生物塑料常見塑料

大到電視機(jī)的支架、電腦框體，小到小擺件、廚房垃圾袋等，生物塑料的身影隨處可覓。

生物塑料自毀型

化學(xué)塑料制品在給人類帶來各種方便的同時(shí)，也給人們帶來難以想象的麻煩。由于有些廢棄塑料在自然條件下不會降解，燃燒又會釋放出有害氣體，給生態(tài)環(huán)境造成了難以治理的污染。因此，各國科學(xué)家開始研制可以自行分解的自毀或自溶塑料，以解決這個(gè)問題。有人把它稱作"綠色塑料"。 許多國家的公司都推出自己的生物自毀塑料。美國密茨根大學(xué)生物學(xué)家最早提出了"種植"可分解塑料的設(shè)想。他們用土豆和玉米為原料，植入塑料的遺傳基因，使它們能在人工控制下生長出不含有害成分的生物塑料。美國帝國化學(xué)工林公司利用細(xì)菌把糖和有機(jī)酸制造成可生物降解的塑料。其方法與生產(chǎn)出乙醇的發(fā)酵工藝相似，所不同的只是，用的細(xì)菌是產(chǎn)堿桿菌屬，能把喂食的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成一種塑料，稱為PHBV。細(xì)菌積累這種塑料是作為能量儲存，就像人類和動(dòng)物積存脂肪一樣。當(dāng)細(xì)菌積存的PHBV達(dá)到它們體重的80%時(shí)，就用蒸汽把這些細(xì)胞沖破，把塑料收集起來。PHBV具有與聚丙烯相似的性質(zhì)，這種材料在廢棄后，即使在潮濕的環(huán)境下也是穩(wěn)定的，但在有微生物的情況下，它將降解為二氧化碳和水。

德國哥廷根大學(xué)微生物學(xué)家通過對一種細(xì)菌的特定基因隔離，使植物的細(xì)胞內(nèi)部生成聚酯，利用這類聚酯，可制成植物型生化塑料。這類塑料在細(xì)菌作用下，分解成水和二氧化碳，因此這種塑料垃圾可作為植物肥料而回歸大自然。日本工業(yè)技術(shù)研究院的科技人員用農(nóng)林作物下腳料，如豆秸等制成可分解農(nóng)用薄膜。另有一些科學(xué)家正在實(shí)驗(yàn)在塑料中添加淀粉類物質(zhì)，這樣以淀粉為食料的細(xì)菌則吞噬之，從而使其慢慢消失掉。

生物自毀塑料在醫(yī)療上用途頗廣。在骨折手術(shù)中，它可以充當(dāng)骨骼間的承托物。隨著骨骼的愈合，它也會逐漸自行分解。醫(yī)治破碎性骨折，醫(yī)生通常使用不銹鋼制作的螺母、螺釘。夾板和鉆孔器，把碎骨固定起來。這種方法的缺點(diǎn)是要做兩次手術(shù)，一次是植入這些不銹鋼材料，一次是再把它們?nèi)〕鰜?。荷蘭科學(xué)家發(fā)明一種塑料，植入體內(nèi)大約兩年便自行分解，變成二氧化碳和水。還有一種線狀生物自毀塑料，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的醫(yī)用外科手術(shù)線縫合傷口。這種塑料手術(shù)線，可被身體逐漸吸收，免除拆線之苦惱。此外，用生物自毀塑料制成的藥用膠囊，在體內(nèi)會慢慢溶解，并且可控制藥物進(jìn)入血管的速度。

生物塑料強(qiáng)耐耗性

英國開發(fā)了一項(xiàng)名為Combine的研究計(jì)劃，此項(xiàng)計(jì)劃開發(fā)了一種耐耗性強(qiáng)的塑料。這種塑料不僅堅(jiān)硬、重量輕，而且環(huán)保，可以用作汽車門、船殼、嬰兒保育器以及類似的產(chǎn)品。普通塑料的半衰期為數(shù)千年，此計(jì)劃研究的塑料原料采用的是植物，其半衰期短，是一種無害的合成塑料，也是第一次利用可再生資源制造結(jié)構(gòu)材料和產(chǎn)品。創(chuàng)新的結(jié)合Combine計(jì)劃的目的是通過對自然纖維和生物塑料的創(chuàng)新結(jié)合來開發(fā)一種高性能的、以生物為原料的合成物，這種合成物可以用作結(jié)構(gòu)部件?，F(xiàn)今，自然纖維只有填充成型短纖維和壓縮成型的墊子纖維兩種，但這兩種都不能提供足夠的強(qiáng)度和硬度來制造結(jié)構(gòu)部件。自然纖維紗通常都是擰在一起的，這使得向其中注入粘性熱塑樹脂變得很困難。在這個(gè)計(jì)劃中，麻纖維和亞麻纖維要經(jīng)過加工，將之紡成連續(xù)的纖維，再織成高性能的紡織物。把這些紡織物與自毀型生物塑料如聚乳酸結(jié)合，然后通過真空袋成型和壓縮成型使之成型為各種部件。最后還要進(jìn)行表面處理，加強(qiáng)纖維與樹脂之間的粘合。材料結(jié)合和加工技術(shù)還有待于改進(jìn)，同時(shí)也要考慮材料將來的環(huán)境退化、混合性和可回收性等因素。

