并非所有塑料都叫生物塑料
發(fā)布時間：2014-07-23 新聞來源：一覽塑料英才網(wǎng)
生物塑料中實用化進展最快的是PLA。PLA是由乳酸化學聚合而成的，而乳酸是利用乳酸菌使糖分發(fā)酵形成。
目前通常是以玉米、甘薯等含有大量淀粉的作物為原料，從中提取糖分來制備PLA。不過，目前業(yè)界還在研究從不可食用資源——纖維素中高效提取糖分的技術(shù)，將來還有望以纖維素為原料生產(chǎn)PLA。
以前，PLA存在遇水易分解，耐熱性、阻燃性、抗沖擊性及成型性較差等課題。不過，通過與PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、PC等其他聚合物合金化、加入添加劑及纖維、采用“立體復合構(gòu)造”這些方法，便可解決上述課題。
以前，PLA存在遇水易分解，耐熱性、阻燃性、抗沖擊性及成型性較差等課題。不過，通過與PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、PC等其他聚合物合金化、加入添加劑及纖維、采用“立體復合構(gòu)造”這些方法，便可解決上述課題。
1932年，杜邦公司著名的高分子化學家Carothers在真空條件下加熱乳酸得到了低分子質(zhì)量的聚乳酸。國外聚乳酸技術(shù)的開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)得到了突破性進展，現(xiàn)在市場上的PLA纖維及其原料大部分來源于美國、日本和德國。PLA作為生物醫(yī)療材料的應用早在30年前就已經(jīng)開始，但是作為工業(yè)高分子材料的應用卻是在20世紀90年代中期美國的Gargill公司向市場大規(guī)模提供了性能穩(wěn)定且廉價的PLA樹脂時候才全面展開的。
現(xiàn)在，PLA材料的應用已經(jīng)由最初的包裝材料等短期使用周期商品和用后回收困難的商品發(fā)展到農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)、土木建筑業(yè)、日常生活品等具有較長使用周期，甚至用作汽車、電子電器領(lǐng)域等高性能的耐久性商品。開發(fā)的品種充分利用PLA的特性，生產(chǎn)出了PLA纖維、塑料、涂料及粘合劑等。
現(xiàn)在，PLA材料的應用已經(jīng)由最初的包裝材料等短期使用周期商品和用后回收困難的商品發(fā)展到農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)、土木建筑業(yè)、日常生活品等具有較長使用周期，甚至用作汽車、電子電器領(lǐng)域等高性能的耐久性商品。開發(fā)的品種充分利用PLA的特性，生產(chǎn)出了PLA纖維、塑料、涂料及粘合劑等。
以PLA為代表的生物降解高分子及生物基高分子的應用和發(fā)展可以分為三個階段：
非可食性樹脂的開發(fā)也在穩(wěn)步推進
以植物為原料的生物塑料作為有助于緩解石油資源緊張及防止地球變暖的新材料而備受關(guān)注。目前，生物塑料已實現(xiàn)與石油類塑料同等性能，在食品包裝容器、薄膜及纖維等領(lǐng)域的用途不斷擴大。
與食品包裝容器相比，電子等耐用產(chǎn)品采用生物塑料的進展卻十分緩慢，這是因為電子產(chǎn)品在耐久性等性能方面的要求更為嚴格所致。過去各公司曾競相在手機及個人電腦等產(chǎn)品中使用生物塑料，但最近卻很少聽到采用生物塑料的事例。
近來生物塑料的性能已快速提高。以聚乳酸為基礎(chǔ)的生物塑料在耐劃傷性、耐光性及抗菌性等方面均達到了高于傳統(tǒng)石油類塑料的水平。其中，作為阻燃劑添加的氫氧化鋁所具備的高硬度對耐劃傷性作出了很大貢獻。
而且，為了應對未來的糧食問題，生物塑料的原料也從食用原料改為非食用原料。使用頗有前途的非食用原料——纖維素制造生物塑料的研究目前已有了成果。以纖維素為原料的生物塑料在耐熱性及彎曲性等方面的特性也都超過了石油類塑料。成本方面，可大幅削減生產(chǎn)所需能源的研究也在進行之中。
日本造紙企業(yè)擁有出色的纖維素生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備。IT化等原因?qū)е录垙埖男枨蟛粩嘞陆�，但是可以把這些技術(shù)和設備用在生物塑料上。
經(jīng)過特性和成本方面的改進，生物塑料被采用的機會也越來越多。
與食品包裝容器相比，電子等耐用產(chǎn)品采用生物塑料的進展卻十分緩慢，這是因為電子產(chǎn)品在耐久性等性能方面的要求更為嚴格所致。過去各公司曾競相在手機及個人電腦等產(chǎn)品中使用生物塑料，但最近卻很少聽到采用生物塑料的事例。
近來生物塑料的性能已快速提高。以聚乳酸為基礎(chǔ)的生物塑料在耐劃傷性、耐光性及抗菌性等方面均達到了高于傳統(tǒng)石油類塑料的水平。其中，作為阻燃劑添加的氫氧化鋁所具備的高硬度對耐劃傷性作出了很大貢獻。
而且，為了應對未來的糧食問題，生物塑料的原料也從食用原料改為非食用原料。使用頗有前途的非食用原料——纖維素制造生物塑料的研究目前已有了成果。以纖維素為原料的生物塑料在耐熱性及彎曲性等方面的特性也都超過了石油類塑料。成本方面，可大幅削減生產(chǎn)所需能源的研究也在進行之中。
