盡(jin)管塑(su)料制品質量輕、強度高、耐腐(fu)蝕、運輸方便，被(bei)評為20世紀(ji)最偉大的發明(ming)之一，但(dan)塑(su)料污染己(ji)成為影響人(ren)類生活環境的重要問題(ti)。

我國(guo)大力推廣采用生(sheng)物(wu)塑(su)料(liao)來解(jie)決塑(su)料(liao)污(wu)染問題。國(guo)家發改委、生(sheng)態環境部(bu)聯(lian)合發文，明確要求(qiu)“推廣使(shi)用可降解(jie)包裝膜，可降解(jie)購物(wu)袋，符合性(xing)能和食品安全要求(qiu)的秸稈覆膜餐(can)盒等生(sheng)物(wu)基產品、可降解(jie)塑(su)料(liao)袋等替(ti)代產品”。

實際上，生物塑料、生物基塑料、生物降解塑料、可降解塑料是幾個不同的概念。

生(sheng)物塑料：

生物塑料是一個廣義術語，指全部或部分來源于生物質（如植物、微生物）的塑料，或者可生物降解的塑料，或者兩者兼具的塑料。

圖(tu)片來源(yuan)：歐洲生物塑料(liao)協會

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特點:

原料: 可能來源于可再生資源（如玉米、甘蔗）或石油。

降解性: 部分生物塑料可生物降解，部分不可降解。

范圍: 包括生物基塑料和生物降解塑料。

例子: 聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇(chun)酯（PBS）。

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PLA

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PHA

生物基塑料(liao)(liao)是(shi)從(cong)原(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)來源角度提出(chu)的(de)(de)概(gai)念(nian)(nian)，而(er)生物降(jiang)解塑料(liao)(liao)主要是(shi)從(cong)塑料(liao)(liao)廢(fei)棄(qi)后對環(huan)境(jing)的(de)(de)消納(na)性能角度提出(chu)的(de)(de)概(gai)念(nian)(nian)。依據(ju)原(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)來源和生物可降(jiang)解性能不同(tong)，生物塑料(liao)(liao)可分為3類。

 

• 全生物質來源及部分生物質來源

  如將玉米淀粉轉(zhuan)化為生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇，再進行加工所得的基于(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇的聚乙(yi)(yi)烯(PE), 以及部分基于(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇的聚對苯二甲酸乙(yi)(yi)二醇酯(zhi)(PET)等，都屬于(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)基生(sheng)(sheng)物(wu)塑料。

但該(gai)材料的價格較(jiao)高(gao)，限制了其在市場(chang)中的應用；因此，其價格低廉、可降解的淀(dian)粉與PBAT共(gong)混(hun)就(jiu)是最好的選擇。

• 生物質來源且可生物降解

  如(ru)熱(re)塑(su)性淀(dian)粉(fen)(fen)(來源(yuan)(yuan)于(yu)(yu)淀(dian)粉(fen)(fen)，在(zai)助劑等(deng)作用下使其具有熱(re)塑(su)性)、聚(ju)乳酸(PLA，由玉(yu)米淀(dian)粉(fen)(fen)降解(jie)為乳酸，再經過聚(ju)合而成(cheng))、乙酸纖維素(原料來源(yuan)(yuan)于(yu)(yu)植(zhi)物纖維素，通過羥基(ji)乙酰化而制成(cheng))等(deng)，既(ji)屬(shu)于(yu)(yu)生物基(ji)塑(su)料，又屬(shu)于(yu)(yu)生物降解(jie)塑(su)料。

• 來源石油基，但可生物降解

  如聚丁二(er)酸丁二(er)醇酯(PBS，由丁二(er)酸和丁二(er)醇聚合而成)、聚己內酯(PCL，由6-羥(qian)基(ji)己酸縮合而成)，屬(shu)于生物降(jiang)解塑料。由此可見，生物(wu)基塑料不一定能生物(wu)分(fen)解(jie)，而生(sheng)物降解(jie)塑料(liao)也不一定是(shi)生(sheng)物基塑料；生(sheng)物塑料不(bu)(bu)只是(shi)一種單一的材料，它們是(shi)由(you)一系列具有不(bu)(bu)同性(xing)能和(he)用途的材料所組成的。

PLA是由淀粉水解成(cheng)(cheng)葡(pu)萄糖，所得(de)的(de)葡(pu)萄糖經(jing)過(guo)發酵得(de)到(dao)乳酸，再由乳酸聚合而成(cheng)(cheng)得(de)到(dao)的(de)樹脂(zhi)類材料。PLA經(jing)過(guo)加(jia)工成(cheng)(cheng)型可得(de)到(dao)各種(zhong)制品，這些制品廢棄后(hou)通(tong)過(guo)回收(shou)、堆肥(fei)可完全生(sheng)物降解為水和二(er)氧化碳(tan)，經(jing)過(guo)光合作用又回到(dao)谷物中。

