聚乳酸是以速生資源玉米為主要原料,,經(jīng)發(fā)酵制得乳酸,再經(jīng)化學(xué)聚合而制成的全新降解塑料,,具有良好的生物相容性和生物降解性用它制成的各種制品埋在土壤中6至12個(gè)月即可完成自動(dòng)降能,,該產(chǎn)品的研發(fā)備受美、德,、法等國(guó)的重視,。
卡吉爾-陶氏聚合物公司2002年在美國(guó)內(nèi)布拉斯加州巴拉爾建成14萬噸/年聚乳酸生物降解塑料裝置。該裝置以玉米等谷物為原料,,通過發(fā)酵得到乳酸,,再以乳酸為原料,聚合生產(chǎn)可生物降解塑料聚乳酸,。該公司到2009年,,擬將美國(guó)聚乳酸生產(chǎn)能力達(dá)到45萬噸/年,并轉(zhuǎn)讓該技術(shù)在亞洲,、歐洲和南美建廠,,預(yù)計(jì)10年后生產(chǎn)能力達(dá)到100萬噸/年。并通過改進(jìn)技術(shù)以降低生產(chǎn)成本,,預(yù)計(jì)7年后,,聚乳酸的生產(chǎn)成本、銷售價(jià)格可達(dá)到與通用熱塑性塑料相競(jìng)爭(zhēng)的水平,。聚乳酸主要用于包裝和纖維兩個(gè)領(lǐng)域(各占50%),。
卡吉爾-陶氏公司與意大利Amprica公司和臺(tái)灣威猛工業(yè)公司(WMI)合作,,推進(jìn)卡吉爾-陶氏公司由谷物生產(chǎn)的聚合物Nature Work聚乳酸(PLA)用于包裝材料。這種聚合物可與石油生產(chǎn)的塑料共混,,和像石油生產(chǎn)的塑料一樣使用,。NatureWorks樹脂的包裝性能等同或優(yōu)于傳統(tǒng)的以石油為原料的聚合物包裝材料,,有高透明度,、高光澤度等優(yōu)點(diǎn),并有持久宜人的香味,,可耐絕大部分食品中的油脂,,熱封起始溫度低(80℃),熱封強(qiáng)度高,。它可以加工成薄膜,、剛性瓶和各種容器,亦可拉伸取向,,采用現(xiàn)有設(shè)備熱成型,、涂覆和印刷。意大利IPER超市的22個(gè)連鎖店所有新鮮食品已都采用獨(dú)特的塑料包裝材料———聚乳酸(PLA)樹脂生產(chǎn)的包裝產(chǎn)品,。Amprica公司(歐洲面包和方便食品市場(chǎng)用熱成型包裝材料生產(chǎn)商)已成為卡吉爾-陶氏公司的策略合伙人,,該公司正在用PLA聚合物代替現(xiàn)用塑料,包括PET,、PVC和PS,。卡吉爾-陶氏公司也與威猛工業(yè)公司(WMI)合作推動(dòng)PLA聚合物包裝材料在臺(tái)灣地區(qū)的應(yīng)用,。WMI公司在臺(tái)灣地區(qū)用PLA聚合物生產(chǎn)終端用途的包裝材料,,商品名為Nature Gree(大自然綠色材料)。臺(tái)灣地區(qū)最近已禁止石油生產(chǎn)的塑料用作購(gòu)物袋和便攜品,。
美國(guó)從事生物塑料生產(chǎn)的Cereplast公司為滿足美國(guó)客戶不斷增長(zhǎng)的需求,,已進(jìn)一步擴(kuò)大了其在加州生產(chǎn)裝置的生物塑料能力。該公司從聚乳酸(PLA),、淀粉和納米組分添加劑生產(chǎn)100%的生物基塑料,,擴(kuò)建的裝置將使其新生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力提高到1.8萬噸/年。新生產(chǎn)線的投運(yùn),,使該公司成為美國(guó)第二大生物塑料樹脂生產(chǎn)商,。向Cereplast公司供應(yīng)PLA的Natureworks公司(卡吉爾-陶氏)位居第一,其在Nebraska.擁有1.4萬噸/年裝置,。