日本造紙企業(yè)擁有出色的纖維素生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設備。IT化等原因?qū)е录垙埖男枨蟛粩嘞陆�，但是可以把這些技術(shù)和設備用在生物塑料上。
經(jīng)過特性和成本方面的改進，生物塑料被采用的機會也越來越多。
將比石油塑料更便宜
價格高曾是生物塑料商品化時的一大障礙。 以植物為原料制備出來的生物塑料是一種碳中和材料，即便燃燒，也不會增加大氣中實際的二氧化碳量，而且還有助于節(jié)約石油資源。隨著人們環(huán)保意識的提高，生物塑料從2000年代開始慢慢普及，但因其居高不下的價格，并未廣泛滲透到社會中。不過在最近，隨著量產(chǎn)技術(shù)開發(fā)活動的推進，比以石油為原料的塑料更便宜的植物塑料原料逐漸開始商品化。
利用酵母菌的力量簡化工序
三井物產(chǎn)決定與2009年入股的加拿大生物風險企業(yè)BioAmber合作，量產(chǎn)以植物為原料的琥珀酸。琥珀酸此前一直是以石油產(chǎn)品為原料，作為隔熱材料和粘合劑等原料之一使用。其中，具有代表性的用途是作為聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的原料，PBS是一種具有可被自然界中的微生物分解的“生物可降解性”的塑料。
生物琥珀酸的制備方法是，使從玉米中提取的糖分（葡萄糖）在菌類的作用下發(fā)酵。與利用原油制造相比工序更少，因此可低成本制造。
利用酵母菌的力量簡化工序
三井物產(chǎn)決定與2009年入股的加拿大生物風險企業(yè)BioAmber合作，量產(chǎn)以植物為原料的琥珀酸。琥珀酸此前一直是以石油產(chǎn)品為原料，作為隔熱材料和粘合劑等原料之一使用。其中，具有代表性的用途是作為聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的原料，PBS是一種具有可被自然界中的微生物分解的“生物可降解性”的塑料。
生物琥珀酸的制備方法是，使從玉米中提取的糖分（葡萄糖）在菌類的作用下發(fā)酵。與利用原油制造相比工序更少，因此可低成本制造。
三井物產(chǎn)生物化學事業(yè)室主任荒木英知說：“人們肯花高價錢購買環(huán)境負荷低的生物原料的時代結(jié)束了�，F(xiàn)在做業(yè)務的前提是發(fā)揮‘植物提取’特有的優(yōu)勢”。
從2003年開始開展生物可降解塑料PBS業(yè)務的三菱化學將于2015年在泰國啟動年產(chǎn)能為2萬噸的PBS生產(chǎn)設備。此前一直使用從石油中提取的琥珀酸作為原料，而今后將采用三井物產(chǎn)的生物琥珀酸。
從2003年開始開展生物可降解塑料PBS業(yè)務的三菱化學將于2015年在泰國啟動年產(chǎn)能為2萬噸的PBS生產(chǎn)設備。此前一直使用從石油中提取的琥珀酸作為原料，而今后將采用三井物產(chǎn)的生物琥珀酸。
發(fā)展前景
全球生物塑料市場將快速增長：由Helmut Kaiser顧問公司完成的一個有關(guān)生物塑料市場的報告指出，全球生物塑料市場將快速增長，預計年均增速可達8%-10%，將由2007年的10億美元增加到2020年時的100億美元。在汽車和電子行業(yè)的新應用將推動生物塑料需求的增長，雖然包裝仍將占主導市場地位，預計它的份額將由2007年的65%下降2025年的40%。到2025年，亞洲將是生物塑料市場市場的領(lǐng)導者，約占32%的市場份額，其次是歐洲占到31%，美國占28%。亞洲將占據(jù)市場領(lǐng)先地位主要是基于轉(zhuǎn)基因植物將得到快速發(fā)展。2007年，生物塑料約占塑料市場的10%-15%，預計到2020年將達到25%-30%。主要將得益于生物塑料技術(shù)性能的改進，技術(shù)創(chuàng)新將拓展在汽車，醫(yī)療和電子行業(yè)的應用。
生物塑料不僅對環(huán)境友好，其對肌體的適應性也非常好，可望用于生產(chǎn)可被肌體吸收的術(shù)后縫合線等醫(yī)用產(chǎn)品。生物塑料可以說是環(huán)保材料的代表，今后將在價格和功能兩方面完成進化。
日本政府為推進生物塑料等可再生資源的使用出臺了《生物技術(shù)戰(zhàn)略大綱》和《生物質(zhì)日本綜合戰(zhàn)略》，其中提到，擴大生物塑料的使用是一項重要課題�！渡锛夹g(shù)戰(zhàn)略大綱》設定的政策目標是，到2010年，20%的塑料要用可再生資源制造。
生物塑料不僅對環(huán)境友好，其對肌體的適應性也非常好，可望用于生產(chǎn)可被肌體吸收的術(shù)后縫合線等醫(yī)用產(chǎn)品。生物塑料可以說是環(huán)保材料的代表，今后將在價格和功能兩方面完成進化。
日本政府為推進生物塑料等可再生資源的使用出臺了《生物技術(shù)戰(zhàn)略大綱》和《生物質(zhì)日本綜合戰(zhàn)略》，其中提到，擴大生物塑料的使用是一項重要課題�！渡锛夹g(shù)戰(zhàn)略大綱》設定的政策目標是，到2010年，20%的塑料要用可再生資源制造。
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