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可降解塑料的发展现状和趋势(下)

俄罗斯和乌克兰的研究人员成功地研制出了一种可生物降解的聚氨酯(PU)基复合材料。研究人员将微晶纤维素粉末添加到聚氨酯中，纤维素可生物降解，并且能与聚氨酯很好地相容。

拜耳公司开发了淀粉-聚氨酯掺混物，适用于包装和薄膜的制造，可完全生物降解。这种掺混物由天然谷物淀粉与乳化的聚氨酯制取，由含水的淀粉与聚氨酯-聚脲悬浮体在80℃~150℃下生产，过量的水在混合时或在挤压过程被蒸发掉。这种材料可采用注模、吹模和挤出加工，所得掺混物完全生物降解，并具有极好的成膜性和机械性能，甚至在淀粉比例超过90％情况下，聚合物掺混物仍有很好的机械性能。由于采用天然淀粉和工业化的聚氨酯悬浮体，故生产费用较低。

美国Warner-Lawbert公司建立了一套4.5万吨／年的工业化生产线，大规模生产淀粉系列的生物降解塑料，并有3个同等规模的生产线正在建设中。美国杜邦公司和伊士曼公司生产聚酯系列生物降解塑料，商品名分别为“Biomax”和“Faster-Bio”，主要用于家用垃圾袋、餐具、尿布、花盆、农用薄膜等，其产品正在德国市场推广。

美国ECM Biofilms公司开发的ECM母料粒料添加剂，与各种塑料树脂混合后，可使最终产品能够发生生物降解。这种添加剂对环境没有污染，而且能够保持塑料原有的机械特性和使用寿命。

我国可降解塑料的发展现状

近年来我国包装用塑料已超过400万吨，其中难以回收利用的一次性塑料包装约占30％，每年产生的塑料包装废弃物约120万吨、塑料地膜40多万吨，难以回收的一次性塑料日用杂品及不宜回收利用的医用塑料约40万吨。据估计，2005年我国将产生难以回收利用的塑料废弃物350万吨，若部分以可降解塑料替代，则可减轻其对环境的污染程度。

我国从上世纪80年代中期开始可降解塑料的研究工作，美容镜最初主要集中在光降解塑料，但这种添加型的降解塑料在自然环境中并不能全部降解，同时使用性能上也不能满足要求。因此从上世纪80年代末起，我国开始研发生物分解塑料。目前我国生物分解塑料主要集中在植物纤维如秸秆纤维模塑制品、淀粉模塑制品例如，能规模化生产的品种主要为PHBV、棱镜PPC、PVA、PEG、PHA。据统计，我国目前从事降解（2）测定低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度极限σb塑料的企业有100多家，初步形成了产学研相结合的开发体系，建成双螺杆降解母料生产线近100条，年生产能力约10万吨，其中天津丹海公司、吉林金鹰（降解塑料）公司、南京苏石降解树脂公司、深圳绿维塑胶公司、深圳德实利集团公司、海口天人降解塑料公司、惠州环美降解树脂公司、宁夏华西降解树脂制品公司已投产或批量投产，年产量2~3万吨。典型产品有天津丹海公司的淀粉基生物降解产品，用于制得的薄膜中，改性淀粉等可生物降解成分含量达51％以上，其中育苗钵和注塑制品的淀粉含量可达60％~80％。

我国浙江台州市海正集团公司研制成功聚乳酸生物降能塑料，己将进入产业化中试阶段，该公司已掌握了乳酸的发酵、提取、聚合等多项关键技术，计划两年内建成1万吨/年规模生产装置。

上海林达塑胶公司研发的全生物降解母粒也已形成产业规模，中国环境标志产品认证委员会向林达公司颁发了“中国环保标志产品认证证书”。上海林达公司研发的全生物降解母粒，加入聚乙烯中制成的塑料薄膜可降解，且无毒副作用，实现了清洁化生产。据悉，使用该降解母粒后可节约20％的原料，因此薄膜生产企业不会增加成本。上海的家乐福、农工商、华联等大型连锁超市已用上加入降解母粒的塑料袋。

武汉华丽环保科技公司自主研制开发了可塑性淀粉基生物全降解材料。这种材料采用表面疏水处理、超细化等新工艺，并通过添加内增塑剂等，实现了淀粉的可塑性。同时该公司还研制成功了啮合同向平行双螺杆挤出机，可一次性完成内增塑、淀粉结构改性、淀粉接技等反应过程，并且不需要通过原料造粒环节。

我国清华大学通过开展高分子科学、化工和微生物等学科的交叉研究，在世界上成功发展了基因工程法合成可降解聚酯的新方法，并获得了性能优异的新型可降解聚酯3-羟基丁酸与3-羟基己酸的共聚物(PHBHHx)。研究小组建立了合成基因的新技术，发现了4个与合成PHA（聚羟基脂肪酯）相关的4个新基因并存入国际基因库，克隆到了与合成PHA相关的3个新基因。用这些新基因及突变体构建成功合成新型性能PHA的高效微生物表达体系，现正在进行PHA制备的扩大实验，并利用筛选获得的菌株进行了新型PHBHHx合成，在世界上第一个实现PHBHHx工业化生产。

