降解薄膜和相关塑料新技术、应用前景探讨

业内对塑料产品的降解性看法并不一致，有的认为降解技术并不过关，有的认为降解塑料产品价格太高、无法在实际中推广等。
我们就各种降解薄膜和相关塑料的新产品、新材料、新技术、应用前景等作探讨，以期对降解薄膜和相关塑料产品的进一步发展能有一个较为清晰的认识。
    一、新技术和产品探讨
    北京凯发环保技术中心主任/中国塑协塑料再生利用委员会副会长董金狮：近年来随着原料生产和制品加工技术的进步，加之石油价格的不断提高，降解塑料尤其是生物降解塑料重新受到关注，成为可持续和循环经济发展的亮点，同时，也再次成为全世界聚焦热点。无论是从能源替代、二氧化碳减少，还是从环境保护等问题考虑，研究和发展降解塑料都是必要，也是十分有意义的。
    按照中国塑协降解塑料专业委员会的统计，我国2003年生物降解材料的用量约15,000吨，其中不添加淀粉的生物降解聚合物约1,000吨。2005年从事生物降解塑料的企业约30家，生产能力6万吨/年，实际生产约3万吨，国内市场需求约5万吨，国外进口1万吨，出口2万吨。预计2010年产能将达到25万吨左右。
    从原材料上分类，目前生物降解塑料至少有以下几种：
    1.聚己内酯（PCL），这种塑料具有良好的生物降解性，熔点是62℃。分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起，或与乳酸聚合使用。
    2.聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物，以PBS（熔点为114℃）为基础材料制造各种高相对分子质量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。日本三菱化学和昭和高分子公司已经开始工业化生产，规模在千吨左右。
中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。广东金发公司建成了年产1,000t规模的生产线等。
    3.聚乳酸（PLA），美国Natureworks公司在完善聚乳酸生产工艺方面做了积极有效的工作，开发了将玉米中的葡萄糖发酵制取聚乳酸，年生产能力已达1.4万吨。日本UNITIKA公司，研发和生产了许多种制品，其中帆布、托盘、餐具等在日本爱知世博会被广泛使用。
我国目前产业化的有浙江海生生物降解塑料股份有限公司（规模5,000吨/年生产线），正在中试的单位有上海同杰良生物材料有限公司、江苏九鼎集团等。
    4.聚羟基烷酸酯(PHA)，目前国外实现工业化生产的主要为美国和巴西等国。目前国内生产单位有宁波天安生物材料有限公司（规模2,000吨/年），正在中试的单位有江苏南天集团股份有限公司、天津国韵生物科技有限公司等。
    利用可再生资源得到的生物降解塑料，把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起，生产可降解性塑料的技术也已经研究成功。在欧美国家，淀粉和脂肪族聚酯的共混物被广泛用来生产垃圾袋等产品。国际上规模最大、销售最好的是意大利的Novamont公司，其商品名为Mater-bi，公司的产品在欧洲和美国有较大量的应用。
国内研究和生产的单位很多，其中产业化的单位有武汉华丽科技有限公司（规模8,000吨/年）、浙江华发生态科技有限公司（8,000吨/年）、浙江天禾生态科技有限公司（5,000吨/年）、福建百事达生物材料有限公司（规模2,000吨/年）、肇庆华芳降解塑料有限公司（规模5,000吨/年）等。
    5.脂肪族芳香族共聚酯，德国BASF公司所制造的脂肪族芳香族无规共聚酯（Ecoflex），其单体为：己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇。目前生产能力在14万吨/年。同时开发了以聚酯和淀粉为主的生物降解塑料制品。
    6.聚乙烯醇（PVA）类生物降解塑料，如意大利NOVMANT的MaterBi产品在上世纪90年代主要是在淀粉中加入PVA，它能吹膜，也能加工其他产品。聚乙烯醇类材料，需要经过一定的改性后方具有良好的生物降解性能，北京工商大学轻工业塑料加工应用研究所在这方面取得了一定成果。
    7.二氧化碳共聚物，国外最早研究二氧化碳共聚物的国家主要为日本和美国，但一直没有工业化生产。
