生物降解塑料的研究与应用.ppt

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1、生物降解塑料的研究与应用中国科学院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心季君晖研究背景研究背景“3R+1D”政策－－针对塑料引发的环境污染问题ReuseReduceRecycleDegrade－－大量难以回收/利用的塑料废弃物的最终解决办法！回收与降解回收降解???回收和降解回收再生技术是解决塑料污染的有效措施，而对于占塑料制品总量10％的大量的难以回收或不可回收的塑料废弃物，使用生物可降解塑料则更为有利。因此，开发自然环境下可降解的绿色塑料受到了世界各国政府、科研机构及产业界的广泛关注。降解塑料发展历史淀粉天然材料利用；淀粉/聚合物共混体系——崩解型材料；全生物分解高分子材料；通用型

2、全生物分解塑料。国外降解塑料进展1998年全球降解塑料产量3万吨，到2001年，美欧日的产量已增加到7万吨，2004年已经达到12万吨。预测2007年全球生物降解聚合物产能将达22.5~30万吨；欧洲塑料制造协会、日本、英国、意大利和前苏联也积极研制；日本还由64家公司联合成立了“生物降解塑料研究会国外降解塑料产业化进展美国NATUREWORKS公司开发了14万吨PLA生物降解聚合物;日本MitsuiToatsu建成PLA工业性试生产装置芬兰Neste公司从1991年开始研究聚乳酸聚合物的制造工艺，公司科研人员系统研究了分子量5000～10000的聚丙交酯的物理机械性能及其应用领域。英

3、国ZenecaBioproductsPLC公司不仅生产可生物降解的聚丙交酯，还生产使用范围广的聚羟基羧酸共混物如聚一3一羟基丁酯及共聚物。全生物降解塑料介绍天然高分子型生物降解塑料天然淀粉复合材料：添加增塑剂造粒得到。可生产包装材料、农膜、地膜、垃圾袋等；捷克Fatra公司生产Ecofol薄膜；纤维素：与预胶凝淀粉、环氧化合物、二羧酸酸酐共混得到，可生产瓶子、一次性容器和地膜；木质素：与蛋白质和其它填料混合使用；壳聚糖和纤维素复合材料：具有良好的强度和抗水性，可用作包装膜、地膜、托盘；天然蛋白质、朊族化合物：用作食品包装袋。生物降解性聚酯以脂肪族结构单元经酯键连接为主链。在微生物或动植

4、物体内酶的作用下，可最终分解为二氧化碳和水而回归自然。与天然大分子，如淀粉、纤维素等相比：具有更好的力学性能和耐水性，易加工，能够达到塑料的使用要求；通过调节其化学结构，能实现可控降解。70年代末：微生物合成聚酯聚羟基脂肪酸酯（PHB）英国ICI公司；美国Monsanto公司80年代：化学合成聚酯（开环聚合）聚乳酸（PLA）美国Cargill公司聚己内酯（PCL）美国U.C.C.公司90年代：化学合成聚酯（缩合聚合）脂肪族二元醇酸聚酯（PBS）日本昭和高分子公司;美国Eastman公司等历史发展二氧化碳共聚物脂肪族聚碳酸酯（APC）APC合成采用的催化剂基本属于阴离子配位型；APC研究

5、始于60年代末，日本井上祥平研究发现，由二氧化碳和环氧乙烷缩聚合成的共聚物——聚碳酸亚乙酯（PEC）；我国中科院长春应化所,中科院广州化学所,内蒙古蒙西高新材料股份有限公司等单位进行了较深入的研究开发；聚羟基烷酸酯PHA二十世纪七十年代英国ICI公司开发成功生物法PHA，并形成年产量在1000吨的生产规模美国Monsanto公司旗下的metaboIix公司开发了以水解糖为原料制备的PHA－“BioPoI”的新技术；我国在八十年代末九十年代初在国家也大力支持了清华大学和中国科学院微生物研究所进行PHA发酵法生产的技术开发；目前宁波天安公司形成了1000吨/年的生产能力。PHA典型性能性质

6、数值熔融温度．℃l60一172相对密度1.23一1.25分子量Mnkg／mol22—400重均分子量．kg／mol360玻璃化温度℃15结晶度约80％拉伸模量，GPa3.5弯曲模量，GPa4.0拉伸强度．MPa40断裂伸长率，％6聚己内酯PCL型号机械特性MIg/10min耐热性外观屈服kg/cm2拉断kg/cm2伸长%维卡℃粘连℃HA02250340292130165透明HA05220280265120165透明HB022905105701～3106110白色HB053004205103～9106110白色H71806107302.55561白色PCL的主要用途用途低熔点医用造型材料

7、，工业、美术用造型材料、·玩具，有机着色剂，热复写墨水附着剂、热熔胶合剂韧性Tg=－60℃·塑料低温冲击性能改性剂高结晶性·有强度的薄膜、丝状成型物生物降解性·生物降解性塑料·手术缝合线乳酸发酵发酵法生产乳酸则起源于1841年Boutron和Fremy的自然发酵生产乳酸；纯种发酵工业生产乳酸则是1881年由CharlesE．Avery公司开始，世界2002年发酵生产乳酸估计超过20万吨。我国的乳酸发酵工业开始于抗战时期的大西南，50年代江苏无锡