生物降解塑料中英文對(duì)照

2024年2月29日發(fā)(作者：母親的詩(shī))

Poly(Butylene-Succinate) PBS 聚丁二酸丁二醇酯

Poly(butylene succinate-co-butylene adipate) PBSA丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物

poly(butylene succinate-co-terephthalate)s PBST聚丁二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯

Soft biodegradable material technology 軟性生分解材料技術(shù)

Photodegradable Plastics光降解性塑膠

Disintegradable Plastics 崩解性塑膠

Biodegradable Materials生物可分解材料

Bio-Polymer生物高分子聚合物

Green Plastics綠色塑膠

Aliphatic-Aromatic Polyester Copolymers 脂肪族—芳香族聚酯的嵌段分子聚合物

Aliphatic Polyesters脂肪族聚酯

CPLA, Polylactide Aliphatic Polyester Copolymers 聚乳酸—脂肪族聚酯的嵌段分子聚合物

Polycaprolactone PCL 聚己內(nèi)酯

Polyhydroxyalkanoates PHA聚羥基羧酸酯

Poly-beta-hydroxybutyrate PHB聚羥基丁酸酯

Polyhydroxybutyrate-valerate PHBV聚羥基戊酸酯

Polylactide PLA聚乳酸

poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) 己二酸-對(duì)苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)

Poly(butylene Succinate-co-butylene Fumarate) 聚(琥珀酸丁二醇酯-共-富馬酸丁二醇酯)

目前可降解塑料除了PLA還有哪些種類(lèi)？

降解塑料（degradable plastic）是指，在規(guī)定環(huán)境條件下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間和包含一個(gè)或更多步驟，導(dǎo)致材料化學(xué)結(jié)構(gòu)的顯著變化而損失某些性能（如完整性、分子量、結(jié)構(gòu)或機(jī)械強(qiáng)度）和/或發(fā)生破碎的塑料。應(yīng)使用能反映性能變化的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，并按降解方式和使用周期確定其類(lèi)別。降解塑料按照其設(shè)計(jì)的最終降解途徑分為生物分解塑料、可堆肥塑料、光降解塑料、熱氧降解塑料。

生物分解塑料（biodegradable plastic）是指，在自然界如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)液中，由自然界存在的微生物如細(xì)菌、霉菌和海藻等作用引起降解，并最終完全降解變成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、

水（H2O）及其所含元素的礦化無(wú)機(jī)鹽以及新的生物質(zhì)的塑料。也就是通常所說(shuō)的生物降解塑料。

生物分解塑料分類(lèi)：按照原料組成和制造工藝不同可分為以下三種：天然高分子及其改性材料、微生物合成高分子材料和化學(xué)合成高分子材料。

目前具有應(yīng)用前景的生物分解塑料有：聚3-羥基烷酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚ε-己內(nèi)酯（PCL）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。

1．聚3-羥基烷酸酯（PHA）

聚羥基脂肪酸酯是由微生物通過(guò)各種碳源發(fā)酵而合成的不同結(jié)構(gòu)的脂肪族共聚聚酯。其中最常見(jiàn)的有聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。PHB是一種在自然界中廣泛存在的熱塑性聚酯，尤其常在細(xì)菌細(xì)胞間發(fā)現(xiàn)。PHB的許多物理性能和機(jī)械性能與聚丙烯塑料接近，但它具有生物降解性和生物相容性，在生物體內(nèi)可完全降解成β-羥基丁酸、二氧化碳和水。用這種生物塑料制成的材料可用于藥物釋放系統(tǒng)、植入體及一些痊愈后在人體中無(wú)害分解的器件，但相對(duì)聚丙烯來(lái)說(shuō)，PHB比較硬，且更脆一些。通過(guò)PHB與PHV共聚(PHBV)可以改善PHB結(jié)晶度高、較脆的弱點(diǎn)，提高其機(jī)械性、耐熱性和耐水性。PHB/PHV共聚物已經(jīng)有產(chǎn)品出售，商品名為Biopol。Biopol是由一系列不同材料組成的，當(dāng)其中PHV的含量最高不超過(guò)30%， PHB/PHV為89/11時(shí)共聚物的強(qiáng)度和韌性達(dá)到最佳，此類(lèi)產(chǎn)品可用于食品包裝、化妝品、醫(yī)藥、衛(wèi)生及農(nóng)業(yè)等行業(yè)。