生物塑料耐高溫型

上海研制的一種新型生物塑料。其耐熱性大大提高，熱變形溫度超過100℃，可廣泛用于一次性餐飲用具、一次性醫(yī)療用品等一次性器具，電子器件等產(chǎn)品的包裝，以及農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥及化肥緩釋材料等農(nóng)用領(lǐng)域。

這種新型生物塑料可生物降解聚酯，采用了獨(dú)創(chuàng)的生產(chǎn)工藝和催化劑。經(jīng)國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測試，經(jīng)過94天其降解率即達(dá)到62.1%%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)對生物可降解塑料的定義。該生物塑料可按一定比例與淀粉等生物原料共混、制成各種用品。這些用品廢棄之后，便成為土壤中微生物的“食物”，從而實(shí)現(xiàn)無害化分解。

生物塑料生物質(zhì)塑料

美國麻省大學(xué)阿姆赫斯特分校PaulJ.Dauenhauer率領(lǐng)的科研小組發(fā)現(xiàn)了一種生產(chǎn)生物質(zhì)塑料的新方法，該方法成本低廉，以大多數(shù)的生物質(zhì)為原料均能以75%的高收率獲得對二甲苯（生物質(zhì)塑料的關(guān)鍵原料），該項(xiàng)研究成果被發(fā)表在美國化學(xué)會《ACS催化》期刊上。對二甲苯被用來制造PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）塑料，其用途范圍包括許多產(chǎn)品，如碳酸飲料瓶、食品包裝、合成纖維服裝，甚至汽車零部件。塑料工業(yè)均是以石油為原料生產(chǎn)對二甲苯；而新方法則能夠以一種可再生的方式以生物質(zhì)為原料制得該化學(xué)品，進(jìn)而生產(chǎn)標(biāo)有三角回收標(biāo)志“1#”的塑料產(chǎn)品。該方法使用分子篩做催化劑，在高溫生物反應(yīng)器中通過三步反應(yīng)就能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為對二甲苯。由于催化劑的納米結(jié)構(gòu)對生物反應(yīng)效果的影響很大，這一特別設(shè)計(jì)的催化劑是成功的關(guān)鍵，它經(jīng)過了一系列的優(yōu)化改良，用于促進(jìn)對二甲苯反應(yīng)、提高收率。這是一項(xiàng)重大的突破，因?yàn)槠渌a(chǎn)可再生對二甲苯的方法，要么成本昂貴（例如發(fā)酵），要么反應(yīng)效率低下、產(chǎn)品收率低。今后，該方法還能夠進(jìn)一步優(yōu)化以提高對二甲苯的收率并且降低成本，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是創(chuàng)新能源催化中心（CCEI）研究由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)制造生物燃料和化學(xué)品計(jì)劃取得突破性進(jìn)展的一部分。

一，美國農(nóng)業(yè)部鼓勵(lì)生物塑料的生產(chǎn)從2004年起實(shí)行生物產(chǎn)品優(yōu)先采購計(jì)劃(Procurement program)，擬于2010年起實(shí)施生物基優(yōu)先標(biāo)簽程序(BioPreferred program)，欲鼓勵(lì)消費(fèi)者積極消費(fèi)生物質(zhì)含量高的生物產(chǎn)品。

二，歐洲比利時(shí)推出OKbiobased標(biāo)簽，標(biāo)明生物塑料產(chǎn)品生物基的含量，鼓勵(lì)消費(fèi)者消費(fèi)綠色環(huán)保的生物塑料。

三，由于我國生物基材料發(fā)展時(shí)間短，許多產(chǎn)品尚沒有標(biāo)準(zhǔn)和測試方法，而國外的標(biāo)準(zhǔn)和測試評價(jià)體系相對制定得較早，因此，在生物基含量、生物分解性能等方面，國內(nèi)產(chǎn)品出口時(shí)往往碰到壁壘。我國生物降解塑料產(chǎn)業(yè)仍是羽翼未豐，企業(yè)要想馬上盈利還有困難，市場及消費(fèi)者的接納也需要有一定的過程，但環(huán)保事業(yè)終究還是需要政府來買單。

