生物降解高分子材料简介

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绿色 4.2 淀粉基生物降解塑料应用前景
淀粉基生物降解塑料，是淀粉经过改性、接枝反应后与其 他聚合物共混加工而成的一种塑料产品，在工业上可以代替一 般通用塑料等，可以用作包装材料，防震材料，地膜，食品容 器，玩具等。 淀粉基生物降解塑料已有30年的研发历史，是研发历史最 久、技术最成熟、产业化规模最大、市场占有率最高的一种生 物降解塑料。淀粉与PE、PP、PVA、PCL、PLA等聚合物共混粒料 已批量生产。 国外淀粉基塑料产品生产商主要有意大利的Novamont公司、 美国的Warner-Lambert公司和德国的Biotec公司。我国积极研 发并产业化的单位比澳格(南京)环保材料有限公司、广东上九 生物降解塑料有限公司、武汉华丽科技有限公司等。 国内最大的生产厂家是武汉华丽和比澳格(南京)。几个大 型企业均达到年产万吨级生产规模，总产量占到我国生物降解 塑料产量的60%以上，并出口日本、韩国、马来西亚、澳大利亚、 美国欧盟等国家。
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绿色 4.3 聚乳酸生物塑料（PLA）应用前景-1
PLA是以乳酸为原料聚合生成的高分子材料，具有无毒、 无刺激性、强度高、易加工成型和优良的生物相容性等特点， 制品在使用后可完全降解，因此，PLA是一种能真正达到生态和 经济双重效应的生物环保材料，是近年来开发研究最活跃、发 展最快的生物降解塑料。 PLA的力学性能与聚丙烯相似, 同时具有与聚苯乙烯相似 的光泽度、清晰度和加工性, 并提供了比聚烯烃更低温度的可 热合性, 可以采用通用塑料的加工方法如注塑、挤出、吸塑、 吹塑等。 PLA可用于一次性饭盒以及其他各种食品、饮料外包装材 料；适合加工成高附加值薄膜，取代目前易破碎的农用地膜； 在生物医用材料中可用于医用缝合线、药物控释载体、骨科内 固定材料、组织工程支架等。
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绿色 3.2 生物降解塑料竞争格局
目前塑料行业应用最为广泛的降解塑料是PLA聚乳酸塑料， 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塑料的研发和生产，美国的 Natureworks在这个行业处于领先地位，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 都有超过万吨的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 的生产商中具有较强的实力。 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，生产工艺较为简单，成本较低，全球主要的生产商包括 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丽环 保科技有限公司、中京科林新材料有限公司等。
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绿色 3.1 生物降解塑料市场概况
随着人们对环保包装的日益青睐，可降解材料的需求逐渐 增加。2010年全球的可降解塑料市场容量达到了53万吨，2010 年比2009年增长了23.1%。预计全球可降解塑料树脂的需求未来 五年将维持在复合增长率24.9%的水平上增长，到2015年达到 161万吨。 生物降解塑料是降解塑料的重要组成部分，2010年，它占 全球降解塑料市场的约70.0%，总共消费了37万吨。预计未来五 年生物降解塑料市场将会呈现25.8%的复合年均增长率，到2015 年达到117万吨。 世界一流的降解塑料生产商在推动着降解塑料市场的成长。 美国的嘉吉公司附属公司NatureWorks在2006年将其PLA聚乳酸 塑料的产能增加至14万吨，从而导致了市场上可降解塑料的产 能和需求的激增，2006年降解塑料的市场增长率超过了50%。降 解塑料的消费量也受到了2009年全球经济衰退的影响，2009年 降解塑料的增长率下降到6.4%，然而，随着全球经济的复苏， 市场逐步回升，在预测期内，降解塑料市场将稳定增长。
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绿色 1：前言
目录
2：生物降解高分子材料概述
环保 3：生物降解材料市场概况与竞争格局
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4：生物降解材料大规模应用前景
5：聚美公司生物降解高分子材料介绍
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绿色 4.1 生物降解材料大规模应用前景
随着能源涨价以及环境问题的日益凸显，世界范围内可降 解生物材料替代传统石油产品的步伐呈现出逐步加快的趋势， 预计政府还将出台相应的优惠政策和法律法规，鼓励市场应用， 生物降解材料的大规模应用前景乐观。 生物降解材料包括用生物技术直接制取的高分子材料，如 聚羟基脂肪酸酯（PHA）等；用生物技术制取的原料再经聚合得 到的一类材料，如聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、 聚氨基酸等；此外还有淀粉基生物降解塑料、二氧化碳共聚物 脂肪族聚碳酸酯（APC）等。 在众多生物降解材料中，PLA、PHA、PBS是近年来生物材料 研究的热点，连同淀粉基生物降解塑料一起成为当前国际生物 降解塑料的主流技术，目前技术相对成熟、产业化规模较大， 也是市场消费的主要品种。
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绿色 2.3 可降解塑料介绍
