生物降解包装材料的现状与发展

生物降解塑料的现状与开展报告内容生物降解塑料的研讨背景生物降解塑料概念解析生物降解塑料的主要种类典型生物降解塑料的性能生物降解塑料的运用生物降解塑料的现状生物降解塑料的开展

生物降解塑料的研讨背景

近几十年来，人类大肆开采并过度耗费石油等短期内不可再生的资源，使全球的石油资源供应日趋紧张，价钱动摇幅度很大，同时使以石油为原料的通用塑料价钱动摇也很大。塑料已逐渐成为我们生活中不可或缺的资料，并在以每年9.9%的消费速度增长，而由此所导致的“白色污染〞问题也日益严重，从而在世界范围内引发了人们对“能源问题〞和“环境问题〞的深化反思。

生物降解塑料的研讨背景

生物降解塑料的研讨背景

因此，人们开场寻觅并开发一些可继续开展或可生态循环的环境友好资料，生物降解塑料当是其中最为环保、最具有开展前景的绿色资料之一，也由此构成了一股开发生物降解塑料的热潮。随着这类新型资料的不断开发和其运用领域的不断拓宽，它们将会给人类生活带来极其深远的影响。

降解塑料：是指在一定条件下，经过一段时间和一个或多个步骤，导致资料的化学构造显著变化而损失某些性能〔如完好性、分子量、构造或机械强度〕和/或发生破碎的塑料。降解塑料分类：按照降解方式的不同，可分为光降解、热降解、氧化降解、生物降解以及组合降解塑料等。生物降解塑料的概念解析

3.生物降解塑料：指在自然环境或可控堆肥条件下，可完全被土壤或堆肥中的微生物分解、代谢，释放出二氧化碳和水等的塑料。由于可以完全被环境中的有机质代谢掉，从根本上处理“白色污染〞的问题，因此被全球公以为一种真正绿色的环保资料。生物降解塑料的概念解析

生物降解塑料的概念解析

生物降解塑料的主要种类

生物降解塑料的主要种类

已产业化的生物降解塑料：淀粉基生物降解塑料聚乳酸(PLA)聚丁二酸丁二醇酯(PBS)聚羟基脂肪酸酯〔PHAs〕聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)聚己内酯(PCL)

生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基生物降解塑料淀粉基生物降解塑料表示图1.1淀粉的构造生物降解塑料的性能-淀粉基图3淀粉构造表示图1.2淀粉基生物降解塑料定义：淀粉基生物降解塑料泛指组成中含有淀粉或其衍生物的塑料，以天然淀粉为填充剂和以天然淀粉或其衍生物为共混体系主要成分的塑料都属于此类。1.3运用范围：淀粉价钱低廉，淀粉基资料本钱较低，可用于一次性餐具、注塑玩具、薄膜等领域，但由于淀粉具有很强的吸湿性和脆性，淀粉基资料的运用寿命以及印刷性能都较差，所以淀粉基塑料的运用也遭到很大限制。生物降解塑料的性能-淀粉基

1.4性能特点：在各种环境中都具备完全生物降解才干；淀粉分子降解或灰化后，生成CO2和H2O，不对土壤和空气产生毒害；采取适当的工艺使淀粉热塑性化后可到达用于制造塑料资料所需的机械性能；淀粉是可再生资源，取之不尽，开辟淀粉的利用有利于乡村经济开展；但由于淀粉具有很强的吸湿性和脆性，淀粉基资料的运用寿命以及印刷性能都较差，所以淀粉基塑料的运用也遭到一定限制

生物降解塑料的性能-淀粉基

1.5淀粉基生物降解塑料的开展历程第一代——7%~30%淀粉与聚烯烃〔如PE,PP〕共混物，淀粉降解后留下一个多孔聚合物不能在降解；第二代——≥50%的淀粉以延续相存在，与亲水性聚合物进展活性共混、产生较强的物理和化学作用，有较好的生物降解性，力学性能介于LDPE和HDPE之间；第三代——热塑料淀粉(TPS)、天然淀粉、高直链淀粉或支链淀粉直接挤塑或注塑得到的全淀粉塑料

生物降解塑料的性能-淀粉基

1.6国内外消费淀粉基降解塑料的企业美国Metabolix、意大利Novamont、河北昭和生态科技、武汉华美生态科技、浙江天禾生态科技、浙江华发生态科技、福建泛亚科技、福建百事达生物科技、河北华丹生物降解资料、河南飘安集团、广东上九科技、南京比澳格环保资料等。

生物降解塑料的性能-淀粉基

1.6淀粉基生物降解塑料制品

生物降解塑料的性能-淀粉基

生物降解塑料的性能-淀粉基

生物降解塑料的性能-淀粉基

2.聚乳酸(PLA)2.1聚乳酸(PLA)的制备聚乳酸主要由乳酸直接聚合或丙交酯开环聚合制得，由于丙交酯开环聚合能得到较高的分子量，所以此法为目前最为普遍的消费方法。根据原资料乳酸的手性(左旋L，右旋D)不同，聚乳酸可分为PLLA、PDLA等〔多为PLLA〕。乳酸可以经过玉米淀粉发酵制得，为生物基资料，因此很多时候称PLA为“玉米塑料〞。生物降解塑料的性能-PLA

