生物降解塑料按制造工藝不同,分為微生物合成降解塑料、化學(xué)合成降價(jià)塑料、天然 高分子共混降解塑料;根據(jù)原材料來(lái)源不同,分為生物基生物可降解塑料和石化基生物可降解塑料。
其中,生物基可降解塑料包括聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)等;石化基生物降解塑料是指以化學(xué)合成的方法將石化產(chǎn)品單體聚合而得的塑料,如聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)、聚己內(nèi)酯(PCL),聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、二氧化碳共聚物(PPC)、聚乙醇酸(PGA)等。
不同生物可降解塑料,在現(xiàn)階段的主要應(yīng)用領(lǐng)域:
(1)、生物基可降解塑料
PLA具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力學(xué)性能和易加工性。缺點(diǎn)是降解條件相對(duì)苛刻,但由于PLA在生物降解塑料中具有相對(duì)較低的成本,因此其消費(fèi)量居于前列。PLA可以廣泛用于包裝、紡織等行業(yè)。
PHA具有良好的生物可降解性和生物相容性,且熔點(diǎn)和強(qiáng)度均高于LDPE,但是其生產(chǎn)成本過(guò)高,可達(dá)到6-7萬(wàn)元/噸,因此目前其商品化程度較低,而且,PHA降解速率太快,導(dǎo)致其貯存穩(wěn)定性較差。PHA可以應(yīng)用于高端生物醫(yī)用材料,如手術(shù)縫合線和藥物載體等。
(2)、石油基可降解塑料
PBAT具有較好的延展性、斷裂伸長(zhǎng)率。但是其水蒸氣阻隔性和氧氣阻隔性較差。PBAT可以用于餐具、化妝品瓶及藥品瓶的包裝、一次性醫(yī)療用品、農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥及化肥緩釋材料。
PCL的熔點(diǎn)僅為60℃,使用上限溫度低,而且其價(jià)格也比較高,為4-4.5萬(wàn)元/噸,另外其降解速率也較慢。因此,其應(yīng)用范圍十分受限,產(chǎn)業(yè)化程度較低,目前可用于高端生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域。
PBS具有良好的生物相容性和生物可吸收性,良好的耐熱性能。PBS可以用于包裝薄膜、餐具、發(fā)泡包材、日用品瓶、藥品瓶、農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥及化肥緩釋材料等領(lǐng)域。
PPC的水蒸氣阻隔性和氧氣阻隔性高,它具有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊能力,可單獨(dú)用做結(jié)構(gòu)材料,可作為隔氧材料,表面活性劑,陶瓷膠粘劑,熱熔膠等。
PGA的熔點(diǎn)和強(qiáng)度高于LDPE,但拉伸韌性低于LDPE,相比PLA,PGA具有非常優(yōu)異的強(qiáng)度和氣體阻隔性,其在高性能塑料領(lǐng)域有著較高應(yīng)用潛力,如高阻氣性包裝材料和工程塑料。
目前,產(chǎn)量最大的兩種降解塑料為PLA和PBS/PBAT,且市場(chǎng)認(rèn)可度較高,最有望大范圍替代不可降解塑料,用于一次性塑料制品領(lǐng)域。
而對(duì)于PHA和PGA來(lái)說(shuō),目前其生產(chǎn)成本過(guò)高,商品化程度較低,且降解速率太快,貯存穩(wěn)定性較差。但是,考慮到它們具有各自獨(dú)特的性能,且成本在未來(lái)有望降低,因此其發(fā)展前景有待考察。
PPC、PCL等可降解塑料的現(xiàn)有產(chǎn)能和未來(lái)預(yù)計(jì)增加產(chǎn)能均較小,主要原因在于此類可生物降解塑料還處于產(chǎn)業(yè)化初級(jí)階段,生產(chǎn)技術(shù)不成熟,導(dǎo)致市場(chǎng)認(rèn)可度不高,現(xiàn)階段無(wú)法與PLA和PBS/PBAT在替代通用塑料方面形成競(jìng)爭(zhēng),而是多用于高端生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。
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