并非所有塑料都叫生物塑料
發(fā)布時(shí)間：2014-07-23 新聞來源：一覽塑料英才網(wǎng)
生物塑料中實(shí)用化進(jìn)展最快的是PLA。PLA是由乳酸化學(xué)聚合而成的，而乳酸是利用乳酸菌使糖分發(fā)酵形成。
目前通常是以玉米、甘薯等含有大量淀粉的作物為原料，從中提取糖分來制備PLA。不過，目前業(yè)界還在研究從不可食用資源——纖維素中高效提取糖分的技術(shù)，將來還有望以纖維素為原料生產(chǎn)PLA。
以前，PLA存在遇水易分解，耐熱性、阻燃性、抗沖擊性及成型性較差等課題。不過，通過與PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、PC等其他聚合物合金化、加入添加劑及纖維、采用“立體復(fù)合構(gòu)造”這些方法，便可解決上述課題。
以前，PLA存在遇水易分解，耐熱性、阻燃性、抗沖擊性及成型性較差等課題。不過，通過與PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、PC等其他聚合物合金化、加入添加劑及纖維、采用“立體復(fù)合構(gòu)造”這些方法，便可解決上述課題。
1932年，杜邦公司著名的高分子化學(xué)家Carothers在真空條件下加熱乳酸得到了低分子質(zhì)量的聚乳酸。國外聚乳酸技術(shù)的開發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)得到了突破性進(jìn)展，現(xiàn)在市場(chǎng)上的PLA纖維及其原料大部分來源于美國、日本和德國。PLA作為生物醫(yī)療材料的應(yīng)用早在30年前就已經(jīng)開始，但是作為工業(yè)高分子材料的應(yīng)用卻是在20世紀(jì)90年代中期美國的Gargill公司向市場(chǎng)大規(guī)模提供了性能穩(wěn)定且廉價(jià)的PLA樹脂時(shí)候才全面展開的。
現(xiàn)在，PLA材料的應(yīng)用已經(jīng)由最初的包裝材料等短期使用周期商品和用后回收困難的商品發(fā)展到農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)、土木建筑業(yè)、日常生活品等具有較長使用周期，甚至用作汽車、電子電器領(lǐng)域等高性能的耐久性商品。開發(fā)的品種充分利用PLA的特性，生產(chǎn)出了PLA纖維、塑料、涂料及粘合劑等。
現(xiàn)在，PLA材料的應(yīng)用已經(jīng)由最初的包裝材料等短期使用周期商品和用后回收困難的商品發(fā)展到農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)、土木建筑業(yè)、日常生活品等具有較長使用周期，甚至用作汽車、電子電器領(lǐng)域等高性能的耐久性商品。開發(fā)的品種充分利用PLA的特性，生產(chǎn)出了PLA纖維、塑料、涂料及粘合劑等。
以PLA為代表的生物降解高分子及生物基高分子的應(yīng)用和發(fā)展可以分為三個(gè)階段：
非可食性樹脂的開發(fā)也在穩(wěn)步推進(jìn)
以植物為原料的生物塑料作為有助于緩解石油資源緊張及防止地球變暖的新材料而備受關(guān)注。目前，生物塑料已實(shí)現(xiàn)與石油類塑料同等性能，在食品包裝容器、薄膜及纖維等領(lǐng)域的用途不斷擴(kuò)大。
與食品包裝容器相比，電子等耐用產(chǎn)品采用生物塑料的進(jìn)展卻十分緩慢，這是因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品在耐久性等性能方面的要求更為嚴(yán)格所致。過去各公司曾競(jìng)相在手機(jī)及個(gè)人電腦等產(chǎn)品中使用生物塑料，但最近卻很少聽到采用生物塑料的事例。
近來生物塑料的性能已快速提高。以聚乳酸為基礎(chǔ)的生物塑料在耐劃傷性、耐光性及抗菌性等方面均達(dá)到了高于傳統(tǒng)石油類塑料的水平。其中，作為阻燃劑添加的氫氧化鋁所具備的高硬度對(duì)耐劃傷性作出了很大貢獻(xiàn)。
而且，為了應(yīng)對(duì)未來的糧食問題，生物塑料的原料也從食用原料改為非食用原料。使用頗有前途的非食用原料——纖維素制造生物塑料的研究目前已有了成果。以纖維素為原料的生物塑料在耐熱性及彎曲性等方面的特性也都超過了石油類塑料。成本方面，可大幅削減生產(chǎn)所需能源的研究也在進(jìn)行之中。
日本造紙企業(yè)擁有出色的纖維素生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備。IT化等原因?qū)е录垙埖男枨蟛粩嘞陆担强梢园堰@些技術(shù)和設(shè)備用在生物塑料上。
經(jīng)過特性和成本方面的改進(jìn)，生物塑料被采用的機(jī)會(huì)也越來越多。
與食品包裝容器相比，電子等耐用產(chǎn)品采用生物塑料的進(jìn)展卻十分緩慢，這是因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品在耐久性等性能方面的要求更為嚴(yán)格所致。過去各公司曾競(jìng)相在手機(jī)及個(gè)人電腦等產(chǎn)品中使用生物塑料，但最近卻很少聽到采用生物塑料的事例。
近來生物塑料的性能已快速提高。以聚乳酸為基礎(chǔ)的生物塑料在耐劃傷性、耐光性及抗菌性等方面均達(dá)到了高于傳統(tǒng)石油類塑料的水平。其中，作為阻燃劑添加的氫氧化鋁所具備的高硬度對(duì)耐劃傷性作出了很大貢獻(xiàn)。
而且，為了應(yīng)對(duì)未來的糧食問題，生物塑料的原料也從食用原料改為非食用原料。使用頗有前途的非食用原料——纖維素制造生物塑料的研究目前已有了成果。以纖維素為原料的生物塑料在耐熱性及彎曲性等方面的特性也都超過了石油類塑料。成本方面，可大幅削減生產(chǎn)所需能源的研究也在進(jìn)行之中。