2．聚乳酸（PLA）

聚乳酸（PLA）是以微生物發(fā)酵產(chǎn)物-乳酸為單體化學(xué)合成的聚酯。

聚乳酸生產(chǎn)是以乳酸為原料。傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵大多用淀粉質(zhì)原料。目前美、法、日等國(guó)家已開(kāi)發(fā)利用玉米、甘蔗、甜菜、土豆等農(nóng)副產(chǎn)品為原料發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，進(jìn)而生產(chǎn)聚乳酸。玉米是生物降解塑料聚乳酸的首選原料。制造生物降解塑料聚乳酸的工藝過(guò)程如下：首先把玉米磨成粉，分離出淀粉，再?gòu)牡矸壑刑崛〕鲈嫉钠咸烟牵詈笥妙?lèi)似啤酒的發(fā)酵工藝將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乳酸，再把提取出來(lái)的乳酸制成最終的聚合物—聚乳酸。

聚乳酸是由可再生資源如谷物生產(chǎn)的可生物降解的聚合物。在聚乳酸生產(chǎn)路線中, 乳酸單體首先通過(guò)谷物淀物水解為葡萄糖, 葡萄糖由發(fā)酵過(guò)程轉(zhuǎn)化為乳酸鈉, 由此來(lái)制備。乳酸進(jìn)一步濃縮, 然后按照縮聚( 形成預(yù)聚合物) 、熱解聚( 形成二丙交酯) 、開(kāi)環(huán)聚合和解聚順序進(jìn)行聚合。得到聚乳酸的分子量高達(dá)75000g/mol。

通過(guò)一般的方法進(jìn)行乳酸縮聚反應(yīng)，僅能得到乳酸低聚物。目前研究最多的制備高分子量PLA的方法是通過(guò)丙交酯的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)，而丙交酯則由乳酸低聚物經(jīng)高溫裂解合成。對(duì)

于丙交酯的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)條件，都有詳盡的研究報(bào)道。最近，日本的三井化學(xué)公司提出了不經(jīng)過(guò)丙交酯，直接以乳酸縮聚反應(yīng)制備聚乳酸的新技術(shù)。這一技術(shù)采用高活性的催化劑通過(guò)溶液縮聚，得到了高分子量的聚乳酸。由于乳酸和丙交酯中含有不對(duì)稱(chēng)碳原子，經(jīng)聚合可得到不同立構(gòu)規(guī)整性的PLA，如L-PLA，D-PLA和DL-PLA。

聚乳酸有良好的防潮、耐油脂和密閉性，在常溫下性能穩(wěn)定，但在溫度高于55℃或富氧及微生物的作用下會(huì)自動(dòng)降解。使用后它能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利。

聚乳酸的降解分成兩個(gè)階段：1）首先是純化學(xué)水解成乳酸單體；2）乳酸單體在微生物的作用下降解成二氧化碳和水。聚乳酸制成的食品杯只需60天就可以完全降解，真正達(dá)到生態(tài)和經(jīng)濟(jì)雙重效應(yīng)。

