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生物降解塑料发展期
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合成高分子材料由于具有质轻、耐腐蚀等优异特性，很大程度上代替了传统天然材料如玻璃、金属、陶瓷等。但塑料由于在自然环境中的化学稳定性以及广泛使用，其废弃物对环境造成了极大的负担。因此，开发具有生物降解性能的高分子材料对于解决塑料废弃物污染具有重大意义。近年来，降解塑料技术日趋成熟，而利好政策的出台进一步加速了其产业化进程。目前降解塑料市场需求巨大，将迎来发展的黄金时期。
研发品类丰富，多种材料已产业化
开发可自然降解的塑料制品来替代普遍使用的普通塑料制品是20世纪90年代的热点。近年来，随着原料生产和制品加工技术的进步，降解塑料尤其是生物降解塑料重新受到
PBAT是降解聚酯的另一种常见产品，目前业内一般将其归属PBS的同系列产品。PBAT是脂肪族-芳香族共聚酯，结晶率低，分子链有柔性的脂肪链和刚性的芳环，具有优良的力学性能。而且由于脂肪族酯键的存在，同时具有良好的生物可降解性，可自然降解。
PBAT可由己二酸（AA）、对苯二甲酸（PTA）和1,4-丁二醇（BDO），在催化剂的作用下直接酯化后熔融缩聚而成。直接酯化法工艺合理、流程短、生产效率高、投资少、产品品质稳定。开发高效绿色催化剂，提高产率和产品的质量是工业合成PBAT的重点方向。国际上最早实现了PBAT产业化的是德国巴斯夫的Ecoflex。在国内，一般企业都进行了脂肪族降解聚酯的柔性设计，PBS、PBAT、PBST及PBSA等PBS同系列聚酯和共聚酯可以在一条生产线进行切换生产。
PBAT具有十分优异的成膜性能，广泛用于地膜、膜袋包装等领域，是目前发展最快、应用最广泛的降解塑料品种之一。
我国已建和在建PBS/PBAT产能情况如表1所示。
表1我国已建和在建PBS/PBAT产能情况万吨/年
3聚乳酸（PLA）
PLA又称聚丙交酯，以乳酸或其衍生物乳酸酯为原料，来源可再生。PLA玻璃化转变温度为55℃，熔点为℃，高分子量的PLA是无色、光滑的硬塑料，高强度、高模量，其力学性能与PS相似，拉伸以及弯曲模量高于HDPE，但是本身韧性较差。适宜注塑、吹塑、热成型、挤出、流延、熔融纺丝和静电纺丝等多种加工工艺。
PLA是比较典型的生物质基降解塑料，其原料乳酸大多通过淀粉等发酵制备得到，目前市场工艺和技术已经非常成熟。乳酸的聚合包括间接合成法和直接合成法。直接合成法也称一步法，由乳酸直接脱水缩合，但直接法目前还没有可靠的工艺制备高分子量的聚乳酸产品。目前实现了规模生产的PLA工艺都是间接法即丙交酯开环聚合，先由乳酸分子间发生酯化反应合成乳酸寡聚体，高温裂解得到丙交酯，然后丙交酯在一定条件下开环聚合得到PLA。间接法得到和PLA分子量高，分子量分布窄，生产工艺易控制，是工业上常用的生产方法。
PLA可在堆肥条件下完全将降解，具有较好的生物相容性和生物吸收性，广泛应用于生物医用材料领域。PLA产品工业化、市场化程度比较领先。世界PLA生产商有近20家，主要集中在美国、德国、日本和中国。美国NatureWorks公司为全球最大的PLA生产商，拥有14万吨/年的PLA生产装置，产品主要用于包装和纤维。近两年我国PLA的生产进入飞速发展阶段，目前已建和在建的PLA装置如表2所示。
表2我国已建和在建PLA产能情况万吨/年
4微生物合成聚酯－聚羟基脂肪酸酯（PHA）
自然界中许多微生物都用PHA贮藏能量。PHA具有良好的生物相容性能、生物降解性和塑料的热加工性能，因此可将其作为生物可降解材料。PHA的大多数单体是链长3~14个碳原子的３-羟基脂肪酸，侧链是高度可变的饱和或不饱和支链、脂肪族或芳香族的基团。PHA可以是同一种脂肪酸的均聚物，也可以是不同脂肪酸的共聚物。由细胞自身代谢提供的单体通常是3-羟基脂肪酸并且为R构型，使PHA具有光学活性。PHA的材料学性质随着组成单体的不同、分子量的高低而改变，可应用于从硬而脆的塑料到柔软的弹性体等材料。
PHA由于在不同的环境中都具有较高的降解能力，并且可以利用多种可再生原料（如葡萄糖、脂肪）作为培养微生物的碳源，吸引了科技界和工业界的广泛
我国PHA研究方面介入较早，处于世界先进水平。国内规模化生产的单位有宁波天安生物材料有限公司，已经达到吨/年的生产能力；天津国韵生物科技有限公司，在天津已建设年产1万吨/年的PHA生产线，与北京福创投资公司合作后，拟在吉林筹建10万吨/年新工厂。我国已建、在建和拟建的PHA装置产能情况如表3所示。
表3我国已建、在建PHA产能情况万吨/年
5二氧化碳共聚物（PPC）
