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南京生物降解包装袋在我国的发展趋势及重要性?(二)

来源:http://nanjing.qdzhoushisuliao.com/news612107.html  发布日期:2021-5-17 8:58:00 

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生物降解包装袋在我国的发展趋势及重要性?(二)

    PLA:技术不断提升,大规模推广应用指日可待

    PLA是一种可再生的、以植物资源为原料聚合合成的生物降解高分子。其以玉米等壳类作物为原料,经碾碎后从中提取淀粉;然后将淀粉发酵制成未精化的葡萄糖,将葡萄糖精制、发酵获得左旋乳酸;再经脱水、环化反应使乳酸生成环状二聚体丙交酯,再开环缩聚成分子量达150000以上的PLA树脂。PLA的原料来源既充分又可再生,产品可在使用后回收,可在温度高于55℃或富氧和微生物作用下降解为二氧化碳和水,实现在自然界中的物质循环,不会对环境产生影响。作为理想的绿色环保高分子材料,PLA已成为生物可降解塑料系列中当之无愧的主力产品。美国NatureWorks是全球最大PLA制造商,其位于内布拉斯加州布莱尔的工厂,是世界上第一家也是商业化规模最大的PLA工厂,其以IngeoTM品牌命名的PLA树脂产能已突破18万吨/年,占全球30%的产能。

    目前,我国PLA产业发展水平、生产技术及产能与国外跨国公司相比仍有较大差距。浙江海正生物材料股份有限公司自2005年底正式投产第一条年产5000吨的PLA生产线,发展至今年产能已达 2.5万吨,另有5万吨PLA产能正在建设;深圳光华伟业股份有限公司目前已建成年产聚合物10000吨、乳酸酯15000吨、多元醇5000吨、3D打印材料1500吨的生产能力,拥有薄膜级、注塑级、片材级和纤维级多款牌号PLA产品;吉林中粮生物材料有限公司已形成年产3万吨PLA及3万吨生物基制品的产能,其PLA生产技术来自于蒂森克虏伯工业解决方案公司开发的PLAneo?誖专利技术;今年8月,安徽丰原福泰来PLA有限公司成功下线PLA粒子成品,随着产品的顺利产出,标志着中国第一条全产业链PLA生产线顺利量产,9月,其年产50万吨乳酸、30万吨PLA第1模块项目开工,这也是目前国内最大的、规模化的PLA生产线。此外,山东泓达生物科技有限公司年产16万吨PLA项目,浙江友诚控股集团有限公司年产16万吨PLA项目,山东同邦新材料科技有限公司年产30万吨乳酸、20万吨PLA和10万吨PLA纤维生产线项目,浙江友诚控股集团有限公司的以甘蔗渣为原材料年产75万吨乳酸和50万吨PLA项目,金丹生物新材料有限公司年产1万吨PLA项目等一大批生物降解PLA项目建设正进入高潮。在不久的将来,我国将成为全球最大的PLA制造国家,为我国经济社会可持续发展做出实质性贡献。

    当前困扰我国PLA产业发展的首要问题是PLA合成中间体丙交酯制造技术的国外“卡脖子”难题。由于国内对PLA的制造技术开发及应用目前还处在起步阶段,制备PLA的中间体丙交酯的生产技术水平较低,还存在高能耗、高成本,以及产率和纯度不够等问题,国内产能也严重不足;而进口的丙交酯价格一直居高不下,货源紧张,阻碍了PLA产能的扩大。

    提纯难和合成难是制造丙交酯的两大难关。从合成丙交酯的原料上来看,采用生物发酵得到的左旋乳酸为原料进行反应更为经济,产物收率较高,目前研究的较为深入。其工艺流程为:先将乳酸酯化脱水生成乳酸低聚物,再在较高温度下进行裂解反应催化解聚得丙交酯。丙交酯的旋光纯度和产率会直接影响PLA的质量和生产成本。由于粗丙交酯中仍含有水、乳酸和乳酸低聚物等杂质,不符合PLA合成原料的纯度要求,因此粗丙交酯还需进行提纯精制,才能聚合得到高分子量的产品,这也是造成间接法价格较高的主要原因。丙交酯的制备常用的方法有常压法和减压法。两种方法面临的主要问题都是如何降低反应液在解聚过程中出现的焦化碳化现象,从而提高丙交酯收率。常压法技术难度低、操作成功性高,但常压法的不足之处是脱水时间长、生产效率低、产物收率不高。目前丙交酯合成使用较多的还是减压法,其设计思想是将整个反应体系处于高真空度的状态下,迅速将生成的丙交酯蒸出,高真空下隔绝氧气可减少氧化反应的发生,提高丙交酯收率。从以上分析来看,丙交酯的纯度和产率会直接影响PLA的质量和生产成本,国内不少厂家已经掌握丙交酯的制备技术,但在纯度和量产上还需要进一步攻克难关。

    丙交酯价格居高不下,也导致所生产的PLA产品价格高启。目前市场PLA售价在2.7万~3.5万元/吨,这与石化资源生产的聚乙烯和聚丙烯8000元/吨的售价相比,在快消商品中应用的成本明显居于劣势。因此,要大力推广PLA在各领域的应用,在其生产成本暂时无法得到解决的情况下,需要大力开发下游应用制造技术。例如,通过与其他生物可降解材料如各种淀粉、纤维素、PBAT、PHA、PBS等共混,可在确保PLA力学性能的前提下,有效降低PLA的成本并维持共混物的全生物降解性能。这要求PLA树脂原料的应用企业设计出科学的改性配方,开发出有效的相容剂、成核剂及相关的共混挤出加工工艺路线。此外,通过对PLA制品的轻量化加工技术(如微发泡和超临界二氧化碳发泡技术)的开发,降低制品所使用的PLA质量,从而达到降低制造成本的要求。总之,随着我国PLA生产及后续改性技术的不断提升,PLA树脂在我国的大规模推广应用指日可待。

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