绿色塑料

塑料产品

绿色塑料指对人类无害、对环境无公害的塑料产品。聚丙烯（PP）由于其结构与人类生命三元素C、H、O息息相关，且无论回收或燃烧皆符合环保需求，故可被称为绿色塑料。它具有极佳可塑性，耐温耐撞击，又是比重最轻的塑料，可作塑代钢、塑代木的最佳材料。如可作为轻量化要求的汽车材料，绿色环保的建筑材料，环保的医疗器材、家电产品等等。

应用前景

绿色塑料的前景无量。以汽车产业中塑料应用为例，要求汽车制造厂的轻量化，2003年美国车厂平均燃料费用效率目标是车重量减轻8%，平均要求每年减轻车重0.3%。汽车上使用的塑料，用量高的零部件计有保险杠、前水箱护罩、仪表板、中控台、车灯座罩、门饰板、扰流板灯七大类，占总用量约六成。

2004年中国与全球轿车塑料用量占整车重量对比为：红旗占7.5%，桑塔纳占6.5%，日本轿车平均占7.5%，北美轿车平均占13%，欧洲轿车平均占12%。到2006年，欧美车种塑料用量已占车重的14%。

在汽车轻量化应用中，铝合金车架约占汽车总重量的30%；随着轿车中塑料用量的不断提高，PP材料占塑料比例将达到50%-60%。

分类

绿色塑料品种很多，主要有光降解性塑料、天然高分子塑料、微生物高分子型和转基因型塑料等。

现有的绿色高分子塑料按降解的方式主要可以划分为生物降解类，光降解类，光降解/生物降解-双降解类等几大类型。

所用材料

天然材料

绿色高分子材料技术在20世纪80～90年代才真正兴起，天然高分子淀粉类，纤维素类，甲壳素类及其改性高分子化合物被广泛应用于可降解塑料的各个应用领域。这类绿色高分子化合物是以多糖类天然资源为原料的，与有限的石油化工资源相比，植物只要通过光合作用就可以合成，具有可持续获得性，原料来源广阔。多糖类天然高分子及其改性化合物通过与通用塑料的共混改性等手段可以加工成可降解性的一次性的薄膜、片材、容器、发泡制品等等，其废弃物可以通过自然环境中广泛存在的淀粉酶等多糖类天然高分子分解酶的介入，逐步水解成小分子化合物，并且最终分解成无污染的二氧化碳和水，回归生物圈。基于这些优点，以淀粉为代表的多糖类天然高分子化合物至今仍为可降解塑料的一个重要组成部分。但是其与其它塑料的弱共混相容性、难加工性、低机械力学性能，以及亲水性与生物降解性的平衡调节等等成功制约其发展的因素，有待进一步的研究。

微生物高分子材料

由微生物生产的全光学活性的聚（α-羟基烷酸酯）PHA，是另外一大类重要的生物可降解性绿色高分子材料。自从1926年 M.lemoigne 发现 PHB 以来，经过50多年的技术发展垫付，1981年英国的帝国化学公司（ICI）成功地运用单细胞蛋白的发酵装置，以糖和丙酸为主要碳源，首先生产出工业化商品PHBV，命名为Biopol。此后，20多年的发展，形成了位短侧链，长侧链的系列PHA均聚物及其共聚物。这类天然高分子化合物（PHB）具有与PP相近的熔点和加工性能的同时，其废弃物可以通过自然环境中大量存在的PHA降解酶的作用，无论在海水，河水，土壤等介质中都能短时间高效率地降解，代谢成二氧化碳和水。另一方面，由于发酵法生产的高成本等方面的原因，产品市场开拓困难。

PHA降解塑料是生物降解塑料中性能最为优良的，同时由于其成本较高，生产工艺较为复杂，还处于市场起步阶段。2010年全球的PHA的产能还不到8万吨，而其中美国的Metabolix公司有大约5万吨的产能，占据了市场上的60%以上。中国企业在PHA的生产工艺和研发上同样走得较为靠前，天津国韵生物材料有限公司拥有1万吨的PHA产能，宁波天安拥有2000吨的产能，深圳意可曼生物科技有限公司有5000吨的产能。日本的Kaneka公司，巴西的PHBIndustrial公司也是PHA行业的典型代表，这些公司都是PHA行业的推动者，虽然来说PHA的应用较为局限，导致Metabolix每年的实际销售量还不超过100吨，但是随着未来下游应用的逐渐拓展，尤其是在薄膜包装，农膜，食用餐具，无纺布等行业应用的进一步成熟，PHA的市场潜力巨大。

化学合成高分子材料

从90年代起，化学合成型生物降解性高分子经过崛起、发展和壮大，如今在绿色塑料里已经占有举足轻重的地位。已经开发商业化的化学合成型绿色塑料主要有聚羟基酸类（PGA，PLA等），二酸二醇经过缩聚反应合成的脂肪族聚酯高分子（PES，PBS，PBSA等），聚环内酯类（PBL，PVL，PCL等），聚碳酸酯类（PTMC等），产业化发展很快。日本昭和高分子公司已经超过年产3，000吨生产规模，可望近期扩大到20，000吨规模。另外，以淀粉发酵合成高纯度的乳酸后，经过丙交酯化，最终开环合成高分子量的聚乳酸PLA产业近年来也发展势头迅猛，尤其以美国 Cargill-Dow Polymer 公司为代表的聚乳酸产业，随着14万吨级大型合成工厂的竣工投产，最终PLA商业产品的成本价格将大为下降。高分子量的聚乳酸玻璃化温度在50度之上，为硬质绿色塑料，具有与PP相近的熔点和优异的机械力学性能，可以加工成各类可降解塑料制品。特别是其优越的生物分解性和相容性，使其成为各类医用高分子的首选材料，发展前景看好。此外，各类环内酯、碳酸酯等环状化合物的开发研制也比较活跃。

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