有報(bào)告指出，全球生物塑料市場將快速增長，預(yù)計(jì)年均增速可達(dá)8%-10%，將由2007年的10億美元增加到2020年時(shí)的100億美元。在汽車和電子行業(yè)的新應(yīng)用將推動(dòng)生物塑料需求的增長，雖然包裝仍將占主導(dǎo)市場地位，預(yù)計(jì)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(dǎo)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(yù)計(jì)到2020年將達(dá)到25%-30%。主要將得益于生物塑料技術(shù)性能的改進(jìn)，技術(shù)創(chuàng)新將拓展在汽車，醫(yī)療和電子行業(yè)的應(yīng)用。

生物塑料不僅對環(huán)境友好，其對肌體的適應(yīng)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。

日本政府為推進(jìn)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(kuò)大生物塑料的使用是一項(xiàng)重要課題。《生物技術(shù)戰(zhàn)略大綱》設(shè)定的政策目標(biāo)是，到2010年，20%的塑料要用可再生資源制造。

一、生物塑料可以使用于生產(chǎn)塑料的石油消耗減少；

二、生物降解型塑料可以推動(dòng)美國進(jìn)展緩慢的塑料回收。據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署（theU.S.EnvironmentalProtectionAgency）的資料顯示，2005年美國僅有約6%的塑料得以回收。

三、生物塑料不含聚氯乙烯、鄰苯二甲酸酯等有毒物質(zhì)。這些毒素對健康的影響已受到廣泛關(guān)注，部分國家地區(qū)已經(jīng)法令禁止在玩具和嬰兒用品中添加鄰苯二甲酸酯。

四、生物塑料的研制都是從純植物中獲取，植物中含有大量淀粉和蛋白質(zhì)，這也是生物塑料中丙烯酸、聚乳酸的主要來源，在植物中提取的丙烯酸、聚乳酸等再經(jīng)過各種工藝生產(chǎn)制成生物可降解塑料材料，這在很大程度上避免了對環(huán)境的污染和破壞，這是傳統(tǒng)塑料無法比擬的優(yōu)越性。

由于技術(shù)問題，國內(nèi)外多數(shù)生物塑料產(chǎn)品均為生物塑料與合成塑料的混合產(chǎn)品。擁有更多的生物含量意味著擁有更多更環(huán)保的生物成分，因此對消費(fèi)類生物塑料產(chǎn)品區(qū)分變得尤為重要。美國農(nóng)業(yè)部就對擁有更多生物成分的產(chǎn)品采購等級高于擁有更少的產(chǎn)品。而比利時(shí)對生物產(chǎn)品采取星級區(qū)分。擁有20~30%生物基成分的產(chǎn)品為一星，30~40%為二星，依此類推。

這些政策都是基于生物碳的含量來界定的，用生物碳含量和總碳含量的百分比評價(jià)的。ASTM D6866為美國材料試驗(yàn)協(xié)會開發(fā)的量化測試樣品總生物碳與化石碳含量精確百分比的測試方法。

生物塑料俄羅斯

隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，激發(fā)起對生物塑料需求的增長，生物塑料制造不用石油產(chǎn)品，使用后自我分解，聚乳酸是制造生物包裝材料的原料。生物塑料價(jià)格比用石油產(chǎn)品制成的普通聚合物貴1－3倍，用生物塑料包裝能有效抑制氧氣、水蒸氣、紫外線滲入，具有耐熱性。雖然生物塑料產(chǎn)品成本高，但生物包裝塑料需求仍然急劇增長。

生物塑料德國

Biop生產(chǎn)商計(jì)劃在勃蘭登堡建設(shè)歐洲第一座工廠，用土豆淀粉生產(chǎn)生物塑料，年生產(chǎn)能力約3．5萬噸，美國Natureworks公司年產(chǎn)15萬多噸玉米塑料。

生物塑料比利時(shí)

很多商店使用生物塑料包裝水果、蔬菜和糕點(diǎn)。

生物塑料法國

2010年法國將允許超市只使用可分解材料紙袋。

生物塑料美國

生物降解塑料進(jìn)入美國主流市場；盡管生物降解塑料的成本仍舊比傳統(tǒng)塑料高出10%甚至更多，但生產(chǎn)企業(yè)卻發(fā)現(xiàn)需求正在增長，這主要是因?yàn)橄M(fèi)者環(huán)保意識的增強(qiáng)以及環(huán)保法規(guī)的修訂。此外，生物降解塑料制品的強(qiáng)度不斷提高，為那些深知傳統(tǒng)塑料危害的環(huán)衛(wèi)工人和寵物主人帶來了福音。

