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  • 国外生物降解塑料技术现状

    目前,世界上可生物降解的塑料主要由脂族聚酯或脂族聚酯淀粉制成。脂肪族聚酯主要包括聚己内酯(PCL),聚丁烯(PBS)及其由石油合成的共聚物,由可再生资源生产的聚乳酸(PLA)和由微生物生产的聚羟基丁酸(PH B)。

    近来,通过使用聚乳酸生产可生物降解的塑料的技术特别引人注目。嘉吉陶氏聚合物公司宣布已开始建设聚乳酸工厂,到2001年底,将生产14万吨设备。三菱树脂,贝尔纺纱合成纤维,Unikikika和瓜拉雷四家日本公司已与这家美国公司签订了合同,以扩大聚乳酸在日本的应用。三菱树脂公司正在建设年产3500吨可降解膜生产设备的设备,到2002年将扩大至每年10,000吨,力争成为日本最大的可降解塑料制造商。

    为了改善脂族聚酯的物理性能,通过将脂族聚酯与芳族对苯二甲酸或尼龙聚合物共聚来生产可生物降解的塑料。在不久的将来,高性能可降解塑料将继续被开发。作为环保技术之一,也将出现使用酶促催化剂代替重金属化学催化剂来合成高分子材料的技术。除脂族聚酯外,还成功开发了多酚,聚苯胺,聚碳酸酯和聚天冬氨酸。

    目前,可生物降解的塑料只能用于制造某些体育用品(钓鱼丝,高尔夫球座椅等),农业,林业和水产养殖材料(薄膜,保湿材料,苗床材料等),垃圾袋和卫生产品(一次性尿布等))。它的新用途非常广泛,例如使用化妆品容器,牙刷,缓冲材料,包装材料,购物袋,一次性手套等。如果解决了安全问题,它也可以用于制造食品容器。作为一种新型的高分子功能材料,可生物降解的塑料还可用于肥料,农药和医疗产品包装的自由包装材料。将来,它还将用于非塑料领域,例如粘合剂和印刷油墨。

    可生物降解的塑料分解成水和二氧化碳,因此它们不会危害环境。同时,它也可以用来做堆肥并作为肥料或土壤改良剂回归自然。

    从原材料分类,可生物降解的塑料至少具有以下特征:

    1.聚己内酯(PCL)是一种具有良好生物降解性且熔点为62摄氏度的塑料。分解它的微生物在欣快或厌氧条件下广泛分布。作为生物可降解材料,将其与淀粉或纤维素材料混合或用于与乳酸聚合。由于其低熔点,与其他脂族聚酯相比,它在高温高湿条件下具有稳定的性能。

    2.聚丁烯琥珀酸(PBS)及其聚合物已被制成基于PBS(熔点为114摄氏度)的各种高分子量聚酯。它开发的产品具有泡沫材料,并用作家用电器和电子仪器的包装材料。日本催化剂公司,三菱瓦斯化学公司等将碳酸盐(酯)结引入PBS,以开发一种耐水降解塑料。

    3.聚乳酸(PLA)的熔点为175摄氏度,加工成薄膜或纤维,具有更好的耐水解性。在德国,1998年生产的乳酸盒已经商业化。该物质还具有促进植物生长的功能,因此期望用于制造植物移植物或植物栽培容器等。日本岛津制作所于1994年制造了一种用于生产聚乳酸的装置,并在各种领域中开始使用。通过压花,它可以制成透明的,机械性能良好的纤维,薄膜,容器,镜片等。

    4.聚3氢丁酸(PH B)及其聚合物目前,许多国家正在研究和开发用于生产热塑性聚合物的微生物聚合物。其中,聚3-羟基丁酸的生产效率最高。但是,其结晶度太强,机械性能不好,容易被热分解,并且难以加工。将PH B与PCL混合可以改善其物理性能。已经出现了利用微生物生产PH B和聚羟基戊酸的聚合物技术,英国从1970年代开始就一直使用这种材料生产洗发水瓶等。

    5.还成功地研究了使用淀粉塑料将脂肪族聚酯和淀粉混合在一起以生产可降解塑料的方法。淀粉作为生产可生物降解塑料的直接或间接原料非常重要。除了玉米和甘薯,还可以使用淀粉,如木薯,西米和芋头。在欧洲和美国,糊化淀粉和脂族聚酯的混合物被广泛用于生产垃圾袋等产品。只要淀粉有水,加热后它就会胶凝并具有可塑性。但是,其缺点是没有耐水性,并且通过控制糊化淀粉和PCL的结构,可以获得耐水性和机械性能优异的混合物。

    6.开发了脂族聚酯和聚酰胺的共聚物(CPAE)以改善脂族聚酯的物理性能。它是新一代可降解塑料,具有更高的熔点和拉伸强度。但是,其脂肪酶分解随尼龙含量的增加而降低。最近,德国拜耳公司成功开发了使用尼龙和聚酯将CPAE与聚乙二醇聚合的CPAE,并开发了可生物降解和可光降解的塑料。