EMS依汶達(dá)費(fèi)瑟(Inventa Fisher)公司也使其基于聚乳酸(PLA)的生物降解聚合物生產(chǎn)工藝推向工業(yè)化,,該公司與德國(guó)AIB農(nóng)業(yè)技術(shù)研究院和FIAP聚合物研究院合作,在德國(guó)農(nóng)業(yè)部支助下,,開發(fā)了基于淀粉的技術(shù)生產(chǎn)PLA,。該公司投資3000萬美元在德國(guó)東部建設(shè)3000噸/年P(guān)LA驗(yàn)證裝置,,并放大到2.5萬噸/年。該工藝可使谷物,、裸麥或小麥通過連續(xù)發(fā)酵轉(zhuǎn)化成乳酸,,乳酸再聚合成PLA,提純過程采用膜法工藝,。該公司在AIB農(nóng)業(yè)技術(shù)研究院擁有中型發(fā)酵和提純裝置,,在FIAP聚合物研究院擁有聚合和縮聚裝置。PLA產(chǎn)品用于制造可生物降解的食品容器和包裝物,。該公司將在兩年內(nèi)使用該工藝生產(chǎn)纖維級(jí)PLA,。該技術(shù)可應(yīng)用于大達(dá)10萬噸/年的裝置,生產(chǎn)費(fèi)用約為1.25 歐元/千克,,而3000噸/年裝置生產(chǎn)費(fèi)用為2.2 歐元/千克,,與其他工程塑料相比也具有較好的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。
日本NEC公司開發(fā)出電子應(yīng)用規(guī)格的生物降解塑料,,材料中含聚乳酸(PLA)和20%名為Kenaf(澤麻)的天然纖維,。這種新材料用于電子產(chǎn)品包裝,即包封硅芯片,。據(jù)稱,,以前沒有一種生物降解塑料能達(dá)到電子包裝要求的耐熱性和剛性,而這種新材料的熱變形溫度為120℃,,幾乎比不增強(qiáng)的PLA(67℃)高一倍,,彎曲模量7.6GPa,也高于不增強(qiáng)PLA的4.5GPa,。新材料將替代ABS和玻纖增強(qiáng)ABS,。
日本尤尼奇卡公司與豐田工業(yè)大學(xué)合作,結(jié)合尼龍納米復(fù)合材料和聚乳酸樹脂技術(shù),,推出注塑級(jí)聚乳酸納米復(fù)合材料新產(chǎn)品,。該新產(chǎn)品以聚乳酸和層狀硅酸鹽為原料,采用熔融配混法工藝,。注塑級(jí)聚乳酸納米復(fù)合塑料大幅縮短了制品成型時(shí)間,,并顯著改善了制品的剛性和耐熱性,不僅是目前剛性和耐熱性最好的生物降解塑料,,甚至還超過了PS,、ABS和PP等其他塑料,因此這種納米生物降解塑料不僅可用于民用產(chǎn)品,,也可用于電子設(shè)備外殼等工業(yè)產(chǎn)品,。該新產(chǎn)品現(xiàn)有3個(gè)牌號(hào):耐用和高剛性牌號(hào)TE-8210、高剛性牌號(hào)TE-7307和低密度牌號(hào)TE-7000,。
日本NEC(日電)公司已開發(fā)出阻燃級(jí)生物降解塑料,,用于電子工業(yè)制品,,該材料以聚乳酸(PLA)為基礎(chǔ)樹脂,不含有毒助劑,,是一種環(huán)境友好材料,。該產(chǎn)品已通過美國(guó)兩種阻燃試驗(yàn),添加的阻燃劑為一種安全無毒的無機(jī)材料,,開拓了生物降解塑料在電子產(chǎn)品上的應(yīng)用,。這種新材料有一定耐熱性,可采用注塑機(jī)加工成形,,強(qiáng)度與玻纖增強(qiáng)聚碳酸酯相當(dāng),。
