微生物降解塑料及全生物降解塑料
時(shí)間:2006-08-02
微生物降解塑料
目前，國際上工業(yè)發(fā)達(dá)的國家早已盛行對由微生物生成的聚羥基直鏈烷酸酯的研究和開發(fā)。
其中特別是聚羥基丁酸酯(PHB)有產(chǎn)量高和成型加工容易等優(yōu)點(diǎn)。但因結(jié)晶度過高，脆而易碎，不能實(shí)際應(yīng)用。后采用熱處理法控制其結(jié)晶結(jié)構(gòu)和非結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而制得有優(yōu)異力學(xué)性能的PHB材料。另外英國的 ICI 公司開發(fā)出 PHB 與聚羥基戊酸酯(PHV)共聚的稱作 BIOPOL的產(chǎn)品，以制造洗發(fā)液容器和一次性剃刀等物。后又利用以乳酸菌的發(fā)酵產(chǎn)物——乳酸化學(xué)合成L－乳酸(PLA)，可制成薄膜和纖維，因在人體內(nèi)部具有水分解性能，故可用于醫(yī)療領(lǐng)域。繼而又開發(fā)了一種乳酸與聚乙醇酸交酯的共聚物，已廣泛用作手術(shù)縫線。如交酯類與內(nèi)酯類的共聚物的多種乳酸共聚物也兼具水分解和生物降解性能，但也存在易水解，使貯存時(shí)間縮短的缺點(diǎn)。此外，由于微生物的水溶性多糖，在含水5%－10%，加熱和100KG／cm2加壓下可制得生物降解塑料。再有，正在研制由細(xì)菌生產(chǎn)的纖維素和聚谷氨酸以用作功能性材料。另外，業(yè)已制得3－羥基丁酸酯與4－羥基丁酸酯共聚物 P(3HB－4HB)。隨著4－羥基丁酸酯單元的增加，共聚物由結(jié)晶性的硬塑料向富有彈性的橡膠態(tài)過渡，且兼具良好的熱穩(wěn)定性，可加工成透明的薄膜和強(qiáng)度很高的纖維。
全生物降解塑料
(一)肇慶市華芳降解塑料有限公司自行研究，另辟技術(shù)路線，走生物降解的路子，已在生物降解塑料的開發(fā)上取得重大的技術(shù)突破。該全生物降解塑料不同于降解率只有10%～30%的可降解塑料，也不是塑料母料，而是能設(shè)定降解時(shí)間，100%降解的，有市場競爭力，能完全替代塑料的產(chǎn)品。其使用的主要原料是可再生資源，即淀粉、聚乙烯醇(PVA)和甘油復(fù)合助劑等。
由國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、聚合物成型裝備國家工程研究中心、華南理工大學(xué)聚合物加工工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)分析中心出具的檢測報(bào)告顯示，全生物降解塑料系列已達(dá)到國內(nèi)外領(lǐng)先水平。主要技術(shù)指標(biāo)為：28天生物降解率≥66.6%(國家標(biāo)準(zhǔn)為≥10%、國際標(biāo)準(zhǔn)為≥15%)，薄膜縱橫向強(qiáng)度〉30Mpa、斷裂伸長〉600%，角撕裂強(qiáng)度為54.8KN／m－84.7KN／m，分別比世界上最好的意大利Mater－Bi公司產(chǎn)品同項(xiàng)指標(biāo)高出一倍以上。粒料生產(chǎn)成本僅為9500元／噸左右，是目前PE 粒料的 90%。
目前，全生物降解塑料已完成了產(chǎn)品中試，并應(yīng)用擁有國際專利的電磁動態(tài)(比一般設(shè)備節(jié)電30%－50%)制粒設(shè)備和通用型吹膜設(shè)備，完成了工業(yè)化生產(chǎn)的調(diào)試。
