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1、 生物塑料院 、 部： 安全与环境工程学院 学生姓名： 陈立志 指导教师： 杨丽 专 业： 环境工程 班 级： 1002 完成时间： 2013.12.31 摘要：随着人们环保意识的增强以及近年来日益严重的白色污染，生物塑料作为一种可降解的、环境友好型的材料，受到人们越来越多的关注和使用。本文介绍了生物降解塑料的种类、发展历程以及发展前景，生物塑料对生态环境的意义。关键词：可降解塑料 环保 废物资源化 生物生产 Bio-plasticAbstract：With the development of peoples environmental awareness and the serious w
2、hite pollution, as a kind of degradable and environmental material，it drew a lot of attention and use. The article introduce the development of bio-plastic and the foreground , also ,its value to human being. Key words：degradable plastic environmental waste-resource bio-production目 录1 生物降解塑料在我国的发展历程
3、11.1生物降解塑料11.2我国生物降解塑料的发展背景和历程22 常见可降解生物材料及其应用32.1 淀粉基生物降解塑料42.2 聚乳酸（PLA）52.3 聚丁二酸丁二醇（PBS）103 发展前景及展望123.1优势123.2 存在的问题20144 结束语16参考文献171 生物降解塑料在我国的发展历程1.1生物降解塑料生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。是生物降解材料中非常重要的一类。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。比如说，“纸”是一种
4、典型的生物降解材料，而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。同时也指在自然环境下通过微生物的生命活动能很快降解的高分子材料。生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。破坏性生物降解塑料当前主要包括淀粉改性（或填充）聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纤维素、甲壳质）或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得，如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。1.2我国生物降解塑料的发展背景和历程20世纪60年代，我
5、国开始采用塑料棚膜于稻四育秧，70年代末塑料农膜大面积推广应用，掀起了场农、业上内“白色革命”对我国的“米袋厂”和“莱篮子”工程做出了贡献。但是，不久塑料农膜特别是塑料地膜的大面积应用就带来了问题，至1985年，我国塑料地膜的覆盖面积达到2400万亩，消费塑料6.8万吨，由于不注意检验、回收使用后的塑料地膜，地膜开始在农田中累积，影响到植物的牛耕和机械耕作。随风飞扬的塑料残膜不仅影响景观，还造成了牲畜误食导致死亡。“白色革命”转化成厂“白色污染”。为了解决这问题，外始研发可降解塑料地膜，当时外发的主要品种是光降解塑料类采光敏剂添加于聚乙烯中的塑料。20世纪80年代中期至90年代初期，我国产业界
6、对可降解塑料的研发逐渐集中到淀粉添加型塑料方面，主要为聚烯烃类和聚苯乙烯中添加或共混淀粉的品种，这主要是因为，一是铁路两旁次性聚苯乙烯餐盒形成的的色污染，引起厂社会极大的关注；二是用于地膜的光降解塑料，土埋后因无法接受光照不能及时降解；三是当寸欧美特别是美国，为解决次塑料包装制品造成的环境污染，在玉米高产的推动下，窝风推出聚乙烯添加淀粉的所谓“生物降解塑料”，20世纪90年代中期，这些被冠上“生物降解塑料”或“光生降解塑料”名称的淀粉添加型降解塑料的研发和生产：达到高峰，并一直延续列本世纪初，主要科研和生产单位近50家，挤出造粒生产线达到百余条，总能超过10万吨/年。 20世纪90午代中期，在
7、开展基础研究的同时，我国开始全生物降解塑料的产业化开发，科技部对科研单位或企业给予了资金支持，中科院联合相关企业对“二氧化碳环氧化合物共聚合物”的产业化进行了产业开发，些民营企业也参与厂聚羟基丁酸酯戊酸酯、聚乳的产产业化开发。与生产品研发同步，标准制定和建立评价体系。1993年成立了了中国工程塑料学降解塑料研究会，2002年又成立了中国塑料加工业协会降解塑分会，有力地推动了中国降解塑料行业健康有序发展。 2 常见可降解生物材料及其应用天然高分子材料：淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、蛋白质等。微生物合成（发酵）高分子材料：聚乳酸、生物聚酯及微生物多糖。化学合成高分子材料：聚乳酸（PLA）、
8、聚己内酯（PCL）生物降解塑料（PLA）、聚丁二酸丁二醇（PBS）、聚羟基烷酸酯（PHA）等。2.1 淀粉基生物降解塑料淀粉基生物降解塑料是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混而成的高分子材料。这一类生物降解材料来源于自然界产生的生物质，具有资源吩咐、可循环再生、永不枯竭及价格低廉等优点。它属于可热塑加工型塑料材料，能用普通的塑料热塑加工、机械加工，在工业是那个可替代聚乙酸、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料，主要用于包装材料、餐盒餐具、玩具等。目前，淀粉基生物降解塑料的生产概况，在国外有意大利Novomont、美国Warner Lambert、德国Biotec，在国内由武汉华丽、广东上九、天津丹海、