日本NEC公司以植物為原料,,在世界上率先開發(fā)成功具有超過不銹鋼熱傳導(dǎo)能力的生物塑料,。據(jù)介紹,NEC開發(fā)的新材料具有以下特征:其一,,在以玉米等為原料的聚乳酸樹脂中,,通過添加、混合特定長(zhǎng)度的碳纖維和特定的粘合劑,,使樹脂中的碳纖維互相結(jié)合,,形成網(wǎng)眼狀,達(dá)到高度的熱傳導(dǎo)性,。該材料添加10%的碳纖維,,熱傳導(dǎo)率可以達(dá)到不銹鋼的水平;添加約30%,,可達(dá)到不銹鋼的2倍,。其二,除碳纖維以外,,包括粘合劑的原材料,,大部分都是由植物中得來。新材料的強(qiáng)度和易塑性可以滿足電子產(chǎn)品外殼要求,。
日本電子產(chǎn)品大型生產(chǎn)商N(yùn)EC公司在其產(chǎn)品中采用生物塑料替代常規(guī)塑料,。該公司到2010年將使其電子產(chǎn)品塑料部件的10%以上用生物塑料替代由石油制造的塑料。現(xiàn)在一些電子生產(chǎn)商已開始使用生物塑料,。其關(guān)鍵材料將是由Kenaf纖維增強(qiáng)的特種聚乳酸(PLA),,NEC公司己于2004年9月開始用于一些標(biāo)準(zhǔn)化插件。使用這種材料的手機(jī)外殼模型和手機(jī)也己展示,。NEC公司將于2006年將PLA/kenaf復(fù)合物用于手機(jī)外殼,。Kenaf纖維用于增強(qiáng)PLA的耐熱性和剛性。20%Kenaf纖維增強(qiáng)的PLA復(fù)合物的抗沖強(qiáng)度可高于20%玻纖增強(qiáng)的ABS,。它可通過單螺桿擠壓機(jī)在低剪切下混配,,并摻混增柔劑,。大批量生產(chǎn)將與Yunichika公司共同進(jìn)行。使用金屬氫氧化物阻燃劑體系的無鹵,、無磷阻燃PLA/Kenaf品種已經(jīng)開發(fā),,將于2007年應(yīng)用于電腦外殼。
NEC公司開發(fā)了使用生物塑料聚乳酸(PLA)的新型復(fù)合材料,,應(yīng)用于電子設(shè)備,,如手機(jī)。NEC公司稱,,PLA-碳纖維復(fù)合材料與不銹鋼相比,,有較高的導(dǎo)熱性。在電子產(chǎn)品外殼中應(yīng)用,,該材料可通過整個(gè)外殼表面釋放出由電子部件所產(chǎn)生的熱量,,并可降低鄰近部件外殼溫度的升高。NEC已進(jìn)行了好幾年改進(jìn)PLA性能的工作,,包括使用kenaf作為天然纖維增強(qiáng)劑,。預(yù)計(jì)到2009年3月的財(cái)年,該公司可大量生產(chǎn)這些生物塑料復(fù)合材料,,將應(yīng)用于電子產(chǎn)品外殼和其他新的用途中,。在高熱的復(fù)合材料情況下,碳纖維可與獨(dú)特的生物質(zhì)基粘合劑交聯(lián)在一起,。這些材料和工藝過程已由NEC公司開發(fā)成功,。碳纖維在PLA中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)可達(dá)到高熱的擴(kuò)散。NEC稱,,采用10%的碳纖維含量,,PLA復(fù)合材料的熱擴(kuò)散能力可與不銹鋼相媲美;采用30%的碳纖維含量,,PLA復(fù)合材料的熱擴(kuò)散能力是不銹鋼的二倍,。這一材料在PLA樹脂板的水平方向有好的熱傳導(dǎo)性,而對(duì)金屬板而言,,要達(dá)到這一特性通常是困難的,。