據(jù)專家介紹，華芳公司研制的完全生物降解塑料使用的主要原料完全立足國內(nèi)的可再生資源，即由玉米、土豆、木薯中得到的淀粉占60%；由石灰?guī)r、焦炭中得到的聚乙烯醇(PVA)占 20%；由動植物中得到的甘油占 15%；以及技術(shù)核心增塑劑、濕強(qiáng)劑，占5%共混組成。專家說，用這些原料制成的完全生物降解塑料在生產(chǎn)過程以及廢棄后，均不會造成環(huán)境污染，產(chǎn)品最終變成了多種生物群，二氧化碳和水，回歸自然。“全生物降解塑料產(chǎn)品”使用的原料都是來源十自然資源，因而產(chǎn)品全部能夠降解，對環(huán)境不但沒有任何破壞作用，還能夠改良土壤條件，有利于各種植物的生長。
全降解塑料產(chǎn)品不是塑料母料，也不是添加劑，而是直接生產(chǎn)各種類型全生物降解塑料的終端產(chǎn)品。并且可以按照生產(chǎn)生活需要，通過調(diào)整配方結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品的降解時(shí)間按需要進(jìn)行控制，像地膜可以安排在3 年左右降解，購物袋可設(shè)計(jì)為廢棄以后兩個(gè)月降解，各種包裝物、一次性器皿 8 個(gè)月降解等等。
據(jù)了解，華芳公司在推動上游產(chǎn)業(yè)滿足供給的前提下，正在探討和進(jìn)行以省市為區(qū)域的項(xiàng)目投資合作。一般規(guī)模可投資 5000 萬元，形成年產(chǎn)5 萬噸粒料能力。目前這種粒料市場競爭價(jià)為13000元／噸。可供生產(chǎn)各種包裝膜、農(nóng)用地膜、一次性餐具、農(nóng)副產(chǎn)品包裝器具、各種農(nóng)用一次性使用的器皿等。
(二)福建省綠環(huán)投資發(fā)展有限公司研制出淀粉基生物全降解包裝新技術(shù)材料及制品，其質(zhì)地細(xì)膩、色澤好、隔熱性能好、強(qiáng)度高且有韌性、可完全生物降解、無毒無害、成本低廉、附加值高、使用后回收有利用價(jià)值。淀粉基生物全降解包裝及制品是以農(nóng)業(yè)可再生資源天然高分子淀粉為基料(淀粉主要來自于玉米、薯類等農(nóng)作物)，以微生物發(fā)酵生產(chǎn)的生物全降解包裝，徹底避免了發(fā)泡塑料餐具和包裝物對環(huán)境造成的白色污染。
(三)全生物降解塑料在國際產(chǎn)品方面已有四大品牌：美國的 NOVON、意大利的 Mater－Bi、英國的 BIOPODT 和日本的BIONOLE，而從產(chǎn)品的力學(xué)性能、降解性能、生產(chǎn)工藝及規(guī)模等因素考慮，真正形成工業(yè)化生產(chǎn)的只有意大利的 Mater－Bi。而MATER－Bi 的不足之處是不能在0℃～50℃以外，相對濕度在 30℃～80℃以外的低溫、高溫及高濕的環(huán)境中使用。同時(shí)Mater－Bi 產(chǎn)品的價(jià)格高達(dá) 7000 多美元／噸，因而產(chǎn)品很難在世界范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。
我國的全生物降解塑料關(guān)鍵技術(shù)的先進(jìn)性表現(xiàn)在克服了世界著名的意大利 Mater－Bi產(chǎn)品在耐候、耐濕及膜在高淀粉含量的情況下，干、濕強(qiáng)度不高的缺點(diǎn)，使用了補(bǔ)強(qiáng)劑、濕強(qiáng)劑及耐寒劑以擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。
時(shí)至今日，面對無回收價(jià)值的廢棄塑料污染環(huán)境問題，世界上還沒有一家企業(yè)能夠提供一種有效耐用可被市場接受的降解塑料。