3．聚ε-己內(nèi)酯（PCL）

聚ε-己內(nèi)酯（PCL）是由ε-己內(nèi)酯經(jīng)開(kāi)環(huán)聚合得到的低熔點(diǎn)聚合物，其熔點(diǎn)僅62℃。PCL的降解性研究從1976年就已開(kāi)始，在厭氧和需氧的環(huán)境中，PCL都可以被微生物完全分解。與PLA相比，PCL具有更好的疏水性，但降解速度較慢；同時(shí)其合成工藝簡(jiǎn)單、成本較低。PCL的加工性能優(yōu)良，可用普通的塑料加工設(shè)備制成薄膜及其它制品。同時(shí)，PCL和多種聚合物具有很好的相容性，如PE、PP、PVA、ABS、橡膠、纖維素及淀粉等，通過(guò)共混，以及共聚可得到性能優(yōu)良的材料。尤其是其與淀粉的共混或共聚，既可保持其生物降解性，又可降低成本，因而深受注目。PCL與淀粉共混可得到耐水性好的降解塑料，其價(jià)格與紙張相近；利用原位聚合方法，可將ε-己內(nèi)酯與淀粉接枝，得到性能優(yōu)良的熱塑性聚合物。

4．聚酯類(lèi)--PBS/PBSA

與同類(lèi)產(chǎn)品比較，聚酯生物分降塑料的優(yōu)點(diǎn)：

1）上述生物分降塑料（聚乳酸、聚ε-己內(nèi)酯、聚羥基烷基酸酯）的致命弱點(diǎn)之一就是耐熱性差, 這影響了它在餐飲領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。

2）上述生物分降塑料（聚乳酸、聚ε-己內(nèi)酯、聚羥基烷基酸酯）加工工藝條件苛刻，產(chǎn)業(yè)化上存在一些無(wú)法的困難。

3）聚乳酸是水降解生物塑料，保存過(guò)程中不能接受水分子，在普通儲(chǔ)存和正常使用過(guò)程中性能無(wú)法得到保證。

聚丁二酸丁二醇酯( PBS) 是典型的聚酯生物分降塑料,正是由于克服了以上弱點(diǎn)，成為生物降解塑料材料中的佼佼者, 用途極為廣泛, 可用于包裝、餐具、化妝品瓶及藥品瓶、一次性醫(yī)療用品、農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥及化肥緩釋材料、生物醫(yī)用高分子材料等領(lǐng)域。PBS 綜合性能優(yōu)異, 性?xún)r(jià)比合理, 具有良好的應(yīng)用推廣前景。和PCL、PHB、PHA 等降解塑料相比,

PBS 價(jià)格基本一致，沒(méi)有什么優(yōu)勢(shì)；與其他生物降解塑料相比, PBS 力學(xué)性能優(yōu)異, 接近PP 和ABS 塑料; 耐熱性能好, 熱變形溫度接近100℃, 改性后使用溫度可超過(guò)100℃, 可用于制備冷熱飲包裝和餐盒, 克服了其他生物降解塑料耐熱溫度低的缺點(diǎn); 加工性能非常好, 可在現(xiàn)有塑料加工通用設(shè)備上進(jìn)行各類(lèi)成型加工, 是目前降解塑料加工性能最好的, 同時(shí)可以共混大量碳酸鈣、淀粉等填充物, 得到價(jià)格低廉的制品; PBS 生產(chǎn)可通過(guò)對(duì)現(xiàn)有通用聚酯生產(chǎn)設(shè)備略作改造進(jìn)行, 目前國(guó)內(nèi)聚酯設(shè)備產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩, 改造生產(chǎn)PBS 為過(guò)剩聚酯設(shè)備提供了新的機(jī)遇。

另外, PBS 只有在堆肥等接觸特定微生物條件下才發(fā)生降解, 在正常儲(chǔ)存和使用過(guò)程中性能非常穩(wěn)定。

PBS 以脂肪族丁二酸、丁二醇為主要生產(chǎn)原料的, 既可以通過(guò)石油化工產(chǎn)品滿(mǎn)足需求,

也可通過(guò)淀粉、纖維素、葡萄糖等自然界可再生農(nóng)作物產(chǎn)物, 經(jīng)生物發(fā)酵途徑生產(chǎn), 從而實(shí)現(xiàn)來(lái)自自然、回歸自然的綠色循環(huán)生產(chǎn)。而且采用生物發(fā)酵工藝生產(chǎn)的原料, 還可大幅降低原料成本, 從而進(jìn)一步降低PBS 成本。

參考資料《PBS資訊》

參考資料：/s/blog_