生物降解塑料按制造工藝不同,分為微生物合成降解塑料、化學合成降價塑料、天然 高分子共混降解塑料;根據原材料來源不同,分為生物基生物可降解塑料和石化基生物可降解塑料。
其中,生物基可降解塑料包括聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)等;石化基生物降解塑料是指以化學合成的方法將石化產品單體聚合而得的塑料,如聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)、聚己內酯(PCL),聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、二氧化碳共聚物(PPC)、聚乙醇酸(PGA)等。
不同生物可降解塑料,在現階段的主要應用領域:
(1)、生物基可降解塑料
PLA具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力學性能和易加工性。缺點是降解條件相對苛刻,但由于PLA在生物降解塑料中具有相對較低的成本,因此其消費量居于前列。PLA可以廣泛用于包裝、紡織等行業。
PHA具有良好的生物可降解性和生物相容性,且熔點和強度均高于LDPE,但是其生產成本過高,可達到6-7萬元/噸,因此目前其商品化程度較低,而且,PHA降解速率太快,導致其貯存穩定性較差。PHA可以應用于高端生物醫用材料,如手術縫合線和藥物載體等。
(2)、石油基可降解塑料
PBAT具有較好的延展性、斷裂伸長率。但是其水蒸氣阻隔性和氧氣阻隔性較差。PBAT可以用于餐具、化妝品瓶及藥品瓶的包裝、一次性醫療用品、農用薄膜、農藥及化肥緩釋材料。
PCL的熔點僅為60℃,使用上限溫度低,而且其價格也比較高,為4-4.5萬元/噸,另外其降解速率也較慢。因此,其應用范圍十分受限,產業化程度較低,目前可用于高端生物醫用材料等領域。
PBS具有良好的生物相容性和生物可吸收性,良好的耐熱性能。PBS可以用于包裝薄膜、餐具、發泡包材、日用品瓶、藥品瓶、農用薄膜、農藥及化肥緩釋材料等領域。
PPC的水蒸氣阻隔性和氧氣阻隔性高,它具有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊能力,可單獨用做結構材料,可作為隔氧材料,表面活性劑,陶瓷膠粘劑,熱熔膠等。
PGA的熔點和強度高于LDPE,但拉伸韌性低于LDPE,相比PLA,PGA具有非常優異的強度和氣體阻隔性,其在高性能塑料領域有著較高應用潛力,如高阻氣性包裝材料和工程塑料。
目前,產量最大的兩種降解塑料為PLA和PBS/PBAT,且市場認可度較高,最有望大范圍替代不可降解塑料,用于一次性塑料制品領域。
而對于PHA和PGA來說,目前其生產成本過高,商品化程度較低,且降解速率太快,貯存穩定性較差。但是,考慮到它們具有各自獨特的性能,且成本在未來有望降低,因此其發展前景有待考察。
PPC、PCL等可降解塑料的現有產能和未來預計增加產能均較小,主要原因在于此類可生物降解塑料還處于產業化初級階段,生產技術不成熟,導致市場認可度不高,現階段無法與PLA和PBS/PBAT在替代通用塑料方面形成競爭,而是多用于高端生物醫用材料領域。
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