1、全国第二届循环经济培训班生物降解塑料研究进展中国科学院理化技术研究所工程塑料国家工程研究中心季君晖研究背景高分子时代石器时代 青铜器时代铁器时代1872年拜尔合成酚醛树脂以来，有人称人类进入了 “高分子时代 ”，2005年全世界共消耗塑料1.6亿吨。人类最糟糕的发明2004年 4月英国卫报评出 “人类最糟糕的发明 ” ，塑料袋 “荣获 ”这一称号。塑料 “诞生 ”于 20世纪 30年代，从 70年代起，塑料袋垄断了欧美超市购物袋的市场，英国每年使用 80亿个塑料袋。null面对污染，怎么办？“3R+1D ”政策 针对塑料引发的环境污染问题null Reusenull Reducenull Re
2、cyclenull Degrade回收与降解？回收降解?回收和降解回收再生技术是解决塑料污染的有效措施，而对于占塑料制品总量 10的大量的难以回收或不可回收的塑料废弃物，使用生物可降解塑料则更为有利。因此，开发自然环境下可降解的绿色塑料受到了世界各国政府、科研机构及产业界的广泛关注。降解塑料降解 Degradation Thermodegradation Photodegradation Oxidation Hydrolization BiodegradationEnvironmentally adaptable polymers are those polymers where the de
3、gradation occurs predominantly by some process in the environment.降解塑料发展历史 淀粉等天然材料利用； 淀粉/聚合物共混体系崩解型材料； 光降解和热降解塑料； 全生物分解高分子材料； 通用型全生物分解塑料。国外降解塑料进展 1998年全球降解塑料产量 3万吨，到 2001年，美欧日的产量已增加到 7万吨， 2004年已经达到 12万吨。预测 2007年全球生物降解聚合物产能将达 22.530万吨； 欧洲塑料制造协会、日本、英国、意大利和前苏联也积极研制； 日本还由 64家公司联合成立了 “生物降解塑料研究会我国 20世纪 70
4、年代光降解塑料由中科院上海有机化学研究所、长春应用化学研究所和天津轻工业学院等单位开展研究并在新疆等地试用，但因价格高，又只能在光照下降解，受地理环境、气候制约性很大，埋地部分和进入垃圾系统部分也不能降解等问题，大面积推广应用受到一定限制 .我国光降解塑料进展我国淀粉塑料首先由江西科学院研究成功，并于1988 年建立国内第一条淀粉塑料生产线，以后陆续看到有关报道，现参与研究开发的单位已达60多家，生产能力可达20万吨。我国淀粉降解塑料进展按生产工艺分为淀粉填充聚乙烯、聚丙烯等生产线 44条，光 /生物双降解塑料生产线35条，淀粉 /聚乙烯醇生产线 4条，另有光降解塑料生产线 9条，还有利用稻壳
5、、甘蔗渣、木浆和木屑等制造降解塑料的生产线。开发的降解塑料产品有农用地膜、包装袋、垃圾袋、餐具和育苗袋等。光、淀粉降解塑料产业化情况国家“八五”“九五”科技攻关计划都安排了“降解地膜的研究开发项目”并取得了诱导期 60-90天可控；碎片大小达到4cm4cm 既对农作物生长不构成危害等一批成果。但埋土部分降解问题仍无法解决。树脂-光敏剂-淀粉模式的“光生物降解塑料技术”用于包装产品，并没有向人们期待的那样解决环境污染问题。致使生产线绝大多数闲置，造成了极大的浪费。光降解塑料缺陷开发的 5%-15%玉米淀粉填充聚烯烃薄膜，欧美各国由于环保方面的立法和公众要求解决塑料污染的呼声日益增高，使这种薄膜能
6、大量用于垃圾处理、购物袋和一次性用品。因而 20世纪 80年代后期其产量达到每年 10万吨以上，可惜这类产品未能满足多方面的性能期望， 20世纪 90年代后已逐渐被淘汰。崩解型降解塑料崩解全生物降解塑料天然高分子型生物降解塑料生物降解性聚酯天然高分子生物降解塑料 天然淀粉复合材料：添加增塑剂造粒得到。可生产包装材料、农膜、地膜、垃圾袋等；捷克Fatra公司生产Ecofol薄膜； 纤维素：与预胶凝淀粉、环氧化合物、二羧酸酸酐共混得到，可生产瓶子、一次性容器和地膜； 木质素：与蛋白质和其它填料混合使用； 壳聚糖和纤维素复合材料：具有良好的强度和抗水性，可用作包装膜、地膜、托盘； 天然蛋白质、朊族化
7、合物：用作食品包装袋。生物降解性聚酯 以脂肪族结构单元经酯键连接为主链。 在微生物或动植物体内酶的作用下，可最终分解为二氧化碳和水而回归自然。 与天然大分子，如淀粉、纤维素等相比： 具有更好的力学性能和耐水性； 易加工，能够达到塑料的使用要求； 通过调节其化学结构，能实现可控降解 。70年代末：微生物合成聚酯聚羟基脂肪酸酯（ PHB）英国ICI 公司；美国Monsanto 公司80年代：化学合成聚酯（开环聚合）聚乳酸（ PLA） 美国 Cargill公司聚己内酯（PCL ）美国U.C. 公司90年代：化学合成聚酯（缩合聚合）脂肪族二元醇酸聚酯（ PBS）日本昭和高分子公司 ;历史发展二氧化碳共
8、聚物脂肪族聚碳酸酯（APC ）APC（ R1、 R2、 R3、 R4=H、烃基，x 1）APC研究进展APC合成采用的催化剂基本属于阴离子配位型； APC研究始于60年代末，日本井上祥平研究发现，由二氧化碳和环氧乙烷缩聚合成的共聚物聚碳酸亚乙酯（PEC）； 中科院长春应化所从1993年开始，在中科院重点项目的支持下开展了可生物降解的二氧化碳聚物的合成及加工的研究。目前又被列入中科院创新方向性重点项目，同时获吉林省长特别基金。采用二氧化碳和环氧丙烷为原料，采用稀土复合催化剂，获得的聚合物中二氧化碳含量高达40%以上。 中科院广州化学所将合成的APC制备成端羟基，制备可降解聚氨酯材料。APC产业化
9、进展 中科院长春应化所和内蒙古蒙西高新材料股份有限公司等单位进行了较深入的产业化研究开发，形成了2 万吨级的产业化规模，相关工程获国家发改委产业化示范项目支持； 广州化学所和江苏泰州金龙公司合作开发了可降解聚氨酯软段材料，并制备了可降解聚氨酯材料，相关工程获江苏省产业化工程项目支持； 中国海洋石油公司和长春应化所合作，利用油田有 CO2资源优势，准备进行 APC产业化。APC力学性能项目检测方法PEC融点DSC法 ( )106软化点38比重 1.26抗张强度JIS-K6758(MPa) 14抗拉伸长率JIS-K6758(%)800弯曲模量JIS-K6758(Gpa) 0.28聚羟基烷酸酯PHA