2.2聚乳酸(PLA)的循环生物降解塑料的性能-PLAPLA循环表示图

2.3PLA的消费流程生物降解塑料的性能-PLA

2.4PLA的特性：PLA为结晶型聚合物，密度1.25g/cmcm3，熔点为185℃，机械强度高(拉伸强度为60MPa)，硬度高(洛氏115)；生物相容性好，透明性高；产能较大(15万t/a)，本钱较低(2.2万元/t左右)；然而其最大的缺陷是热变形温度(HDT)过低(只需55℃)、脆性较大(断裂伸长率＜10%)、制品易变形，达不到运输要求〔＞60℃〕，大大限制了其广泛运用。生物降解塑料的性能-PLA

2.5国内外消费企业世界上产能最大PLA消费企业为NatureWorkshop(CargillDow-帝人组成)，产能14万t/a，有注塑级、挤出级、片材级、纺纤级、吹瓶级以及双向拉伸薄膜级等。我国浙江海正生物资料和长春运用化学研讨所协作开发PLA，已胜利建立5000t/a的消费线，但牌号较少；上海同杰良与同济大学协作开发PLA，已建成500t/a的消费线；江苏九鼎集团和深圳光华伟业正扩建万吨级厂。其他的规模较小，缺乏竞争力。生物降解塑料的性能-PLA

2.6

国际市场上的主要PLA种类:(1)CargillDow公司—ECOPLA，消费才干为14万t/年。

(2)日本三井化学公司—LACEA，消费才干500t/年。

(3)日本岛津制造所—LACTY，主要消费聚乳酸薄膜。消费才干1000t/年。(4)大日本油墨与化学工业公司—CPLA，消费才干1000t/年。(5)

美国Chronopol公司—

HEPLON，消费才干2000t/年。

生物降解塑料的性能-PLA

2.7PLA运用生物降解塑料的性能-PLA

PLA除作为包装资料以外，可用于医用缝合线(无须拆线)、药物控释载体(减少给药次数和给药量)，骨科内固定资料(防止了二次手术)，组织工程支架等。2.8PLA的制品

生物降解塑料的性能-PLA

生物降解塑料的性能-PLA

生物降解塑料的性能-PLA

2.生物降解塑料的性能-PLA

3.聚羟基脂肪酸酯〔PHAs〕PHAs为聚羟基脂肪酸酯系列生物降解塑料，在细菌体内合成。经过对PHAs合成酶及细菌的基因改造，可使PHAs的构造、分子量以及合效果率等发生改动，从而得到不同性能的PHAs资料。目前开发的PHAs资料有聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚(3/4羟基丁酸酯)(P3/4HB)共聚物、聚羟基己酸酯(PHHx)以及聚(羟基丁酸-戊酸酯)(PHBV)共聚物等。生物降解塑料的性能-PHAs

3.1PHAs的构造与性能PHAs随构造或组成不同，理化特性各异。普通为白色粉末状结晶型聚合物；熔点145～175℃,热变形温度高〔105℃);机械强度高，硬度高。具有非线性光学性、压电性和优良的气体阻隔性能。缺陷：加工温度范围很窄、热稳定性很差；脆性很大；二次结晶景象严重。本钱很高〔4万～5万元/t〕。生物降解塑料的性能-PHAs

3.2PHAs的产业链生物降解塑料的性能-PHAs

3.3国内外消费企业日本理化研讨所(RIKEN)、韩国KAIST研讨院、美国的Metabolix和TEpha都在积极进展研讨和产业化。宁波天安生物资料与中科院协作开发的PHBV曾经建成2000t/a的消费线，目前正在筹建年产2万t的消费线，其PHBV与巴斯夫的Ecoflex共混制得的ENMAT资料，抑制了PHBV脆性和加工困难的问题，但其本钱很高。生物降解塑料的性能-PHAs

天津国韵生物资料已建成年产1万t的P(3/4HB)消费线、除此之外，深圳意克曼生物科技、山东鲁抗集团、广东联亿生物公司以及江苏南天集团也与清华大学、汕头大学等高校协作，正在建立PHAs中试消费线。

生物降解塑料的性能-PHAs

生物降解塑料的性能-PHAs

3.4PHAs的运用生物医用资料、药物释放包裹微球、包装资料、建筑资料、压电资料、保鲜资料、粘合资料、喷涂资料和衣料、器具类资料、电子产品等。

生物降解塑料的性能-PHAs

生物降解塑料的性能-PHAs

生物降解塑料的性能-PHAs

4.聚丁二酸丁二醇酯〔PBS〕4.1PBS的制备生物降解塑料的性能-PBS

4.2PBS的性能PBS为一种典型的结晶型脂肪族聚酯，聚合物，密度为1.26g/cm3,熔点为115℃；机械强度较高(40～45MPa)，韧性好(断裂伸长率＞400%)；热变形温度高(85℃)，制品可耐100℃的热水；硬度较高(洛氏95)；加工温度范围宽。在目前产业化的生物降解塑料中，PBS的综合性能最为优良。生物降解塑料的性能-PBS

