按原料成分來源分類,生物降解塑料可分為生物基生物降解塑料及石化基生物降解塑料兩類。
生物基生物降解塑料主要可分為四類:第一類為天然材料直接加工得到的塑料;第二類為微生物發(fā)酵和化學合成共同參與得到的聚合物;第三類為由微生物直接合成的聚合物;第四類為以上這些材料共混加工得到的或這些材料和其他化學合成的生物降解塑料共混加工得到的生物降解塑料。
完全生物降解塑料主要是由天然高分子(如淀粉、纖維素、甲殼質(zhì))或農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)微生物發(fā)酵或合成具有生物降解性的高分子制得,如熱塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均屬這類塑料。
根據(jù)原材料的不同,常見的生物降解塑料至少有以下幾種:
以PBS(熔點為114℃)為基礎材料制造各種高分子量聚酯的技術已經(jīng)達到工業(yè)化生產(chǎn)水平。日本三菱化學和昭和高分子公司已經(jīng)開始工業(yè)化生產(chǎn),規(guī)模在千噸左右。
中科院理化研究所也在進行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。中科院理化研究所已經(jīng)和山東匯盈公司合作建成了年產(chǎn)25000噸的PBS及其聚合物的生產(chǎn)線、廣東金發(fā)公司建成了年產(chǎn)1000噸規(guī)模的生產(chǎn)線等。清華大學在安慶和興化工有限公司建成了年產(chǎn)10000噸PBS及其共聚物的生產(chǎn)線。
美國Natureworks公司在完善聚乳酸生產(chǎn)工藝方面做了積極有效的工作,開發(fā)了將玉米中的葡萄糖發(fā)酵制取聚乳酸,年生產(chǎn)能力已達1.4萬噸。日本UNITIKA公司,研發(fā)和生產(chǎn)了許多種制品,其中帆布、托盤、餐具等在日本愛知世博會被廣泛使用。
國外實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要為美國和巴西等國。國內(nèi)生產(chǎn)單位有天津國韻生物材料有限公司(規(guī)模1萬噸/年) [4] 、寧波天安生物材料有限公司(規(guī)模2千噸/年),正在中試的單位有江蘇南天集團股份有限公司等。
利用可再生資源得到的生物降解塑料,把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起,生產(chǎn)可降解性塑料的技術也已經(jīng)研究成功。在歐美國家,淀粉和脂肪族聚酯的共混物被廣泛用來生產(chǎn)垃圾袋等產(chǎn)品。國際上規(guī)模最大、銷售最好的是意大利的Novamont公司,其商品名為Mater-bi,公司的產(chǎn)品在歐洲和美國有較大量的應用。
國內(nèi)研究和生產(chǎn)的單位很多,其中產(chǎn)業(yè)化的單位有武漢華麗科技有限公司(規(guī)模4萬噸/年)、浙江華發(fā)生態(tài)科技有限公司(8千噸/年)、浙江天禾生態(tài)科技有限公司(5千噸/年)、福建百事達生物材料有限公司(規(guī)模2千噸/年)、肇慶華芳降解塑料有限公司(規(guī)模5千噸/年)等。
脂肪族芳香族共聚酯
德國BASF公司所制造的脂肪族芳香族無規(guī)共聚酯(Ecoflex),其單體為:己二酸、對苯二甲酸、1,4-丁二醇。生產(chǎn)能力在14萬噸/年。同時開發(fā)了以聚酯和淀粉為主的生物降解塑料制品。
如意大利NOVMANT的MaterBi產(chǎn)品在上世紀90年代主要是在淀粉中加入PVA,它能吹膜,也能加工其它產(chǎn)品。聚乙烯醇類材料,需要經(jīng)過一定的改性后方具有良好的生物降解性能,北京工商大學輕工業(yè)塑料加工應用研究所在這方面取得了一定成果。
二氧化碳共聚物
國外,最早研究二氧化碳共聚物的國家主要為日本和美國,但一直沒有工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)內(nèi)蒙古蒙西集團公司采用長春應用化學研究所的技術,已建成年產(chǎn)3000噸二氧化碳/環(huán)氧化合物共聚物樹脂的裝置,產(chǎn)品主要應用在包裝和醫(yī)用材料上。中科院廣州化學研究所陳立班博士開發(fā)的低分子量二氧化碳共聚物技術已在江蘇泰興開始投產(chǎn),品種是低相對分子質(zhì)量二氧化碳/環(huán)氧化合物共聚物,用來作為聚氨酯發(fā)泡材料的原材料,用于家用電器等的包裝。河南天冠集團采用中山大學孟躍中教授的技術,已經(jīng)建成中試規(guī)模的二氧化碳共聚物生產(chǎn)線。