根据ISO（国际标准化组织）的定义，可降解塑料是指在 特定的环境条件下可以发生化学结构的显著变化，从而在自然 中降解的塑料。根据降解方式可分为光降解塑料，生物降解塑 料，光/生物降解塑料以及其他降解塑料等，其中光降解塑料是 指在塑料中掺入光敏剂，在日照下逐渐分解的塑料，由于光敏 剂本身具有毒性，目前已经很少应用。 生物降解塑料在微生物的作用下，可完全分解为低分子化 合物的塑料，由于其良好的性能，目前的使用日益广泛。根据 降解塑料的添加剂成分构成，可以将降解塑料分为淀粉基降解 塑料，PBS及PVOH石油基降解塑料，PLA(聚乳酸)降解塑料以及 PHA（聚羟基脂肪酸酯）降解塑料。
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绿色 2.1 传统塑料介绍
塑料是以树脂为主要成分，适当加入（或不加）添加剂 （填料、增塑剂、稳定剂、颜料等），可在一定温度、压力下 塑化成型，而产品最后能在常温下保持形状不变的一类高分子 材料。主的塑料树脂种类有PE（聚乙烯），PP（聚丙烯），PS （聚苯乙烯），PVC（聚氯乙烯），PET（聚对苯二甲酸乙二酯） 等等。 由于塑料材料所具有的良好的自我成型的性能和防腐蚀、 防水以及轻便的特性，使得塑料的应用非常广泛，既可以用在 普通生活物品的包装，又可以应用在工业领域，如汽车零部件、 建筑材料、电子通讯等。2010年，全球塑料树脂的需求量超过 了2.2亿吨，中国的塑料树脂需求量超过了7000万吨，占据了全 球约33%的份额，成为世界上第一大塑料消费国。
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绿色 接上页
PHA降解塑料是生物降解塑料中性能较为优良，但同时由于 其成本较高，生产工艺较为复杂，目前还处于市场起步阶段。 2010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的生产工艺和研发上同样走得较为靠前，天津国韵生物科 技有限公司拥有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限公司有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行业的推动者，虽然目前来说PHA的应用较为局 限，导致Metabolix每年的实际销售量还不超过100吨，但是随 着未来下游应用的逐渐拓展，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的市场潜力巨大。
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6：聚美公司研发团队 6：结束语
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绿色 1：生物降解塑料未来五年年均增长25%以上
随着塑料工业的不断发展，塑料的需求量也不断增大，从而 带来了两方面严重的影响。一方面由于传统塑料是以石油资源为基 础且不易分解，因而产生了大量的不可降解的垃圾，对生态环境造 成严重的污染。如塑料地膜废弃物在土壤中大面积残留，长期积累， 造成土壤板结，影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产。另 一方面由于石油属于不可再生的资源，随着世界经济的发展，对石 油的需求将不断增长，全球将在未来15年内出现石油供应严重不足， 塑料工业将面临资源短缺的局面。 美国著名的增长咨询公司弗若斯特沙利文(Frost&Sullivan) 公司于2011年11月发表研究报告认为，随着人们环保意识的日益加 强以及政府限塑令和可回收法案条例的实施，全球可降解塑料的应 用前景非常广阔，尤其是生物降解塑料，必将逐渐代替传统的不可 降解塑料，获得更大的市场份额。
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绿色 2.2 传统塑料的危害
但是 ，传统塑料在日常生活中的广泛应用对环境污染及 人体健康提出了严峻的挑战。如日常生活中使用的方便袋。在 自然环境中300年内不会分解，埋入地下则会板结土地，使土地 机能退化。废弃的方便袋如被野生动物误食，会直接致其死亡。 随意丢弃会形成白色污染，即使焚化处理也会造成有害物质及 过量CO2的排放。又如由PS发泡而成的食用快餐盒，其在生产过 程中，一般会加入荧光粉等。人们使用后，会直接致癌且造成 白色污染的危害性更大。另外几乎所有的石油基塑料制品在特 定的条件下（如暴晒、加温、烘烤等），都会释放出对环境及 人体有害的物质。故出，开发新型环保且性能应用又与传统塑 料相近的生物降解材料迫在眉睫。
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绿色 2.4 主要的生物降解塑料性能的比较
名称
淀粉基塑料
原材料
玉米，土豆或小 麦以及添加剂 淀粉或从土豆提 取的糖类 葡萄糖通过细菌 发酵
优点
良好的成膜能力；良好的 氧气阻隔特性；与其他生 物塑料相比价格较低 市场接受度高；商业化过 程中；良好的透明度；良 好的拉伸强度
缺点
不够稳定，对水敏感；抗 拉强度低；往往需要混合 石油基础的聚合物来加强 性能，从而不能完全降解 耐热性差；机械性能不强 限制了其应用
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PLA PHA
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不需堆肥就可以完全降解； 成本较高；目前的产业化 不够 性能出色；应用更为广泛 可以加强淀粉基塑料的性 能 优秀的成膜能力；较好的 乳化和粘接性能 依赖石油，对水敏感；在 空气中降解从而限制其应 用范围 依赖石油，对湿度敏感