4.3国内外消费企业我国的PBS产业化走在世界前列。安庆和兴化工有限责任公司与清华大学协作建立了1万t/a的PBS消费线并投产，成为目前全球PBS产能最大的企业；日本三菱消费的PBS本钱较高，产能较小；日本昭和采用扩连法消费PBS，由于扩链剂的缘由，较少运用于食品领域，产能较小；德国巴斯夫消费的PBS类共聚酯Ecoflex，本钱过高〔5万～6万t/a〕，较多用于吹塑薄膜；我国杭州鑫富药业和广州金发科技股份开场了PBS产业化工程。生物降解塑料的性能-PBS

4.4PBS的运用与其它生物降解塑料相比，PBS力学性能非常优良，接近PP和ABS塑料。可用于包装、餐具、化装品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释资料、生物医用高分子资料等领域。PBS综合性能优良，性价比合理，具有良好的运用推行前景。生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能-PBS

生物降解塑料的性能比较

生物资料、医用资料日常用品：包装资料〔薄膜、购物袋、渣滓袋、片材〕、餐具、玩具、纤维办公用品〔文具等〕宾馆用品〔一次性器具〕工业包装〔薄膜和注射制品〕农用资料〔管件、棚膜、地膜等〕生物降解塑料的运用

医用资料生物降解塑料的运用

生物资料生物降解塑料的运用

日常用品-薄膜：生物降解塑料的运用

生物降解塑料的运用日常用品-片材

生物降解塑料的运用日常用品-注射品

生物降解塑料的运用日常用品-模压品

生物降解塑料的运用日常用品-模压品

生物降解塑料的运用酒店用品

生物降解塑料的运用

生物降解塑料的现状目前，生物降解塑料的市场主要在美国和欧洲。据估计，美国对生物降解塑料的需求量将以每年超越25%的速度增长，到2021年需求量将超越32万t，其市场价值将到达8.45亿美圆。虽然2007年生物降解塑料在热塑性塑料总需求量中所占的比例缺乏0.5%，但其宏大的增长潜力曾经显现出来。2021年欧盟对完全生物降解塑料的用量为10万t，年增长速度为20%，生物降解塑料需求量占通用塑料的5%～10%；估计到2020年，欧盟生物降解塑料需求量将到达500万t。

生物降解塑料的现状据中国塑协降解塑料专业委员会统计，我国2003年生物降解塑料的用量约15kt，其中非淀粉基的生物降解塑料约1kt；2007年实践消费量约30kt，国外进口10kt，出口30kt。2021年，我国生物降解塑料总产能已到达250kt左右。不久的未来中国将成为生物降解塑料最大的消费基地和消费市场。

生物降解塑料的现状

PLA是目前应用最为广泛的生物降解塑料。由于其稳定性较好，同时在自然界中可以堆肥降解，欧美以及日本的众多企业都加大了对PLA塑料的研发和消费，美国的Natureworks处于领先位置，拥有14万吨的产能，德国的巴斯夫集团、日本的三井株式会社以及荷兰的普拉克集团都有超越万吨的PLA产能。中国目前浙江海正生物科技集团和广州金发科技公司分别拥有5000吨左右的PLA产能，在国内的PLA的消费商中具有较强的实力。

生物降解塑料的现状

淀粉基降解塑料是较早的生物降解塑料，相比PLA降解塑料而言，消费工艺较为简单，全球主要的消费商包括意大利的Novamont公司，拥有7.5万吨的产能，德国的Biotec公司、美国的Cereplast公司、日本的玉米淀粉株式会社等都是这个行业的典型代表。中国国内的代表性公司主要有武汉华美环保科技、中京科林新资料等。

生物降解塑料的现状

PHA降解塑料是生物降解塑料中性能最为优良的，同时由于其本钱较高，消费工艺较为复杂，目前还处于市场起步阶段。2021年全球的PHA的产能还不到8万吨，而其中美国的Metabolix公司有大约5万吨的产能，占据了市场上的60%以上。中国企业在PHA的消费工艺和研发上同样走得较为靠前，天津国韵生物科技拥有1万吨的PHA产能，宁波天安拥有2000吨的产能，深圳意可曼生物科技有5000吨的产能。日本的Kaneka公司，巴西的PHBIndustrial公司也是PHA行业的典型代表，这些公司都是PHA行业的推进者，虽然目前来说PHA的运用较为局限，导致Metabolix每年的实践销售量还不超越100吨，但是随着未来下游运用的逐渐拓展，尤其是在薄膜包装，农膜，食用餐具，无纺布等行业应用的进一步成熟，PHA的市场潜力宏大。

生物降解塑料的现状

生物降解塑料的开展