日本富士通電子集團(tuán)采用更具抗沖性的生物聚合物用于手機(jī)外殼。該公司與東麗工業(yè)公司合作,,采用聚乳酸(PLA)材料與具有高玻璃過渡溫度的聚碳酸酯混配成合金,。據(jù)稱,這種新的聚合物合金具有與PLA相同的抗熱性和模塑性,,但抗沖性提高50%,。富士通公司計(jì)劃在未來手機(jī)的款式中使用這種新的塑料,以減少使用石油基塑料。該公司于2002年使用谷物生產(chǎn)的PLA在世界上首次制造筆記本電腦外殼部件,。此后與東麗一起,,于2005年采用有高抗熱性、低可燃性和良好模塑性的PLA生產(chǎn)筆記本電腦整個(gè)外殼,。
巴斯夫公司開發(fā)了新的生物降解塑料材料,,其組合了該公司可生物降解的、但基于石化生產(chǎn)的Ecoflex聚酯與基于谷物生產(chǎn)的生物塑料聚乳酸(PLA),。首次推出的Ecovio LBX 8145等級(jí)產(chǎn)品含有45%(m)PLA,,PLA在化學(xué)上與Ecoflex聚酯相鏈接。將首次應(yīng)用于購(gòu)物袋柔性薄膜,。在歐洲,,Ecovio己在歐洲推向應(yīng)用。商業(yè)化應(yīng)用于2006年3月開始,,并于2006年下半年推向亞洲和北美,。巴斯夫?qū)⑻峁┻@些組分,由加工商將Ecoflex和PLA組合成軟性或硬性配方,,用于注?;蛏疃葲_壓。Ecovio由谷物生產(chǎn)的聚乳酸45%與巴斯夫公司Ecoflex生物降解塑料(一種基于石化原料的聚酯)55%組成,。該公司于2006年初在德國(guó)路德維希港現(xiàn)有的混配物裝置上生產(chǎn)Ecovio。據(jù)稱,,需求已超過供應(yīng)量,。
歐洲可生物降解塑料生產(chǎn)商在耐溫聚乳酸(PLA)開發(fā)和生產(chǎn)方面取得了突破。這種新的材料稱為Hycail XM 1020,,可耐溫200℃而不變形,。盛有脂肪和液體食品的材料經(jīng)微波加熱也不變形或應(yīng)力破壞。用這種材料制作的杯子盛有橄欖油,,可經(jīng)受205℃下微波加熱達(dá)30分鐘,。這種Hycail材料增強(qiáng)抗熱性而不影響其他性質(zhì),如透明度,、可加工性和強(qiáng)度,。據(jù)稱這種材料是PLA技術(shù)真正的戲劇性變化,它使PLA推向了高性能熱塑性塑料領(lǐng)域,。Hycail PLA材料在荷蘭Noordhorn的生產(chǎn)裝置每年已生產(chǎn)數(shù)百噸,,并準(zhǔn)備建設(shè)產(chǎn)能至少為2.5萬噸/年的大型裝置。
一項(xiàng)由英國(guó)政府部分資助的項(xiàng)目開發(fā)了一種生物降解增塑劑用于薄膜和其他軟包裝所用的聚乳酸(PLA)中,。DIBOP(內(nèi)在可生物降解包裝材料開發(fā))項(xiàng)目由Aston大學(xué)與特種化學(xué)品生產(chǎn)商Robinsons Brothers公司合作完成,,并有包裝袋和薄膜供應(yīng)商歐洲包裝公司(Europackaging)、從事技術(shù)的ThermoPrism公司和GSK公司參與。該DIBOP項(xiàng)目得到英國(guó)政府可持續(xù)發(fā)展技術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃的支持,,它使常規(guī)硬PLA的柔性得以改進(jìn),,將它撕裂以前的延伸度可從5%提高到320%。這種改性劑基于PLA與聚乙烯乙二醇(PEG)之間生成的嵌段共聚物,。這種改性的PLA可在混合料中在20~25天內(nèi)消失,。這類增塑劑重要的一點(diǎn)是可被生物降解,它們?cè)诋a(chǎn)品中的用量為助劑的10%~20%,。