PLA生態循環(huan)的示意圖

PLA的特性(xing)包括：較高的透(tou)明(ming)度、光(guang)澤(ze)性(xing)和透(tou)氣(qi)性(xing)，高模(mo)量，完全折疊性(xing)和纏結保持力(li)，低溫熱封(feng)性(xing)和易開(kai)性(xing)，柔軟性(xing)等(deng)，可替代PS、PP、ABS等(deng)石(shi)化(hua)塑料。

通(tong)過熔融擠出(chu)、注塑(su)、吹塑(su)、發(fa)泡(pao)及真空成型等(deng)不同的加工方式(shi)，可將PLA制備成各種形狀的產品，如(ru)食(shi)品容器(瓶子、托(tuo)盤等(deng))、薄膜(mo)(mo)、熱收(shou)縮包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)、透(tou)氣包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)、保香性(xing)包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)、購物袋(dai)、垃圾袋(dai)等(deng)，主(zhu)要用于食(shi)品包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)領域。例(li)如(ru)，市場(chang)上很多糖(tang)果(guo)(guo)包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)都采用PLA包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)薄膜(mo)(mo)。這種包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)薄膜(mo)(mo)的外觀和使用性(xing)能(neng)(neng)與傳統糖(tang)果(guo)(guo)包(bao)(bao)裝(zhuang)(zhuang)薄膜(mo)(mo)相近，具有(you)高透(tou)明性(xing)，還(huan)具有(you)優異的阻隔性(xing)，能(neng)(neng)更好地保留糖(tang)果(guo)(guo)的香味。

PLA還被(bei)應用在短貨架期食(shi)品的(de)包(bao)(bao)裝上，如(ru)冰淇淋、沙拉等(deng)；PLA的(de)復合材(cai)料也被(bei)用于(yu)瓶裝水、果汁和酸奶的(de)包(bao)(bao)裝中(zhong)，這些容(rong)器已達到了(le)德(de)國和歐盟的(de)相(xiang)關(guan)標準比引(yin)。

抗菌(jun)藥(yao)和PLA二者混合(he)后所制備的(de)薄膜用(yong)于食品接觸包裝，能起(qi)到較好(hao)的(de)抗菌(jun)效(xiao)果(guo)；并(bing)且(qie)與傳(chuan)統(tong)的(de)石油基聚合(he)物(不降解)載體相(xiang)比(bi)較，PLA具有顯(xian)著的(de)環境保護效(xiao)果(guo)。

PLA作為(wei)藥(yao)物載體也是被(bei)FDA批(pi)準用(yong)于(yu)醫療用(yong)途的(de)(de)少數聚合物之一。在PLA中加入(ru)穩定劑(ji)(ji)、增塑劑(ji)(ji)和抗水解劑(ji)(ji)，采用(yong)普通塑料加工設備就可制備出適用(yong)于(yu)藥(yao)用(yong)泡(pao)(pao)罩(zhao)包裝的(de)(de)片材，將該法應(ying)用(yong)于(yu)片劑(ji)(ji)泡(pao)(pao)罩(zhao)包裝，實(shi)現(xian)了低溫泡(pao)(pao)罩(zhao)加工，并達到環保的(de)(de)效(xiao)果。

PHA是許多微生(sheng)物(wu)(wu)在體內合成的一類生(sheng)物(wu)(wu)聚酯顆粒。在某些(xie)條件下，微生(sheng)物(wu)(wu)體內合成的PHA含量可達到(dao)細胞(bao)干重(zhong)的90％。

PHA因具(ju)(ju)有(you)良好的(de)(de)生(sheng)物(wu)相(xiang)容性(xing)而成為人們(men)關注的(de)(de)焦點(dian)。然而，由于其力(li)學(xue)性(xing)能(neng)差、生(sheng)產成本(ben)高、功(gong)能(neng)有(you)限(xian)(xian)，在材料、能(neng)源、生(sheng)物(wu)醫學(xue)等方面(mian)的(de)(de)應(ying)(ying)用受到較大限(xian)(xian)制。近年來，通過生(sheng)物(wu)合(he)成和化(hua)學(xue)改(gai)性(xing)方法合(he)成的(de)(de)PHA共(gong)聚(ju)物(wu)可大大降低(di)生(sheng)產成本(ben)，提(ti)高其機械性(xing)能(neng)和物(wu)理化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)，改(gai)性(xing)后的(de)(de)PHA共(gong)聚(ju)物(wu)在生(sheng)物(wu)醫學(xue)領域具(ju)(ju)有(you)較廣泛(fan)的(de)(de)應(ying)(ying)用前景。

PHB是(shi)綠色(se)包裝(zhuang)的(de)優先選擇(ze)材(cai)料之一(yi)，廣泛用于制備諸如剃(ti)刀、器具、高爾(er)夫(fu)球座、魚餌、尿(niao)布(bu)、婦女(nv)衛生用品(pin)和化妝品(pin)等產品(pin)的(de)包裝(zhuang)。

