今日生物降解包材的论点及发展分析三

生物降解包材的论点及发展分析三

5.脂族聚酯和聚酯酰胺

在通用型塑料中广泛应用的品种是PET和PBT，它们都是由石油化工原料制备的，而且不能进行生物降解。而60年代以后人们发现脂族聚酯可以进行生物降解。 正确地选择二元羧酸和二元醇(或内酯)可以合成完全的脂族聚酯，同时要考虑这类聚酯可用性，其融熔温度要高于80℃，对结晶温度要加强限制。聚丁二酸丁烯酯(PBS)的熔点为114℃，在75℃下结晶，用吹塑法制备的薄膜机械力学性能与低密度聚乙烯相似。在己二酸参与共聚下，可制备PBSA共聚物，由于降低了结晶度，从而提高了降解速率，但是结晶温度低也存在不利之处。PBS和PBSA都是由日本电工开发并投放市场，牌号为Bionlle。 聚酰胺中尼龙6和尼龙66都已大规模生产，它们与PET一样，半结晶性的聚酰胺降解的速度是非常缓慢的。但是聚酯酰胺分子中有一定数量的酯组分，并有酰胺组分无规地分布于其中，其中酯类组成是具有生物降解性的。ε-己内酰胺共聚物(ε-己内酰胺60%)，熔融温度与低密度聚乙烯相似，适合制造薄膜。六甲基二胺、己二酸、丁二醇和二乙基乙二醇的共聚体(酰胺含量40wt%)比较坚硬，适合制造注塑可见夹具在实验机中的重要部件如花盆、一次性餐具以及旭化成(中国)投资有限公司与常熟新材料产业园举行项目签字仪式纤维。因石油化学品也可以合成类似PBS和PBSA的脂类聚酯，这些聚合物可以通过德国标准测试方法DINV54900，属于可生物降解聚合物。 拜耳公司年就以BAK品牌出售聚酯酰胺，由于成本高，以石油为基础的聚合物生物降解性差。由于德国可再生资源制造的材料立法问题等，导致该公司放弃了此业务。

6.关于脂类-环类聚酯

许多公司近来都有用己二酸和对苯二甲酸与丁二醇合成的共聚聚酯上市(巴斯夫的Ecofiex，杜邦的Biomax，伊斯曼化学的Easter Bio)。与传统的对苯二甲酸共聚物(PET和PBT)相比，这类脂类-环类共聚聚酯可以生物降解，但其链的刚度比完全是脂类聚酯增大。所用的单体都是由石油化工路线制造。 Ec1般情况下都是加高oflex是一种无序共聚物，含有等量的己二酸和对苯二甲酸。玻璃转化温度约为-30℃，熔点为℃。这种软性热塑性塑料的物理机械性能类似低密度聚乙烯，可以用LDPE常用加工设备进行加工。此材料作为可分解性包装薄膜上市，可作农用薄膜，也可作为发泡淀粉和纸制食品容器的憎水性保护涂层以及共混物料。含有较高TPA组分的共聚体适合制作纤维。Ecoflex目前由巴斯夫的1家中试厂生产，年产量8000t，它也可通过德国DI-NV5400标准，被认为具有生物降解性。其完全水解成单体的可能正在考察之中，期望可进一步完成代谢过程成为CO2和水。 2002年有报道，用钴催化交替共聚，用CO和环氧丙烷合成可生物降解的聚羟基丁酸酯(PHB)，可以得到分子量为5×10^4gmol-1聚合物，目前尚待将此工艺放大，达到工业化规模。但是此成果表明，通过新的反应以在经典的石油化学品基础上转向微生物合成PHB。

7.关于降解性和原料基础的争论

生物降解材料的原料可以用可再生资源，也可以在石油化学基础上进行合成。究竟用哪种原料更为合理，是当前学术界和产业界争论的一个问题。 从商业角度看，价格是取得成功的主要因素。虽然消费者可能愿意为可生物降解的包装物多付一些钱，但是这种意愿是非常有限的。当前，各种消费品都宣称具有生态效益，不论确实与否，都不会使人们愿意为此增加支出。聚合物树脂价格常是原料成本生产规模经济性和营销战略等的直接反映。当前的定价没有任何指导性意义。

Ecoflex是在8000t/a中试装量上生产的，当前售价3.1欧元/kg，进入了工程塑料价格范围。CargilDow生产的PLA，规模较大，当前可以低于2.2欧元/kg价出售。而过去几年中，PET价在.5欧元/kg间浮动，聚乙烯的现价约为0.8欧元/kg。生物降解聚酯(用可再生资源制造)首先应以接近通用塑料的价格出售。要在立法上施加影响，例如，德国为生物降解垃圾为由强制性降低可生物降解材料的抛弃费用(德国城市中垃圾分类收集)，体现其比常规塑料的优惠。

当然，目前这种分类收集可再生资源产品垃圾的生态效益尚有争论之处。 PLA是一个可以考虑从原料到产品直至用后废弃能进行闭式循环的实例。但是，这种循环并未将所用的肥料和农药生产、原料和中间体运输和工艺加工等方面所用的能量考虑在内。据计算，从C该基地建成达产后O2和水制造成聚合物过程中，约需耗能57MJ(相当量的矿物燃料)。而生产1kgPET或LDPE需要耗能80MJ(相当于2kg原油)，其中一半是作为原料进口产品。PLA合成中形成的CO2量大于PET或LDPE合成中的，大致可相当于生物质光且揉皱—平复1000次其性能也不产生明显下降合作它属于开环控制系统用中用作原料的消耗。因此，从总体平衡观点看，用微生物生产的PHB不优于当前用其它技术生产的产品。 要考虑聚合物的全生命周期，它的分解是逐渐进行，并非是最为有益的，焚烧可提供能源，但放出相当的CO2，而埋于地下却无CO2释出(有机垃圾发酵可产生甲烷，作为能源，具有较好的能量平衡，但尚不普遍应用)。

通过将可再生资源产生的废弃物埋入地下以改善全球CO2平衡是一个具有争论性的建议，虽然它们可以降解，但降解速度很慢，毕竟是个值得注意的问题。 尽管可再生资源制造的生物降解材料能提供一定的生态效益，但它本身还不能作为“绿色”产品。对聚合物合成来说，提供能源的燃料比作为原料的资源更具有决定性意义，如果在总体能源需求中，大部分可以由非矿物性资源提供，如风能，太阳能或水力以及尚有争论的核能，用可再生资源制造的聚合物就可能在与石油化学聚合物比较中具有优势。

Cargil Dow已经宣布，将在未来的PLA生产中应用风能，而且用植物废料，如桔杆和叶片等代替玉米，从而提高其生态与经济平衡中的优势。这些废料中含有纤维素和半纤维素，可作原料。木质素则可焚烧产生能源。 从社会总体层次看，必须在温室气体排放，农药造成的环境污染，油气生产污染，废弃物分解或埋入地下垃圾分解所释放出污染源，耕地减少以及不想多支出的意愿等不同因素之间进行平衡。现在有些国家，如欧盟已经建立了非常完备的管理体系，提供了严格的框架设想。 不论上述各种考虑如何，过去10年中生物降解材料开发取得进展，在一些严格要求生物降解性的应用中占据了自己的地位，前述的数种聚合物已经作为可分解包装袋和农膜得到大量应用。而且，新型聚合物，PLA和脂链类一环链类聚酯也已超越了降解度和原料的限制，以其各种良好性能而取得具有吸引力的材料地位。