    国内内蒙古蒙西集团公司采用长春应用化学研究所的技术，已建成年产3,000t二氧化碳/环氧化合物共聚物树脂的装置，产品主要应用在包装和医用材料上。中科院广州化学研究所陈立班博士开发的低相对分子质量二氧化碳共聚物技术已在江苏泰兴开始投产，品种是低相对分子质量的二氧化碳/环氧化合物共聚物，用来作为聚氨酯发泡材料的原材料，用于家用电器等的包装。河南天冠集团采用中山大学孟跃中教授的技术，已经建成中试规模的二氧化碳共聚物生产线，预计今年能中试生产。
其他如甲壳素、聚酰胺、聚糖、纤维素等均在研发之中。
     武汉华丽环保科技有限公司总经理张先炳：公司成功研发出“淀粉含量大于80%的PSM材料”，是一种可完全降解的可塑材料，公司也成为是目前武汉惟一具备可降解原材料生产能力的企业。为此，公司刚新增了一栋可年产10万吨原材料的新厂房，这么多原材料能做出数百亿个塑料袋，武汉市场根本用不完。
    同时，公司研发出一种玉米加化学助剂合制而成的材料，可将淀粉塑料化，制成梳子、牙刷、餐盒、塑料袋等产品。这种塑料袋物理性能与普通塑料袋相近，但其原料植物淀粉可完全降解，不会造成污染。用可降解材料生产塑料袋并不复杂，生产传统塑料袋的企业，用现有设备就能生产。
    四川柯因达生物科技有限公司：研制出可降解玉米塑料，有人质疑玉米塑料的真实性，认为100天降解80%太难。不过，一份从北京新材料发展中心传到成都的函则表明，公司生产的生物降解塑料袋符合奥运采购要求，已纳入2008北京“绿色奥运”的采购范围，多达400多万个玉米塑料袋将取代普通塑料袋，成为奥运会上的包装袋。
    扬州市邗江格雷丝高分子材料有限公司：由中科院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心和扬州市邗江佳美高分子材料有限公司合资组建，投资5,000万建设2万吨／年PBS生产线，规模居世界之首。PBS在热性能、加工性能和性价比方面在降解塑料中具有独特的优势。该项目入围国家中长期科技规划指南，被列为环境友好材料重点攻关内容之一，成为国家层面重点推动产业化的生物降解塑料，赢得了产业化先机，成为我国生物降解塑料产业化的领跑者。标志着我国PBS生物降解塑料产业将开创大规模产业化的新纪元。
PBS是生物降解塑料材料中的佼佼者，用途极为广泛，可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。PBS综合性能优异，性价比合理，具有良好的应用推广前景。
     与其他生物降解塑料相比，PBS力学性能十分优异，接近PP和ABS 塑料；耐热性能好，热变形温度接近100℃，改性后使用温度接近100℃，可用于制备冷、热饮包装和餐盒，克服了其他生物降解塑料耐热温度低的缺点；加工性能非常好，可在现有塑料加工通用设备上进行各类成型加工，是目前降解塑料加工性能最好的。同时，可以共混大量碳酸钙、淀粉等填充物，得到价格低廉的制品；PBS生产可通过对现有通用聚酯生产设备略做改造进行，目前国内聚酯设备产能严重过剩，改造生产PBS为过剩聚酯设备提供了新的机遇。另外，PBS只有在堆肥、水体等接触特定微生物条件下才发生降解，在正常储存和使用过程中性能非常稳定。
     PBS以脂肪族二元酸、二元醇为主要原料，既可以通过石油化工产品满足需求，也可通过纤维素、奶业副产物、葡萄糖、果糖、乳糖等自然界可再生农作物产物，经生物发酵途径生产，从而，实现来自自然、回归自然的绿色循环生产。采用生物发酵工艺生产的原料，还可大幅降低原料成本，从而进一步降低PBS成本。
     天津科技大学高珊珊/王建清：近年来，由于塑料薄膜带来的严重的环境污染，可生物降解薄膜的开发和使用已越来越受到人们的重视，纤维素以其丰富的来源和优良的生物降解性成为目前合成生物降解薄膜的重要原材料。生物降解性聚合物作为一种可自然降解材料，必须是能被微生物完全消化，并只产生自然副产物（CO2、甲烷、水）等，因此它被称为“清洁塑料”。生物降解塑料既能够以石油衍生物以及农作物衍生的各种天然物质为原料，也可以使用植物淀粉、纤维素等生物高分子进行制造。
大自然通过光合作用每年生产1,000～1,500亿吨的植物纤维，然而每年只有200万吨的纤维素用于纤维素薄膜的生产。纤维素材料本身无毒，抗水性强，可能取代经久耐用的塑料薄膜，减少以石油产品为原料的合成膜大量使用而产生的严重污染环境、破坏自然生态、对包括人类在内的生物生存和发展带来的巨大威胁。因此具有自然分解性能的纤维素膜有可能重新发展。