产品状况:
目前,世界上的生物分解塑料主要是采用脂肪族聚酯或者脂肪族聚酯混合淀粉制造的。脂肪族聚酯主要包括以石油为原料合成的聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚体,还有以可再生资源为原料生产的聚乳酸、由微生物生产的聚羟基酪酸(PHB)等。最近特别引人注目的是采用聚乳酸制造生物分解塑料的技术。美国卡基尔·道聚合物公司宣在2001年底实现了年产14万吨的生产规模。日本的三菱树脂、钟纺合纤、尤尼其卡、库拉雷等4家企业先后与这家美国公司签订合同,在日本扩大聚乳酸的应用。三菱树脂公司建设了年产3500吨规模可降解薄膜制造设备, 2004年宣称年产1万吨。
为了改善脂肪族聚酯的物性,各国正在用脂肪族聚酯与芳香族的对苯二甲酸或尼龙聚合物共聚的方式生产生物分解塑料。目前,高性能的可降解性塑料已经不断地被开发出来。作为环境保护技术之一的使用酶催化剂代替重金属化学催化剂合成高分子材料的工艺也将会面世。除了脂肪族聚酯外,多酚、聚苯胺、聚碳酸脂、聚天冬氨酸等已相继开发成功。
从原材料上分类,生物分解塑料至少有以下几种:
A. 聚己酸内酯(PCL)
这种塑料具有良好的生物分解性,熔点是62摄氏度。分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。作为可生物分解材料是把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起,或与乳酸聚合使用。由于它的熔点低,因此与其他脂肪族聚酯相比,在高温、高湿条件下性能稳定。
B. 聚丁烯琥珀酸酯(PBS)及其聚合体
以PBS(熔点为114摄氏度)为基础材料制造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。应用它开发出来的产品有发泡材料,用作家用电器和电子仪器等的包装材料。日本催化剂公司、三菱瓦斯化学公司等把碳酸盐(酯)结引入PBS,开发成功耐水可降解性塑料。
C. 聚乳酸(PLA)
PLA的熔点为175摄氏度,能被加工成薄膜或纤维,有比较好的耐加水分解性。在德国,1998年用它生产出来的乳酸盒子已实现商品化。这种物质还有促进植物生长的作用,因此可望用它制作植物移植或植物栽培用容器等。日本岛津公司在1994年建成了生产聚乳酸的装置,并且在各个领域开辟用途。通过压轧,它可以被制成透明的、机械性能良好的纤维、薄膜、容器、镜片等。
D. 聚3羟基酪酸(PHB)及其聚合体
许多国家目前都在研究开发用微生物生产热可塑性高分子材料,其中实现工业化生产的,目前主要为美国Metboxi和中国的宁波天安。其中以聚3羟基酪酸的生产效率为最高。不过它的结晶性太强,机械物性不好,容易被热分解,难以进行加工。把PHB与PCL混合在一起,可改善其物性。用微生物生产PHB和多羟基戊酸的聚合体技术已经出现,英国从20世纪80年代就开始应用这种材料生产洗发液瓶子等。
E. 利用淀粉的塑料
把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起,生产可降解性塑料的技术也已经研究成功。淀粉作为生产可降解塑料直接或间接的原料是非常重要的。除了玉米和红薯外,木薯、西谷椰子、芋头等淀粉也可被利用。在欧美国家,糊化淀粉和脂肪族聚酯的混合体被广泛用来生产垃圾袋等产品。淀粉只要有水,加热后就会糊化,具有可塑性。不过它的缺点是没有耐水性,通过控制糊化淀粉和PCL的结构,可以得到耐水性和机械物性均优良的混合体,如意大利NOVMANT的MaterBi一部分产品,就是淀粉与PCL共混制得。
F. 脂肪族聚酯与聚酰胺的共聚体(CPAE)
这种材料是为了改善脂肪族聚酯的物性而开发的,在熔点和拉力强度等特性上有了改善,是新一代可降解性塑料。不过,它的脂肪酶的分解性由于尼龙量的增大而降低。最近,德国拜耳公司使用尼龙和聚酯成功开发CPAE,使它与聚乙二醇聚合,还能够开发出具有生物分解性和光分解性的塑料。
G. 脂肪族/芳香族聚酯
德国BASF公司制造的脂肪族芳香族无规共聚酯(Ecoflex),其单体为:己二酸(adipic acid)、对苯二甲酸(terephthalic acid)、1,4-丁二醇(1,4-butane diol)。在加工前不用干燥,在低于230℃时加工熔体稳定性好,好的拉伸性能,能够制得厚度为10μm薄膜,对氧气和水蒸气有良好的阻隔性能,与加工LDPE的设备相同,优良的价格性能比。
H. 聚乙烯醇(PVA)类生物分解塑料
如意大利NOVMANT的MaterBi产品在90年代主要是淀粉加PVA,它能吹膜,也能加工其它产品。
I. 聚二氧化碳类生物分解塑料(PPC)
如中国内蒙古蒙西公司生产的PPC产品,目前它的应用主要集中在包装和医用材料上。
J. 其它类的生物分解材料,如聚酰胺、聚天冬酸、聚糖、纤维素、甲壳质等均在研发之中。
价格情况:
目前,生物分解塑料因为其原料合成、加工制品不同价格也不尽相同。这个价格与一般通用塑料的价格比显得稍微偏高,但与几年前相比已经下降了很多,而且随着石化资源的涨价,相信其会越来越有市场竞争力。