国外最早研究PPC的是日本和美国，但一直没有工业化生产。我国于年由国家自然科学基金开始立项研究，主要研究单位有中科院广州化学研究所、长春应用化学研究所、浙江大学和中山大学理工学院等。PPC是以二氧化碳矿源或工业生产的二氧化碳废气为原料，与环氧丙烷或环氧乙烷催化合成得到的脂肪族聚碳酸酯聚合物。目前主要用于发泡材料、薄膜包装和医用材料。产业化PPC的密度为～g/cm3，拉伸强度为30MPa。
内蒙古蒙西集团公司采用长春应用化学研究所的技术，利用水泥生产过程中产生的二氧化碳，已建成年产吨二氧化碳/环氧化合物共聚物的装置，产品主要应用在包装和医用材料上。中国海洋石油总公司和中科院长化所合作，在海南东方化工城兴建0.3万吨/年二氧化碳共聚物可降解塑料项目。浙江台州邦丰塑料有限公司从年6月开始利用长春应化所的专利技术，在浙江温岭市上马工业区建设3万吨/年二氧化碳基塑料生产线，年一期1万吨/年生产线目建成。河南天冠集团有限公司以自主知识产权的二氧化碳捕获技术和成套装备技术，建成了千吨级PPC工业化生产线。江苏中科金龙化工股份有限公司已建成年产22万吨二氧化碳基聚碳酸亚丙酯多元醇生产线和年产万平方米高阻燃保温材料生产线。
6其他降解高分子材料
01
聚ε-己内酯（PCL）
PCL是由七元环的ε－己内酯在辛酸烯锡等催化剂作用下开环聚合所得的热塑性半结晶聚酯，具有较低的熔点和非常低的玻璃化转变温度，熔点只有60℃，玻璃化转变温度为-60℃，在室温下是橡胶态，所以很少单独使用。但PCL与许多树脂均有较好的相容性，可与其他生物降解性聚酯（如淀粉、纤维素类的材料）共混加工。PCL制品还具有形状记忆性，其热稳定性好，分解温度比其他聚酯高得多。PCL多元醇在弹性体、涂料、胶粘剂等方面有广泛应用。PCL具有良好的生物降解性，分解它的微生物广泛分布在喜气或厌气条件下。PCL降解后的产物为二氧化碳和水，对人体无害。PCL和细胞外基质结构相似性，且具有生物相容性，因此可作生物医用材料，是很有前景的组织工程材料。作为体内植入物或药物控释材料，已获得美国FDA批准。PCL主要生厂商有UnionCarbide，Daicel,ChemicalLtd和Solvay。
02
聚乙烯醇（PVA）
PVA是由醋酸乙烯（VAc）经聚合醇解而制成。PVA是典型的水溶性高分子，玻璃化转变温度为60~85℃，熔点为℃。分子中含有大量羟基，易通过氢键交联形成大分子网络结构。因此，PVA材料具有卓越的水溶性、成膜性、粘结性、反应性和生物亲和性，同时具有良好的生物相容性和一定的生物降解性，可在PVA降解酶的作用下被降解。PVA结构规整，分子内存在很强的氢键，结晶度高使其熔融温度高于分解温度，熔融加工难度大。
03
天然材料基生物降解塑料
天然生物降解塑料中，热塑性淀粉和植物纤维模塑已经产业化，其他天然材料尚处于基础研究阶段。武汉华丽生物材料有限公司建立了完整产业链，改性淀粉（PSM）生物塑料规模为3万吨/年，产品包括粒料、薄膜、片材和注塑品等，销往全球30多个国家和地区。其新建6万吨/年规模的PSM生物塑料及制品研发生产基地以木薯淀粉、秸秆纤维为主要原料。深圳虹彩新材料科技有限公司以非粮木薯淀粉与甲壳素二项复合型热塑性生物基改性塑料的专利技术，形成生物改性树脂1.5万吨/年规模，并在规划建设二期5万吨/年规模复合热塑性生物基塑料及2万吨/年制品的扩产。苏州汉丰新材料有限公司年产4万吨木薯变性淀粉，产品包括变性淀粉、添加母料、专用料、片材、膜袋类、注塑与吸塑类等，规模化年产3万吨级粒料及制品。
合金化、廉价化是改性的主要方向
由于降解塑料品种相对少，很难保证每一个制品都能找到合适的降解塑料树脂，如PBS、PBAT韧性好，但强度较低；PLA强度高，透明性好，但韧性差；PHB有优异的气体阻隔性，但加工性能一般。因此，如何撷取各种降解塑料的优点，取长补短地满足制品的具体需求，是降解塑料应用的重要技术。
目前降解塑料树脂价格相对较高，而降解塑料制品大多是普通的日用品，这将严重阻碍降解塑料制品的大规模推广应用。开发廉价的降解塑料制品是降解塑料应用的核心内容之一，因此淀粉、碳酸钙、滑石粉等不影响制品降解性能并能被环境消纳的致廉剂在降解塑料改性体系中的应用，尤其是高比例的填充技术，成为降解塑料制品开发的重要技术之一。
降解塑料应用过程常见的改性技术包括填充改性、合金化改性和共聚改性。
1填充改性
填充改性就是在降解塑料树脂中添加不熔融的粉体助剂，主要包括淀粉和无机粉体。其主要目的是制备廉价的专用料，有时也可以提高专用料的强度等力学性能。
常用的填充助剂是淀粉。它是常见的天然可降解高分子，来源广泛、价格低廉，降解产物为二氧化碳和水，对环境没有污染，而且它属于可再生的生物质资源。该填充技术上最该
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