生物塑料中國

荷蘭DSM投資2000萬美元在中國天津建立天津國韻生物材料有限公司，主要用于在天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)中國最大的聚羥基烷酯類(PHA)聚合物。PHA是一種新的可再生聚合物，應(yīng)用范圍極廣，包括汽車，生物醫(yī)藥和電子產(chǎn)品，纖維，薄膜和泡沫。

一、價(jià)格問題。生物塑料現(xiàn)階段比普通塑料價(jià)格要高兩三倍，阻礙了這類材料的迅速普及。一些日本企業(yè)在其產(chǎn)品中使用生物塑料，主要是為了樹立企業(yè)的環(huán)保形象。不過，一旦生物塑料進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，成本可大大下降。

二、生物塑料和生物燃料一樣可能會與人爭糧。生物燃料來源于玉米、小麥等糧食作物，會帶動(dòng)世界糧食價(jià)格上漲。以玉米等為原料的生物塑料也可能導(dǎo)致同樣的問題。 日本、美國等國的科學(xué)家已著手用廢木材、野草等制造生物塑料。

三、生物塑料供應(yīng)仍較有限。產(chǎn)品價(jià)格在一定程度上仍受石油價(jià)格的推動(dòng)。

四、生物塑料的壽終管理問題。其重心是PLA瓶對再生流的污染問題。盡管當(dāng)前的PLA水平還未構(gòu)成嚴(yán)重的污染威脅，但大量的PLA瓶將有害于PET瓶的再生經(jīng)濟(jì)。

五、缺乏統(tǒng)一的生物塑料貼標(biāo)方法。

六、生物塑料的消費(fèi)者意識日益增加，但多數(shù)消費(fèi)者不懂得如何辨別這些材料—如生物材料與生物可降解材料，或是可再生材料與再生含量—和如何權(quán)衡不同的屬性。因此加強(qiáng)對消費(fèi)者的宣傳很重要，比如準(zhǔn)確地闡釋相關(guān)術(shù)語的定義。 此外消費(fèi)者對生物降解材料的最佳處置路線也了解甚少。生物塑料行業(yè)需加強(qiáng)營銷，以打消某些消費(fèi)者的不信任同樣也是十分重要的。

七、全球變暖問題。生物塑料可以不同程度的進(jìn)行生物降解，它為世界指明了一條不再依靠石油生產(chǎn)塑料的道路。但生產(chǎn)商的“綠色論點(diǎn)”十分復(fù)雜，環(huán)保主義者也對其持保留看法。生產(chǎn)生物塑料會產(chǎn)生二氧化碳，導(dǎo)致全球變暖。

八、對轉(zhuǎn)基因材料安全性的疑慮。生物塑料所采用的原材料是農(nóng)作物——玉米、柳枝稷、甘蔗，甚至是甘薯——這些都需要土地和水源才能種植。為促進(jìn)發(fā)酵，生產(chǎn)商采用的往往是轉(zhuǎn)基因生物，而回收利用這種塑料也存在一些缺陷。 2100433B

前言

第1章 生物塑料概況

1.1 生物塑料的概念

1.2 生物塑料面臨的問題及挑戰(zhàn)

1.3 生物質(zhì)含量的檢測方法

第2章 天然生物塑料

2.1 塑木復(fù)合材料

2.1.1 塑木復(fù)合材料的概況

2.1.2 塑木復(fù)合材料的配方設(shè)計(jì)

2.1.3 塑木復(fù)合材料的性能

2.1.4 塑木復(fù)合材料的加工

2.1.5 塑木復(fù)合材料的應(yīng)用

2.2 淀粉基塑料

2.2.1 淀粉的概況

2.2.2 全淀粉塑料

2.2.3 淀粉復(fù)合塑料

2.3 纖維素及其衍生物類塑料

2.3.1 纖維素的概況

2.3.2 纖維素的結(jié)構(gòu)性能

2.3.3 纖維素的化學(xué)改性

2.3.4 纖維素類生物塑料品種

2.4 蛋白質(zhì)塑料

2.4.1 大豆蛋白塑料

2.4.2 其他類型蛋白塑料

2.4.3 明膠

2.5 木質(zhì)素塑料

2.5.1 木質(zhì)素的概況

2.5.2 木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)