9、南京比澳格、浙江华发、成都新柯力。2010年，我国淀粉基生物讲解塑料的产量达到了10万吨，而全球需求达到了26万吨。应用及产品：2.1.1 农用薄膜 （1）淀粉添加型生物降解塑料薄膜 淀粉添加型生物降解薄膜是将表面憎水化处理的玉米、大米、谷物等的淀粉和聚烯烃进行反应或共混制成的农用薄膜，这种薄膜经一个农业生产周期后会在土壤中的微生物的侵蚀下发生生物降解。淀粉分子链上含有大量的亲水的羟基，而生产农膜所用的聚烯烃是一种疏水性物质，从分子结构上看，淀粉与聚烯烃的相容性差，得不到分子共容的均相体系这就必须对淀粉进行物理改性和化学改性3 （2）全淀粉型生物降解薄膜 目前，全淀粉的生物降解塑料膜是人们关注
10、的热点4。德国法兰克福的Battelle研究所开发了一种至少含90%改性淀粉的可降解塑料，其余10%也是小分子添加剂，这种材料可用于生产地膜。意大利Ferruzzi公司研制了含改性淀粉70%的“热塑性淀粉”，其性能接近于PE，用通常设备加工成地膜在大田中实验，3周内即可完全降解。中国农业大学张少英等4。用淀粉、海藻酸钠为主要原料，添加增塑剂、保水剂，采用喷拉喷固成型工艺直接在田间成型湿铺，制成厚度0.03nm、透光率达72%、自然条件失效期超过30d可完全降解的生物材料地膜，但这种地膜的最大问题是降解速度快且难以控制2.1.2 包装材料 （1）变性淀粉纸包装材料 变形包装材料是将该醒后的淀粉颗
11、粒表面用烷基等覆盖，减弱请柬的作用，改善与合成树脂如聚乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚酯、聚苯乙烯等高聚物的相容性，是共混物性能比原淀粉填充体系更为强韧5。美国伊利诺斯州大学开发的玉米淀粉塑料，可加工成餐饭盒等食品包装容器6。我国武汉远东绿世界目前正采用淀粉基生物降解塑料建设一次性餐具产业化基地，产品的保温性能和形状稳定性均可满足包装及使用要求，这种塑料10d左右可降解90%以上，一个月内可完全降解7。天津大学与天津丹海股份公司以特种变形淀粉为改性剂开发的生物降解型聚乙烯，性能达到了国际先进水品吗，被列为国家重点科技成果产业化项目，建成了国内最大的降解塑料生产基地，其生物降解包装制品具有良好的生物
12、降解性能和物理力学性能，成本低廉，被批准为国家环保标志产品8。近期，日本和我国台湾地区研制成功了以玉米为原料，经过塑化而成的“玉米淀粉树脂”制成的包装材料可以通过燃烧、生物分解和昆虫吃食等方式处理掉9。（2） 原淀粉/蛋白膜包装材料 这种包装材料多用于内包装袋，包括含水食品，纺织袋内风味的扩散10。蛋白膜和其他的纸类、淀粉类制成复合材料用于食品包装。原淀粉和纸类制成的餐具因为其防水性能较差，苏姚在其表面涂一层防水膜。防水膜通常用蛋白质做成，最常用的有玉米蛋白、大豆蛋白等。玉米蛋白中含有40%的醇溶蛋白，该蛋白的氨基酸末端带有亮氨酸、丙氨酸等非极性憎水基团，增加了其疏水的能力，在以甘油、丙二醇作
13、为增塑剂就可制得可食用的包装膜。这种包装膜的防油、防水、耐高温性能很好，因而可以被用于一次性餐具。淀粉基科生物降解塑料的研制和使用具有非常广阔的前景。今后的开发课题主要是物理化学改性研究和加工工艺研究，降低生产成本，开发全淀粉科生物降解的可控技术等。在热塑性淀粉中加入纳米增强和蒙脱土可有效地改善热塑性淀粉的耐吸湿性和阻隔性能，提高材料的力学性能及热稳定性。热塑性淀粉/层状硅酸纳米复合材料被认为是热塑性塑料的发展方向。2.2 聚乳酸（PLA）聚乳酸生物塑料（PLA）是以乳酸为原料聚合生成的高分子材料，合成方法可以是微生物合成，也有化学合成方式。其具有无毒、无刺激、强度高、易加工成型和优良的生物相
14、容性等特点。聚乳酸的力学性能与聚丙烯相似，同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性，可通过注塑、挤出、吹塑、流延、纺丝等加工工艺制成各种包装用品。当前，聚乳酸国内已建和在建的项目有浙江海正、深圳光华、江苏南通九鼎、上海同森良，国外有美国Nature Works、日本三井化学、日本岛津制作所等。聚乳酸投入工业生产企业很少，仅有美国Nature Works 14万吨/年的产量，国内的则是江苏海正的5000吨/年的产量。据悉，2010年，国内有万吨工业级聚乳酸工厂投产，国外也有多个千吨级聚乳酸工厂运行，全球市场需求约为15万吨。聚L-丙交酯，聚L-乳酸，L-聚乳酸（Poly(L-lactide
15、)，Poly（L-lactic acid），L-polylactide）化学式：(C6H8O4)n从上图可以看出，聚乳酸只含有C、H、O三种元素，可以被（微）生物完全分解。2.2.1 PLA有很多的应用，具体如下：（1）聚乳酸在汽车领域的应用日本东丽公司结合PLA树脂改性技术、纤维制造技术和染色加工技术，开发了以高性能PLA纤维为主要成份的车用脚垫和备用轮胎箱盖。备用轮胎箱盖已经在丰田汽车公司2003年推出的全面改进小型车“Raum”上使用。在继脚垫和备用轮胎箱盖开发以后，东丽公司有开发了适用于车门、轮圈、车座、天棚材料的其他汽车部件的PLA产品。（2）聚乳酸在一次性用品的应用聚乳酸对人体绝对无害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包装材料等一次性用品领域具有独特的优势。其能够完全生物降解也符合世界各国，特别是欧盟、美国及日本对于环保的高要求。但，采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在着不耐温、耐油等缺陷。这样就造成其的功能作用大打折扣，以及在运输途中餐具变形、材质变
