生物基高分子材料课件

Dupont, Executive vice president and Chief innovation officer.
Arkema, Vice president, research and de3velopment.
ExxonMobil, Global intermediates technology manager.
塑料：2010年成为世界第一大生产和消费国。2011年表观消 费量达7400万吨（进口35%）。
8000 7000
7400
6000
5000
4000
3329
3000
1726
2000
872
864
1000
2 0 3 10 3 3 5
表观消费
生产
4800
进口
2600
0 1999
2005
2011
面对挑战，高分子材料如何做贡献？
1211.6 780.4 104.9
2001
266.5 2011
2011年三大合成材料产量 8161万吨
我国高分子材料消费快速增长
合成纤维：早已是世界最大的生产和消费国。2011年，合成 纤维原料表观消费量3223万吨（进口45%）。
合成橡胶：从2009年开始成为世界最大的生产和消费国。 2011年消费382万吨（进口38%）。
木塑复合材料制造工艺
木粉
塑料
木塑复合材料
挤出成型
木塑复合材料应用 木塑托盘、包装箱等包装制品 铺板、铺梁等仓储制品 室外栈道、凉亭、坐椅等城建用品 房屋、地板、建筑模板等建材用品 汽车内装饰、管材等其他产品
注塑成型 技术难点
木塑复合材料市场信息
工艺配方 加工工艺 改善复合界面相容性的方法 界面融合剂处理 木粉/木纤维表面进行预处理
高分子材料可以作出很大的贡献。
路在何方？材料创新
1. 隔热、保温材料（美国48% 能源，加热、制冷和照明）
2. 海水淡化的反渗透膜 3. 太阳能电池用材料 4. 克服“魔三角”的轮胎胎
面胶材料 5. 合成润滑油 6. 无双酚A的食品包装用塑料
材料
7. 生物基高分子材料
8. 高温橡胶 9. 电动汽车用材料
• 目前地球上每年通过光合作用产生的有机物大概 有2200亿吨。 • 多糖和蛋白质等均为化学纤维的重要原料。
天然蛋白质
大豆蛋白、蓖麻蛋白、玉米蛋白、花生蛋白等 牛奶蛋白、蚕丝蛋白、胶原蛋白等
天然多糖 纤维素、淀粉、甲壳素、海藻酸、木质素等
可再生天然高分 子材料总量每年 超过100万亿吨
石蜡Wa，x =~1122u个nit重s 复单元
n
聚Po乙lye烯thy，len~e 4=04000,000重0 u复nits单元
高分子材料
高分子材料主要包括塑料、橡胶和纤维三大材料， 还包括涂料、胶粘剂和高分子基复合材料等。
高分子材料体积消费量早已超过钢材。其中塑料 是消费量最大的高分子材料，2007年全世界共消 费2.6亿吨塑料，约是钢材体积消费量的1.5倍。
人类面临的挑战：资源（水、能源等）、粮食、医疗与健康 等等。
能源：世界70亿人，12亿人在发达国家，目前40亿人在搞工 业化。世界人均消费石油17桶/年，美国30桶，中国3桶多。 按照西方过去的发展模式，世界石油需求会增加很快，无法 满足。
必须创造新的发展模式，寻找新的替代能源。
为给新模式和新能源发展更充裕的时间，我们目前必须开发 节能技术（同时减排）。“未来30年最大的新能源就是节约 能源”。
纤维素 每年光合作 用产量1000
亿吨
>
有史以来人类所发 现石油资源总量
甲壳素 每年生物合
成量 100亿吨
淀粉 “取之不尽”
生物质
O2
光合作用
CO2 H2O
微生物合成 化学合成
微生物
消化
2008年4月16日
加工
生物可降解塑料
消化
微生物
降解
酶
生物基高分子材料
韦尔奇：绿色可以赢利 （Green is green）
4
高分子材料在日常生产中发挥了重要作用
塑料是汽车工业的重要原材料
目前已占轿车总重量 的20％！
聚丙烯是汽车 塑料中用量最
大的品种
40Kg/辆
塑料是汽车工业的重要原材料
汽车用塑料内饰件
3D打印技术
碳材料
富勒烯C60，Fullerene C60
碳纳米管，Carbon Nanotube
石墨烯，Graphene
石墨块，Graphite Block
我国高分子材料产业的发展
1、快速增长，产量和消费量均为世界第一
6000
图表标题
5000
4798
橡胶
4000
纤维
3000
3096.4
塑料
2000
1000 0
12.5 38.5 91.6 1981
33.8 167 283.7 1991
1981年三大合成材料产量 142万吨
如何赢利
肥料
收获 植物
碾压
生物基复合材料
化学品
发酵 气化 其他
提炼
◎生物气、沼气、燃料 ◎生物塑料 ◎化学品
精炼
中间产物
生物油
燃料
甘油
◎燃料 ◎化学品 ◎涂料 ◎粘接剂 ◎发泡材料
◎食物 ◎洗涤用品 ◎化妆品
生物基塑胶材料研发
木塑复合材料（Wood-plastic Composites，简称WPC）是以植物纤维为主要原料，与塑料合成的一种复合材料。是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合 材料，主要以废旧塑料和树枝树杈、稻壳、农业秸秆等植物纤维为原材料，制成的产品广泛用于包装、园林、运输、建筑、家装、车船内饰等场所。其融 合了“木”与“塑”的双重优点，具有环保、防水、耐腐、防虫、阻燃、可循环利用等多项优势，是一种极具发展前途的“低碳、绿色、可循环”材料。
生物基高分子材料
叶海木 2013-10-24
内容
高分子材料 生物基高分子材料
什么是高分子？
在结构上由许多个实际或概念上的低分子量分子结构作为重复单元 组成的高分子量分子。其分子量通常在104 g/mol以上。
பைடு நூலகம்
CH2 CH2 Ethylene 1 unit
汽G油as，olin4e个= 4重un复its单元
Eastman, Senior vice president and chief technology officer.
Styron, President and CEO.
Dow, Vice president, research and development, Advanced Materials Division.