在必須將它們與產(chǎn)品混合的催化劑體系的屬性方面也取得重要進(jìn)展,,己做到可控制這類助劑的分子結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目開發(fā)對(duì)PLA-PEG嵌段共聚物合成所用的錫基催化劑實(shí)現(xiàn)了無毒替代,,新的鉀基催化劑達(dá)到了共聚物的高效合成,,對(duì)食品工業(yè)包裝應(yīng)用具有安全性優(yōu)點(diǎn)。在DIBOP項(xiàng)目完成實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)之后,,用于生產(chǎn)塑料袋的全范圍系統(tǒng)已經(jīng)建立,,同時(shí)該類助劑己實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。據(jù)稱,,進(jìn)一步研究的新的包裝產(chǎn)品可望在4~5年內(nèi)在市場(chǎng)上出現(xiàn),,也可能是在開發(fā)新的藥品分送系統(tǒng)中生物醫(yī)藥的重要應(yīng)用。
杜邦包裝公司于2007年5月中旬宣布,,正式向市場(chǎng)推出食品級(jí)聚乳酸(PLA)生物塑料如卡吉爾公司NatureWorks樹脂用的助劑,,該種助劑已經(jīng)FDA認(rèn)證,是可大大改進(jìn)性能的Biomax品牌助劑,。Biomax Strong 120等級(jí)產(chǎn)品可克服聚乳酸食品包裝的天然脆性,,可改進(jìn)韌性,并能使對(duì)透明度的影響達(dá)到最小限度,。據(jù)稱,,該改性劑的FDA認(rèn)證與歐美食品法規(guī)相一致。杜邦公司已于2006年9月推出其第一款Biomax助劑,。該石油化學(xué)基助劑可提高聚乳酸產(chǎn)品的抗沖強(qiáng)度,、柔軟性和熔融穩(wěn)定性。
巴斯夫公司原有的Ecovio生物可降解塑料于2006年初推出,,由45%的聚乳酸(PLA)和55%Ecoflex組成,,但現(xiàn)已試驗(yàn)成功Ecovio L Foam,它含有75%的PLA,。應(yīng)用目標(biāo)是包裝工業(yè),,尤其是快速傳遞食品箱和食品盤,計(jì)劃于2008年商業(yè)化應(yīng)用,。巴斯夫在德國(guó)路德維希港的混配工廠生產(chǎn)Ecovio生物可降解塑料,。
聚乳酸衍生物生產(chǎn)商CSM麾下的Purac公司己在尋求生產(chǎn)聚乳酸基生物塑料的替代原料來源。該公司將采用丙交酯以發(fā)展其現(xiàn)有的PLA業(yè)務(wù),這將為受限制的聚乳酸(PLA)市場(chǎng)提供新的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)解決方案?,F(xiàn)在,,領(lǐng)先的塑料生產(chǎn)商都在研究如果滿足2009/2010年未來的PLA需求問題。除了其專利的丙交酯以外,,Purac公司還采用D(-)技術(shù)拓展其PLA業(yè)務(wù),,據(jù)稱,采用混配(D-) 和L+ PLA聚合物就可使生物塑料經(jīng)受至少175ºC的溫度,,如應(yīng)用于熱灌裝瓶,、微波爐和電子和汽車零部件。據(jù)Purac公司稱,,采用丙交酯作為生產(chǎn)PLA的單體,,就跨越了現(xiàn)有塑料工業(yè)中加快PLA市場(chǎng)發(fā)展受到限制的技術(shù)障礙。丙交酯技術(shù)將使塑料工業(yè)的生產(chǎn)成本和投資降低,,將為PLA市場(chǎng)的發(fā)展作出大的貢獻(xiàn),。