生物降解包装材料的现状与发展课件.ppt
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- 生物降解 包装材料 现状 发展 课件
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1、生物降解塑料的现状与发展生物降解塑料的现状与发展报告内容报告内容 生物降解塑料的研究背景生物降解塑料的研究背景 生物降解塑料概念解析生物降解塑料概念解析 生物降解塑料的主要品种生物降解塑料的主要品种 典型生物降解塑料的性能典型生物降解塑料的性能 生物降解塑料的应用生物降解塑料的应用 生物降解塑料的现状生物降解塑料的现状 生物降解塑料的发展生物降解塑料的发展生物降解塑料的研究背景生物降解塑料的研究背景 近几十年来,人类大肆开采并过度近几十年来,人类大肆开采并过度消耗石油等短期内不可再生的资源,使消耗石油等短期内不可再生的资源,使全球的石油资源供给日趋紧张,价格波全球的石油资源供给日趋紧张,价格波
2、动幅度很大,同时使以石油为原料的通动幅度很大,同时使以石油为原料的通用塑料价格波动也很大。塑料已逐步成用塑料价格波动也很大。塑料已逐步成为我们生活中不可或缺的材料,并在以为我们生活中不可或缺的材料,并在以每年每年9.9%9.9%的生产速度增长,而由此所导的生产速度增长,而由此所导致的致的“白色污染白色污染”问题也日益严重,从问题也日益严重,从而在世界范围内引发了人们对而在世界范围内引发了人们对“能源问能源问题题”和和“环境问题环境问题”的深刻反思。的深刻反思。生物降解塑料的研究背景生物降解塑料的研究背景生物降解塑料的研究背景生物降解塑料的研究背景 因此,人们开始寻找并开发一因此,人们开始寻找并
3、开发一些些可持续发展或可生态循环的环境可持续发展或可生态循环的环境友好材料,生物降解塑料当是其中友好材料,生物降解塑料当是其中最为环保、最具有发展前景的绿色最为环保、最具有发展前景的绿色材料之一,也由此形成了一股开发材料之一,也由此形成了一股开发生物降解塑料的热潮。生物降解塑料的热潮。随着这类新随着这类新型材料的不断开发和其应用领域的型材料的不断开发和其应用领域的不断拓宽,它们将会给人类生活带不断拓宽,它们将会给人类生活带来极其深远的影响。来极其深远的影响。1.1.降解塑料:降解塑料:是指在一定条件下,经过是指在一定条件下,经过一段时间和一个或多个步骤,导致材一段时间和一个或多个步骤,导致材料
4、的化学结构显著变化而损失某些性料的化学结构显著变化而损失某些性能(如完整性、分子量、结构或机械能(如完整性、分子量、结构或机械强度)和强度)和/或发生破碎的塑料。或发生破碎的塑料。2.2.降解塑料分类:降解塑料分类:按照降解方式的不同,按照降解方式的不同,可分为光降解、热降解、氧化降解、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。生物降解以及组合降解塑料等。生物降解塑料的概念解析生物降解塑料的概念解析3.3.生物降解塑料:生物降解塑料:指在自然环境或可控堆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,释放出生物分解、代谢
5、,释放出二氧化碳和水二氧化碳和水等的塑料。由于可以完全被环境中的有等的塑料。由于可以完全被环境中的有机质代谢掉,从根本上解决机质代谢掉,从根本上解决“白色污染白色污染”的问题,因此被全球的问题,因此被全球公认为一种真正绿公认为一种真正绿色的环保材料色的环保材料。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概念解析生物降解塑料的概念解析生物降解塑料的主要品种生物降解塑料的主要品种生物降解塑料的主要品种生物降解塑料的主要品种 已产业化已产业化的生物降解塑料:的生物降解塑料:1.1.淀粉基淀粉基生物降解塑料生物降解塑料2.2.聚乳酸聚乳酸(PLA)(PLA)3.3.聚丁二酸丁二醇酯聚丁
6、二酸丁二醇酯(PBS)(PBS)4.4.聚羟基脂肪酸酯聚羟基脂肪酸酯(PHAsPHAs)5.5.聚甲基乙撑碳酸酯聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)(PPC)6.6.聚己内酯聚己内酯(PCL)(PCL)生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基1.1.淀粉基生物降解塑料淀粉基生物降解塑料淀粉基生物降解塑料示意图淀粉基生物降解塑料示意图1.1 1.1 淀粉的结构淀粉的结构生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基 图图3 3 淀粉结构示意图淀粉结构示意图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
7、要成分的塑料都属于此类。1.3 应用范围:淀粉价格低廉,淀粉基材料成本较低,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,淀粉基材料的使用寿命以及印刷性能都较差,所以淀粉基塑料的应用也受到很大限制。生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基1.4 1.4 性能特点:性能特点:在各种环境中都具备完全生物降解能力;在各种环境中都具备完全生物降解能力;淀粉分子降解或灰化后,生成淀粉分子降解或灰化后,生成CO2CO2和和H2OH2O,不对土壤和空气产生毒害;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达采取适当的工艺使淀粉热塑性化后可达到用于制造塑料材料
8、所需的机械性能;到用于制造塑料材料所需的机械性能;淀粉是可再生资源,取之不尽,开拓淀淀粉是可再生资源,取之不尽,开拓淀粉的利用有利于农村经济发展;粉的利用有利于农村经济发展;但由于淀粉具有很强的吸湿性和脆性,淀粉基材料的使用寿命以及印刷性能都较差,所以淀粉基塑料的应用也受到一定限制生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基1.5 1.5 淀粉基生物降解塑料的发展历程淀粉基生物降解塑料的发展历程 第一代第一代 7%30%7%30%淀粉与聚烯烃(如淀粉与聚烯烃(如PE,PPPE,PP)共混物,淀粉降解后留下一个多)共混物,淀粉降解后留下一个多孔聚合物不能在降解;孔聚合物不能在降解;第二代第