一种利用纳米技术高效催化CO2合成的可降解塑料，由中科院广州化学研究所研制成功。该项目的中试成果已经转让给广州广重企业集团有限公司，共同进行二氧化碳可降解塑料5000吨／年工业化试验，以使该项日尽早实现产业化。据悉，用CO2和环氧丙烷聚合而成的这种可降解塑料，可替代目前市场上广泛使用的快餐包装容器，既解决了CO2所导致的环境问题，又可避免塑料包装使用中产生的“白色污染”。我国广州化学所研究开发的此项技术是采用CO2和环氧丙烷在纳米负载催化剂的作用下进行共聚，在一定的温度和压强下，生产出全降解塑料：聚碳酸酯。在催化剂方面，该技术创新性地制备了具有自主知识产权的多种担载羧酸锌类催化剂。该催化体系成本低、使用安全、制备简单，适合工业化规模生产应用。该项目建立了500L中试规模聚合反应示范生产装置，完成了间歇聚合工艺，并累计获得了数百千克产品。其数均分子量大于10万，二氧化碳固定量大于43％，热分解温度275℃，抗张强度高于30MPa，玻璃化温度高于40℃。用该技术制取塑料可用普通工艺生产，加工后可制成饮料瓶、快餐饭盒、农用薄膜等，项目达到国际先进水平。预计这种可降解塑料可以以2万元/吨的价格进入市场，大大低于现在可降解塑料3.5万元/吨的市场价格，极具竞争力。

江苏金龙绿色化学有限公司以二氧化碳为原料年产2000吨脂肪族聚碳酸亚乙酯及基于该树脂的降解型聚氨酯泡沫塑料产业化项目，通过国家环保总局组织的鉴定。该技术具有自主知识产权。利用该技术每消耗1t二氧化碳能生产出约3t脂肪族聚碳酸亚乙酯树脂，并生产出约6t降解型聚氨酯泡沫塑料。该产品性能优异，不仅可以替代市场上的普通包装材料和建筑用隔热材料，而且可用作电器及环保要求高的包装材料，对消除白色污染、突破家电出口面临的绿色壁垒起到重要作用。该项目利用中科院广州化学研究所专有技术，以二氧化碳和环氧化物为主要原料，通过调节聚合制备液体的脂肪族聚碳酸亚乙酯树脂，进而制取降解型聚氨酯泡沫塑料。共聚合采用大分子双金属络合物PBM高效催化技术，不仅反应条件温和，反应时间较短，而且可将脂肪族聚碳酸酯多元醇树脂分子量控制在2000~8000，特别是产物泡沫塑料生物降解性优良，经中国环境科学院测定，30天需氧生物降解率高达33％，而且强度和模量高，阻燃性能好。

年产2万吨的生物／光双降解母粒生产线于2004良好的加工成型性年4月在山东春潮色母料有限公司投产。春潮色母料有限公司经过多年研究，成功开发出的高性能生物／光双降解母粒，添加到塑料薄膜和一次性餐盒中，大约130天左右，相对分子质量降到4000以下。该母料中添加了高品质的光降解剂、助剂、对环境无影响的无机物，经双螺杆挤出机挤出而成。由于其分散性好、白度高，不影响塑料制品的物理强度。经国家环保产品质量监督检验中心检测，降解性能指标符合G/T（包装用可降解聚乙烯薄膜）标准，纵向伸长率7％，横向伸长率4.5％。用该母料加工的塑料制品价格低于普通塑料10％~20％，而物理力绿植学性能达到普通塑料标准，降解后与减速机土壤融为一体，对土壤无毒无害。

2004年4月底，亚洲最大、总投资1.38亿元的“光—氧生物降解技术”可降解塑料项目在江苏姜堰落户。该项目由澳门建辉集团投资兴建，到2005年项目全部建成后，可形成年产环境降解塑料母粒12万吨、环境降解塑料膜10万吨和环境降解餐盒90亿只的生产规模。“光-氧生物降解技术”是北京大学数年攻关的科研成果，已经国家环保总局审批、认定。通过特殊配方生产的可降解塑料产品，丢弃后可自然降解，不会对环境造成任何污染。

目前我国降解塑料开拓的应用领域主要是农田、包装和日用一次性消费品。降解塑料地膜处于示范应用阶段，一次性包装材料及日用杂品正推向市场，完全生物降解塑料处于中试阶段，并可望走向产业化。从总体上看，除合成型光降解、完全生物降解塑料外，我国降解塑料的研发进程已与世界同步，技术水平接近或相当世界先进水平。

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