日本造紙企業(yè)擁有出色的纖維素生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備。IT化等原因?qū)е录垙埖男枨蟛粩嘞陆担强梢园堰@些技術(shù)和設(shè)備用在生物塑料上。
經(jīng)過特性和成本方面的改進(jìn)，生物塑料被采用的機(jī)會(huì)也越來越多。
將比石油塑料更便宜
價(jià)格高曾是生物塑料商品化時(shí)的一大障礙。 以植物為原料制備出來的生物塑料是一種碳中和材料，即便燃燒，也不會(huì)增加大氣中實(shí)際的二氧化碳量，而且還有助于節(jié)約石油資源。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，生物塑料從2000年代開始慢慢普及，但因其居高不下的價(jià)格，并未廣泛滲透到社會(huì)中。不過在最近，隨著量產(chǎn)技術(shù)開發(fā)活動(dòng)的推進(jìn)，比以石油為原料的塑料更便宜的植物塑料原料逐漸開始商品化。
利用酵母菌的力量簡(jiǎn)化工序
三井物產(chǎn)決定與2009年入股的加拿大生物風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)BioAmber合作，量產(chǎn)以植物為原料的琥珀酸。琥珀酸此前一直是以石油產(chǎn)品為原料，作為隔熱材料和粘合劑等原料之一使用。其中，具有代表性的用途是作為聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的原料，PBS是一種具有可被自然界中的微生物分解的“生物可降解性”的塑料。
生物琥珀酸的制備方法是，使從玉米中提取的糖分（葡萄糖）在菌類的作用下發(fā)酵。與利用原油制造相比工序更少，因此可低成本制造。
利用酵母菌的力量簡(jiǎn)化工序
三井物產(chǎn)決定與2009年入股的加拿大生物風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)BioAmber合作，量產(chǎn)以植物為原料的琥珀酸。琥珀酸此前一直是以石油產(chǎn)品為原料，作為隔熱材料和粘合劑等原料之一使用。其中，具有代表性的用途是作為聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的原料，PBS是一種具有可被自然界中的微生物分解的“生物可降解性”的塑料。
生物琥珀酸的制備方法是，使從玉米中提取的糖分（葡萄糖）在菌類的作用下發(fā)酵。與利用原油制造相比工序更少，因此可低成本制造。
三井物產(chǎn)生物化學(xué)事業(yè)室主任荒木英知說：“人們肯花高價(jià)錢購買環(huán)境負(fù)荷低的生物原料的時(shí)代結(jié)束了�，F(xiàn)在做業(yè)務(wù)的前提是發(fā)揮‘植物提取’特有的優(yōu)勢(shì)”。
從2003年開始開展生物可降解塑料PBS業(yè)務(wù)的三菱化學(xué)將于2015年在泰國啟動(dòng)年產(chǎn)能為2萬噸的PBS生產(chǎn)設(shè)備。此前一直使用從石油中提取的琥珀酸作為原料，而今后將采用三井物產(chǎn)的生物琥珀酸。
從2003年開始開展生物可降解塑料PBS業(yè)務(wù)的三菱化學(xué)將于2015年在泰國啟動(dòng)年產(chǎn)能為2萬噸的PBS生產(chǎn)設(shè)備。此前一直使用從石油中提取的琥珀酸作為原料，而今后將采用三井物產(chǎn)的生物琥珀酸。
發(fā)展前景
全球生物塑料市場(chǎng)將快速增長：由Helmut Kaiser顧問公司完成的一個(gè)有關(guān)生物塑料市場(chǎng)的報(bào)告指出，全球生物塑料市場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，約占32%的市場(chǎng)份額，其次是歐洲占到31%，美國占28%。亞洲將占據(jù)市場(chǎng)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(chǎng)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(duì)環(huán)境友好，其對(duì)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。生物塑料可以說是環(huán)保材料的代表，今后將在價(jià)格和功能兩方面完成進(jìn)化。
日本政府為推進(jìn)生物塑料等可再生資源的使用出臺(tái)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�！渡锛夹g(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。
生物塑料不僅對(duì)環(huán)境友好，其對(duì)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。生物塑料可以說是環(huán)保材料的代表，今后將在價(jià)格和功能兩方面完成進(jìn)化。
日本政府為推進(jìn)生物塑料等可再生資源的使用出臺(tái)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�！渡锛夹g(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。
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