9、二代50%50%的淀粉以连续相存在,的淀粉以连续相存在,与亲水性聚合物进行活性共混、产生较与亲水性聚合物进行活性共混、产生较强的物理和化学作用,有较好的生物降强的物理和化学作用,有较好的生物降解性,力学性能介于解性,力学性能介于LDPELDPE和和HDPEHDPE之间;之间;第三代第三代热塑料淀粉热塑料淀粉(TPS)(TPS)、天然淀粉、天然淀粉、高直链淀粉或支链淀粉直接挤塑或注塑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得到的全淀粉塑料生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基1.6 1.6 国内外生产淀粉基降解塑料的企业国内外生产淀粉基降解塑料的企业 美国美国Metabol
10、ixMetabolix、意大利、意大利NovamontNovamont、河北、河北昭和生态科技有限公司、武汉华丽生态昭和生态科技有限公司、武汉华丽生态科技有限公司、浙江天禾生态科技有限科技有限公司、浙江天禾生态科技有限公司、浙江华发生态科技有限公司、福公司、浙江华发生态科技有限公司、福建泛亚科技有限公司、福建百事达生物建泛亚科技有限公司、福建百事达生物科技有限公司、河北华丹生物降解材料科技有限公司、河北华丹生物降解材料有限公司、河南飘安集团、广东上九科有限公司、河南飘安集团、广东上九科技有限公司、南京比澳格环保材料有限技有限公司、南京比澳格环保材料有限公司等。公司等。生物降解塑料的性能生物降解
11、塑料的性能-淀粉基淀粉基1.6 1.6 淀粉基生物降解塑料制品淀粉基生物降解塑料制品生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-淀粉基淀粉基2.2.聚乳酸聚乳酸(PLAPLA)2.1 2.1 聚乳酸聚乳酸(PLA)(PLA)的制备的制备 聚乳酸主要由乳酸直接聚合或丙交酯开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到较高的分子量,所以此法为目前最为普遍的生产方法。根据原材料乳酸的手普遍的生产方法。根据原材料乳酸
12、的手性性(左旋左旋L L,右旋,右旋D)D)不同,聚乳酸可分为不同,聚乳酸可分为PLLAPLLA、PDLAPDLA等(多为等(多为PLLA PLLA)。乳酸可)。乳酸可以通过玉米淀粉发酵制得,为生物基材以通过玉米淀粉发酵制得,为生物基材料,因此很多时候称料,因此很多时候称PLAPLA为为“玉米塑料玉米塑料”。生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-PLA-PLA2.2 2.2 聚乳酸聚乳酸(PLA)(PLA)的循环的循环生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-PLA-PLA PLA循环示意图2.3 PLA2.3 PLA的生产流程的生产流程生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-PLA-PLA2.4
13、PLA2.4 PLA的特性:的特性:PLAPLA为为结晶型结晶型聚合物,聚合物,密度密度1.25g/cm c m31.25g/cm c m3,熔点熔点为为185185,机械,机械强度高强度高(拉伸强度为拉伸强度为60MPa)60MPa),硬度高硬度高(洛氏洛氏115)115);生物相容性好,透明性高;生物相容性好,透明性高;产能较大产能较大(15(15万万t/a)t/a),成本较低成本较低(2.2(2.2万元万元/t/t左右左右);然而其然而其最大的缺点是热变形温度最大的缺点是热变形温度(HDT)(HDT)过低过低(只有只有55)55)、脆性较大脆性较大(断裂伸长率断裂伸长率10%)10%)、
14、制品易变形,达不到运输要求、制品易变形,达不到运输要求(6060),大大限制了其广泛应用。),大大限制了其广泛应用。生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-PLA-PLA2.5 国内外生产企业 世界上产能最大PLA生产企业为Nature Workshop(Cargill Dow-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。我国浙江海正生物材料有限公司和长春应用化学研究所合作开发PLA,已成功建立5000t/a的生产线,但牌号较少;上海同杰良与同济大学合作开发PLA,已建成500t/a的生产线;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
15、,缺乏竞争力。生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-PLA-PLA 2.62.6国际市场上的主要国际市场上的主要PLAPLA品种品种:(1)CargillDow(1)CargillDow公司公司ECOPLAECOPLA,生产能力,生产能力为为1414万万t/t/年。年。(2)(2)日本三井化学公司日本三井化学公司LACEALACEA,生产能,生产能力力500t/500t/年。年。(3)(3)日本岛津制作所日本岛津制作所LACTYLACTY,主要生产,主要生产聚乳酸薄膜。生产能力聚乳酸薄膜。生产能力1000t/1000t/年。年。(4)(4)大日本油墨与化学工业公司大日本油墨与化学工业公司CPL
16、ACPLA,生产能力生产能力1000t/1000t/年。年。(5)(5)美国美国ChronopolChronopol公司公司HEPLONHEPLON,生,生产能力产能力2000t/2000t/年。年。生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-PLA-PLA2.7 PLA 2.7 PLA 应用应用生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-PLA-PLA PLA除作为包装材料以外,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),骨科内固定材料(避免了二次手术),组织工程支架等。2.8 PLA2.8 PLA的制品的制品生物降解塑料的性能生物降解塑料的性能-PLA-PLA生物降解塑料的性能
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