立5000t/a的消費線，但牌號較少；上海同杰良與同濟大學(xué)協(xié)作開發(fā)PLA，已建成500t/a的消費線；江蘇九鼎集團和深圳光華偉業(yè)正擴建萬噸級廠。其他的規(guī)模較小，缺乏競爭力。生物降解塑料的性能-PLA

2.6

國際市場上的主要PLA種類:(1)CargillDow公司—ECOPLA，消費才干為14萬t/年。

(2)日本三井化學(xué)公司—LACEA，消費才干500t/年。

(3)日本島津制造所—LACTY，主要消費聚乳酸薄膜。消費才干1000t/年。(4)大日本油墨與化學(xué)工業(yè)公司—CPLA，消費才干1000t/年。(5)

美國Chronopol公司—

HEPLON，消費才干2000t/年。

生物降解塑料的性能-PLA

2.7PLA運用生物降解塑料的性能-PLA

PLA除作為包裝資料以外，可用于醫(yī)用縫合線(無須拆線)、藥物控釋載體(減少給藥次數(shù)和給藥量)，骨科內(nèi)固定資料(防止了二次手術(shù))，組織工程支架等。2.8PLA的制品

生物降解塑料的性能-PLA

生物降解塑料的性能-PLA

生物降解塑料的性能-PLA

2.生物降解塑料的性能-PLA

3.聚羥基脂肪酸酯〔PHAs〕PHAs為聚羥基脂肪酸酯系列生物降解塑料，在細菌體內(nèi)合成。經(jīng)過對PHAs合成酶及細菌的基因改造，可使PHAs的構(gòu)造、分子量以及合效果率等發(fā)生改動，從而得到不同性能的PHAs資料。目前開發(fā)的PHAs資料有聚羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)、聚(3/4羥基丁酸酯)(P3/4HB)共聚物、聚羥基己酸酯(PHHx)以及聚(羥基丁酸-戊酸酯)(PHBV)共聚物等。生物降解塑料的性能-PHAs

3.1PHAs的構(gòu)造與性能PHAs隨構(gòu)造或組成不同，理化特性各異。普通為白色粉末狀結(jié)晶型聚合物；熔點145～175℃,熱變形溫度高〔105℃);機械強度高，硬度高。具有非線性光學(xué)性、壓電性和優(yōu)良的氣體阻隔性能。缺陷：加工溫度范圍很窄、熱穩(wěn)定性很差；脆性很大；二次結(jié)晶景象嚴(yán)重。本錢很高〔4萬～5萬元/t〕。生物降解塑料的性能-PHAs

3.2PHAs的產(chǎn)業(yè)鏈生物降解塑料的性能-PHAs

3.3國內(nèi)外消費企業(yè)日本理化研討所(RIKEN)、韓國KAIST研討院、美國的Metabolix和TEpha都在積極進展研討和產(chǎn)業(yè)化。寧波天安生物資料與中科院協(xié)作開發(fā)的PHBV曾經(jīng)建成2000t/a的消費線，目前正在籌建年產(chǎn)2萬t的消費線，其PHBV與巴斯夫的Ecoflex共混制得的ENMAT資料，抑制了PHBV脆性和加工困難的問題，但其本錢很高。生物降解塑料的性能-PHAs

天津國韻生物資料已建成年產(chǎn)1萬t的P(3/4HB)消費線、除此之外，深圳意克曼生物科技、山東魯抗集團、廣東聯(lián)億生物公司以及江蘇南天集團也與清華大學(xué)、汕頭大學(xué)等高校協(xié)作，正在建立PHAs中試消費線。

生物降解塑料的性能-PHAs

生物降解塑料的性能-PHAs

3.4PHAs的運用生物醫(yī)用資料、藥物釋放包裹微球、包裝資料、建筑資料、壓電資料、保鮮資料、粘合資料、噴涂資料和衣料、器具類資料、電子產(chǎn)品等。

生物降解塑料的性能-PHAs

生物降解塑料的性能-PHAs

生物降解塑料的性能-PHAs

4.聚丁二酸丁二醇酯〔PBS〕4.1PBS的制備生物降解塑料的性能-PBS

4.2PBS的性能PBS為一種典型的結(jié)晶型脂肪族聚酯，聚合物，密度為1.26g/cm3,熔點為115℃；機械強度較高(40～45MPa)，韌性好(斷裂伸長率＞400%)；熱變形溫度高(85℃)，制品可耐100℃的熱水；硬度較高(洛氏95)；加工溫度范圍寬。在目前產(chǎn)業(yè)化的生物降解塑料中，PBS的綜合性能最為優(yōu)良。生物降解塑料的性能-PBS

4.3國內(nèi)外消費企業(yè)我國的PBS產(chǎn)業(yè)化走在世界前列。安慶和興化工有限責(zé)任公司與清華大學(xué)協(xié)作建立了1萬t/a的PBS消費線并投產(chǎn)，成為目前全球PBS產(chǎn)能最大的企業(yè)；日本三菱消費的PBS本錢較高，產(chǎn)能較?。蝗毡菊押筒捎脭U連法消費PBS，由于擴鏈劑的緣由，較少運用于食品領(lǐng)域，產(chǎn)能較小；德國巴斯夫消費的PBS類共聚酯Ecoflex，本錢過高〔5萬～6萬t/a〕，較多用于吹塑薄膜；我國杭州鑫富藥業(yè)和廣州金發(fā)科技股份開場了PBS產(chǎn)業(yè)化工程。生物降解塑料的性能-PBS