2.5.3 木質(zhì)素的性能

2.5.4 木質(zhì)素塑料

2.6 甲殼質(zhì)及衍生物殼聚糖塑料

2.6.1 甲殼質(zhì)

2.6.2 殼聚糖

第3章 合成生物塑料

3.1 聚交酯類生物塑料

3.1.1 聚乳酸

3.1.2 聚乙醇酸

3.1.3 聚乙丙交酯

3.2 聚羥基烷酸酯類生物塑料

3.2.1 聚羥基丁酸酯

3.2.2 聚羥基丁酸戊酸酯

3.2.3 聚3-羥基丁酸酯/3-羥基己酸酯共聚物

3.2.4 聚3-羥基丁酸酯/4-羥基丁酸酯共聚物

3.3 聚丁二酸丁二醇酯類生物塑料

3.3.1 概況

3.3.2 結(jié)構(gòu)性能

3.3.3 成型加工

3.3.4 改性品種

3.3.5 應(yīng)用范圍

3.4 生物尼龍塑料

3.4.1 尼龍的共性

3.4.2 尼龍610

3.4.3 尼龍1010

3.4.4 尼龍11

3.4.5 尼龍10T

3.4.6 尼龍1012

3.4.7 尼龍410

3.5 生物聚烯烴塑料

3.5.1 生物聚乙烯

3.5.2 生物聚丙烯

3.6 聚對苯二甲酸丙二醇酯生物塑料

3.6.1 概況

3.6.2 樹脂合成

3.6.3 結(jié)構(gòu)性能

3.6.4 改性品種

3.6.5 應(yīng)用范圍

參考文獻(xiàn)

本書內(nèi)容包括生物塑料概況、天然生物塑料和合成生物塑料3章，介紹了各類已獲得應(yīng)用的生物塑料，共涉及20余個(gè)具體品種，對每一種生物塑料的發(fā)展概況、具體性能、應(yīng)用范圍及生產(chǎn)企業(yè)等都作了詳細(xì)介紹。本書適合從事塑料生產(chǎn)、研究的技術(shù)人員參考，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生閱讀。

隨著全球低碳經(jīng)濟(jì)的迅速崛起，人類的生活已開始進(jìn)入低碳時(shí)代?！斑x用低碳材料、品味低碳生活”是人人向往的崇高生活境界。使用生物塑料可幫助你實(shí)現(xiàn)這種健康生活的夢想。

塑料材料本身因?yàn)榧庸ず唵魏椭亓枯^輕，大大降低了能源消耗，與無機(jī)材料和金屬材料相比已成為最基本的低碳材料。生物塑料是塑料的一個(gè)分支，因其二氧化碳的排放量只有普通塑料的20%，成為塑料產(chǎn)品中低碳材料的寵兒。

生物塑料來源于自然界中的生物質(zhì)材料，是生物質(zhì)材料改性或合成的衍生類產(chǎn)物，既具有生物質(zhì)材料的低碳性能，又具有普通塑料的眾多優(yōu)點(diǎn)。生物塑料與降解塑料的關(guān)系為：生物塑料不都具有降解性能，而降解塑料不一定都是生物塑料。

為了幫助塑膠企業(yè)更好地了解目前開發(fā)的生物塑料品種，盡可能多選用生物塑料，降低二氧化碳的排放，為了讓政府更透徹地了解我國生物塑料的產(chǎn)業(yè)狀況，更好地制定對生物塑料的鼓勵(lì)政策，為了讓消費(fèi)者充分認(rèn)識到生物塑料的低碳性能，引導(dǎo)人人選用生物塑料制品，我們組織國內(nèi)主流生物塑料企業(yè)的專家，合力編寫了《低碳生物塑料》一書。希望能給生物塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)劑的作用，希望為生物塑料企業(yè)的產(chǎn)品推廣起到催化劑的作用，希望低碳生活在祖國的大江南北遍地開花。

本書具有很強(qiáng)的實(shí)用性，書中數(shù)據(jù)均來自企業(yè)的最新資料。其中PLA部分由深圳市光華偉業(yè)實(shí)業(yè)有限公司楊義滸編寫，PHA部分由張向南編寫，塑木復(fù)合塑料部分由惠東美新塑木型材制品有限公司林東亮編寫，PBS部分由安慶和興化工有限責(zé)任公司龐買只編寫，PA1010、PA610和PA1012部分由蘇州翰普高分子材料有限公司戴軍編寫，PA1OT部分由金發(fā)科技股份有限公司提供資料。全書由陳壽主編，王文廣主審。

書中的某些觀點(diǎn)可能存在爭議之處，希望與廣大讀者共同探討。