科创中国

行业领域

新材料技术,高分子材料

需求背景

生物降解塑料是指，在自然界如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳（CO2 ）或/和甲烷（CH4 ）、水（H2 O）及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。生物降解塑料因为在一定条件下可以生物降解，不增加环境负荷，是解决白色污染的有效途径。

按照来源，生物降解高分子材料可分为三类：天然高分子、微生物合成高分子和化学合成高分子。

天然高分子通常是将天然多糖，特别是淀粉进行改性，或与合成高分子共混，可以达到低成本大规模的生产，但是这种将天然和合成高分子材料的结合，性能和应用比较局限。

微生物合成高分子，主要是指微生物消耗淀粉、脂肪等生物碳源，在微生物体内合成的聚酯或多糖如羟基脂肪酸酯（PHA），可在自然环境中实现完全生物降解。

化学合成高分子种类繁多，代表性的有生物可降解聚酯等，可以通过分子链的设计、物理化学改性来调节材料的力学性能、降解速率、加工性能等，从而获得广泛应用，如聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。

全球研发的可降解塑料多达几十种，其中能工业化生产的主要包括化学合成的PBAT、PLA、PBS；微生物发酵合成的聚羟基脂肪酸酯（PHA），以及天然高分子淀粉与其共混物，如淀粉/PVA、淀粉/PBS、淀粉/PLA等。

需解决的主要技术难题

(1）利用热塑性淀粉、纤维素、无机矿物质对PBAT、PLA进行改性处理，通过吹胀成型或者注射成型或者模压成型的加工方式，开发全生物降解制品;

(2）确定改性料的配方及加工工艺参数;

(3）在实验室完成各制品的生产参数后进行中试修正，并进一步放大生产。

期望实现的主要技术目标

a.熔融指数在5~15g/10min;

b.全生物降解薄膜拉伸强度≥18MPa，伸长率≥150%;

c.全生物降解薄膜的透明度≥80%;

d.全生物降解模塑品在_100 摄氏度条件下热变形量≤10%;

e.全生物降解材料在自然堆肥处理的条件下，6个月内可完全降解。

需求解析

解析单位：“科创中国”咸宁大健康、智能机电专业科技服务团（湖北香城智能机电研究院有限公司） 解析时间：2023-09-26

徐碧玉

湖北香城智能机电研究院有限公司

副总经理

综合评价

技术的成熟度和稳定性：全生物降解高分子材料的制备过程需要经过多个化学反应步骤，需要保证技术的成熟度和稳定性。因此，需要对制备过程中的关键技术进行深入研究和优化，确保制备过程高效稳定。 材料性能的要求：全生物降解高分子材料需要具备优良的力学性能、热稳定性和降解性能等。因此，需要针对不同应用领域和使用要求，对材料的性能进行严格控制和优化。 生产成本和可规模化：全生物降解高分子材料的应用需要考虑到生产成本和规模化生产的问题。因此，需要研究如何降低制备成本、提高生产效率，同时探索规模化生产的可行性。 环保和社会效益：全生物降解高分子材料的应用能够减少塑料废弃物对环境的污染，因此需要关注其环保和社会效益。在技术研发和产业化过程中，需要注重资源的节约和环境的保护，同时推动技术的可持续发展。

查看更多>

处理进度