4.4PBS的運用與其它生物降解塑料相比，PBS力學(xué)性能非常優(yōu)良，接近PP和ABS塑料。可用于包裝、餐具、化裝品瓶及藥品瓶、一次性醫(yī)療用品、農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥及化肥緩釋資料、生物醫(yī)用高分子資料等領(lǐng)域。PBS綜合性能優(yōu)良，性價比合理，具有良好的運用推行前景。生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能比較

生物資料、醫(yī)用資料日常用品：包裝資料〔薄膜、購物袋、渣滓袋、片材〕、餐具、玩具、纖維辦公用品〔文具等〕賓館用品〔一次性器具〕工業(yè)包裝〔薄膜和注射制品〕農(nóng)用資料〔管件、棚膜、地膜等〕生物降解塑料的運用

醫(yī)用資料生物降解塑料的運用

生物資料生物降解塑料的運用

日常用品-薄膜：生物降解塑料的運用

生物降解塑料的運用日常用品-片材

生物降解塑料的運用日常用品-注射品

生物降解塑料的運用日常用品-模壓品

生物降解塑料的運用日常用品-模壓品

生物降解塑料的運用酒店用品

生物降解塑料的運用

生物降解塑料的現(xiàn)狀目前，生物降解塑料的市場主要在美國和歐洲。據(jù)估計，美國對生物降解塑料的需求量將以每年超越25%的速度增長，到2021年需求量將超越32萬t，其市場價值將到達8.45億美圓。雖然2007年生物降解塑料在熱塑性塑料總需求量中所占的比例缺乏0.5%，但其宏大的增長潛力曾經(jīng)顯現(xiàn)出來。2021年歐盟對完全生物降解塑料的用量為10萬t，年增長速度為20%，生物降解塑料需求量占通用塑料的5%～10%；估計到2020年，歐盟生物降解塑料需求量將到達500萬t。

生物降解塑料的現(xiàn)狀據(jù)中國塑協(xié)降解塑料專業(yè)委員會統(tǒng)計，我國2003年生物降解塑料的用量約15kt，其中非淀粉基的生物降解塑料約1kt；2007年實踐消費量約30kt，國外進口10kt，出口30kt。2021年，我國生物降解塑料總產(chǎn)能已到達250kt左右。不久的未來中國將成為生物降解塑料最大的消費基地和消費市場。

生物降解塑料的現(xiàn)狀

PLA是目前應(yīng)用最為廣泛的生物降解塑料。由于其穩(wěn)定性較好，同時在自然界中可以堆肥降解，歐美以及日本的眾多企業(yè)都加大了對PLA塑料的研發(fā)和消費，美國的Natureworks處于領(lǐng)先位置，擁有14萬噸的產(chǎn)能，德國的巴斯夫集團、日本的三井株式會社以及荷蘭的普拉克集團都有超越萬噸的PLA產(chǎn)能。中國目前浙江海正生物科技集團和廣州金發(fā)科技公司分別擁有5000噸左右的PLA產(chǎn)能，在國內(nèi)的PLA的消費商中具有較強的實力。

生物降解塑料的現(xiàn)狀

淀粉基降解塑料是較早的生物降解塑料，相比PLA降解塑料而言，消費工藝較為簡單，全球主要的消費商包括意大利的Novamont公司，擁有7.5萬噸的產(chǎn)能，德國的Biotec公司、美國的Cereplast公司、日本的玉米淀粉株式會社等都是這個行業(yè)的典型代表。中國國內(nèi)的代表性公司主要有武漢華美環(huán)保科技、中京科林新資料等。

生物降解塑料的現(xiàn)狀

PHA降解塑料是生物降解塑料中性能最為優(yōu)良的，同時由于其本錢較高，消費工藝較為復(fù)雜，目前還處于市場起步階段。2021年全球的PHA的產(chǎn)能還不到8萬噸，而其中美國的Metabolix公司有大約5萬噸的產(chǎn)能，占據(jù)了市場上的60%以上。中國企業(yè)在PHA的消費工藝和研發(fā)上同樣走得較為靠前，天津國韻生物科技擁有1萬噸的PHA產(chǎn)能，寧波天安擁有2000噸的產(chǎn)能，深圳意可曼生物科技有5000噸的產(chǎn)能。日本的Kaneka公司，巴西的PHBIndustrial公司也是PHA行業(yè)的典型代表，這些公司都是PHA行業(yè)的推進者，雖然目前來說PHA的運用較為局限，導(dǎo)致Metabolix每年的實踐銷售量還不超越100噸，但是隨著未來下游運用的逐漸拓展，尤其是在薄膜包裝，農(nóng)膜，食用餐具，無紡布等行業(yè)應(yīng)用的進一步成熟，PHA的市場潛力宏大。

生物降解塑料的現(xiàn)狀

生物降解塑料的開展