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PBS虽然具有良好的综合性能,但其刚性较差,与普通塑料相比其生产成本还是偏高,市场售价每吨约3万元,应用推广受到限制。另外,为改善性能和降低成本,PBS还需要通过继续改性来适应市场需求。
4.3聚β-羟基烷酸(PHAs)及聚β-羟基丁酸酯(PHB)
PHAs属于微生物产生型生物可降解聚合物,可以通过微生物发酵法生产。PHB是该类聚合物中最常见的、研究和应用最广的一种。
PHB是一种在自然界中广泛存在的热塑性聚酯,尤其常在细菌细胞间发现。它通过微生物在不平衡生长条件下的作用,是贮存于细胞内的一种高分子聚合物。1925年,法国巴斯德研究所M.Lemoigne在巨大芽孢杆菌中发现了PHB,并随后首次首次将它从细胞中分离了出来。由于PHB不仅具有与传统塑料相似的性质,而且还具有传统塑料所没有的特殊性能(如可以用生物可再生资源合成、生物降解性、生物相容性、光学活性等),因此近十多年来,微生物合成PHB的研究受到人们的广泛重视。
英国ICI公司经过15年的努力,率先于1990年采用真养产碱杆菌(A.eutrophus)小批量生产出了商品名为“Biopol”的生物可降解塑料。美国康乃尔大学的研究人员采用化学方法合成了聚羟基丁酸(PHB),可用于制备可生物降解医用塑料。用这种生物塑料制成的材料可用于药物释放系统、植入体及一些痊愈后在人体中无害分解的器件。这种材料具有良好的弹性,有效时间长。此外,这种材料在人体内的分解和吸收速率是可控的,可从几个星期到几年。研究结果还表明,许多基于这种技术而制得的聚合物是生物相容性的。这种聚合物可用传统的加工工艺包括熔融、纺丝、溶剂浇铸等加工。
PHB的生产成本太高,制约了它的大规模应用。目前的研究主要集中于如何控制生产成本。
4.4改性聚氨酯(PU)技术
聚氨酯作为“第五大塑料”,应用范围非常广泛。同时,聚氨酯对普通存在的微生物具有一定的生物敏感性,在自然条件下,有一定的生物降解潜质。根据聚氨酯的这一特点,生物降解型聚氨酯材料也得到了较好的发展,并取得了一定的科研成果。目前该研究成果还没有市场化。
聚氨酯的合成单体可以选用可再生生物资源,如蓖麻油、棕榈油、妥儿油、大豆油等植物油。由此制备的PU都有良好的生物降解性能。近年开发的聚碳酸酯型多元醇基聚氨酯也具有良好的生物降解性能。为降低成本,淀粉和纤维素等与PU进行共混或化学改性仍然是研究和应用的方向之一。
4.5全淀粉的生物可降解塑料
淀粉是生物可降解塑料常用的添加剂或复合成份。通常认为,淀粉含量的90%以上的生物可降解塑料称为全淀粉生物可降解塑料,塑料中掺入的少量助剂也均应是生物可降解的。全淀粉生物可降解塑料一般由天然淀粉经过分子异构处理,使其分子无序化,形成热塑性的生物可降解塑料母料,再辅以其他助剂加工成塑料制品。PLA,PBS,PHAs都可以以淀粉为原料来生产,都可以称为全淀粉的生物可降解塑料。美国等农业大国正在加大全淀粉生物可降解塑料的研发和市场推广力度。全淀粉的生物可降解塑料成为目前生物可降解塑料中最受关注的一种。
饮料行业有机废水残渣中提炼出的生物可降解塑料,第一款“生物塑料”制造的饮料包装问世.
AINIA技术中心和欧洲果汁协会(AIJN)承办的国际研讨会将展示欧洲PHBOTTLE项目的结果。该项目开发了第一款饮料包装模型,这是一款从饮料行业有机废水残渣中提炼出的生物可降解塑料制造而成的包装。
强强联盟,合作PHB
PHBOTTLE项目由AINIA发起,由欧洲果汁饮料协会(AIJN)支持,并交由Citresa公司、Logoplaste创新实验室位于葡萄牙与巴西的两个实验室、Omniform公司、Sivel公司、MegaEmpack公司、TNO科技中心、Aimplas公司以及INTI国立科技大学进行具体的研发实验。PHBOTTLE计划旨在研究PHB可降解生物基塑料在生产废水中的污染残留以及其针对果汁行业的可持续发展性。
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