PBS是一種(zhong)結晶度較高(gao)的聚酯(zhi)，外觀呈(cheng)乳白色(se)，無嗅無味(wei)，具(ju)有良好的生(sheng)物相容性(xing)和(he)生(sheng)物可(ke)吸收(shou)性(xing)，易(yi)被自然降(jiang)解(jie)為二氧化碳和(he)水；具(ju)有良好的力學(xue)性(xing)能，其力學(xue)強度與(yu)PP、PE等通用塑(su)(su)料相近，可(ke)適應(ying)注塑(su)(su)、擠出、吹膜和(he)層壓等制備(bei)工藝；同時，也可(ke)與(yu)碳酸(suan)鈣(gai)、淀(dian)粉等填充(chong)物共混(hun)，從而降(jiang)低成本(ben)。

PBS在正常貯存(cun)和使用中性(xing)能(neng)較穩定，只有(you)在堆肥化情況下才能(neng)被微(wei)生物分解，增加了耐用性(xing)。

PBS具有(you)比PLA、PHA更出色(se)的耐(nai)熱(re)(re)性能，熱(re)(re)變形溫度(du)接近(jin)100℃，改性后可超過100℃，足(zu)可滿足(zu)日常用品的耐(nai)熱(re)(re)需求。

PBS用(yong)途非常廣泛(fan)，可(ke)用(yong)于(yu)包裝(zhuang)(包括食品(pin)、化妝品(pin)、藥(yao)品(pin)等(deng)產品(pin)的外包裝(zhuang))、餐具、一(yi)次性醫(yi)療用(yong)品(pin)、農(nong)用(yong)薄膜等(deng)。近(jin)年來PBS在組(zu)織(zhi)工程、藥(yao)物(wu)緩釋載體、醫(yi)用(yong)塑料(一(yi)次性注射器、血液(ye)試(shi)管和醫(yi)用(yong)導管等(deng))等(deng)領域已經開展(zhan)了廣泛(fan)研究。采用(yong)PBS制成的給(gei)藥(yao)系統，可(ke)通過調(diao)節PBS的降解速度來控(kong)制藥(yao)物(wu)釋放速率，提高藥(yao)物(wu)療效。

生物降解塑料：

生物降解塑料是指在特定環境條件下（如微生物、濕度、溫度）能夠被微生物分解為水、二氧化碳（或甲烷）和生物質的塑料。

例子: 聚乳酸（PLA）、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚己內酯(zhi)（PCL）。

PBAT

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PBAT 是一種(zhong)由(you)己(ji)二(er)(er)酸（AA）、對苯二(er)(er)甲酸（PTA）和(he)丁二(er)(er)醇（BDO）共聚(ju)而成的脂(zhi)肪族(zu)(zu)-芳香族(zu)(zu)共聚(ju)酯(zhi)(zhi)。它兼具脂(zhi)肪族(zu)(zu)聚(ju)酯(zhi)(zhi)的降(jiang)解性和(he)芳香族(zu)(zu)聚(ju)酯(zhi)(zhi)的力(li)學(xue)性能。良好的力學性能和降解性能，可(ke)與PLA等材料共混(hun)，改善(shan)PLA的脆性。

主要應用于包裝：可降解塑料袋、食品包裝膜、快遞袋；農業：農用薄膜(mo)(mo)、地膜(mo)(mo)；一次性用品：餐具、杯(bei)子、吸管；紡織：可(ke)降(jiang)解纖維等(deng)領域。隨著“禁塑令”的(de)推廣，PBAT在可降解(jie)包裝和農(nong)用薄膜領域的(de)市場需求快速(su)增(zeng)長。中國是全球(qiu)PBAT的(de)主要(yao)生產國。

聚己內酯（PCL）

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PCL 是一種由ε-己內酯開環聚合而成的脂肪族聚酯，具有優異的生物相容性和生物降解性。具有優異的低溫韌性，對人體無毒，適合醫療領域應用。可通過注(zhu)塑、擠(ji)出、3D打印(yin)等方法加工。

在(zai)醫療和3D打(da)印領域具有獨特優勢，但成本較(jiao)高，限制了其大(da)規模應用。

?可降解塑料：

可降解塑料是一個更廣泛的概念，指在特定條件下能夠發生化學或物理分解的塑料，但不一定通過生物降解。

例子: 光降解聚乙烯（PE）、氧化降解塑料。

常見(jian)的生物塑料(liao)、生物基塑料(liao)和(he)生物降解塑料(liao)類(lei)型(xing)及其應用領域

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環保(bao)材料的崛起(qi)為塑料行(xing)業(ye)(ye)的可持續發展帶來(lai)(lai)了新(xin)的希(xi)望。在政(zheng)策(ce)、技術和市(shi)場需求的推動下，未來(lai)(lai)塑料行(xing)業(ye)(ye)將朝著更加(jia)綠色、環保(bao)的方向邁(mai)進。對于企業(ye)(ye)而言，抓住這一趨勢(shi)，不僅(jin)是對社(she)會(hui)和環境的責任，也將是占據(ju)未來(lai)(lai)市(shi)場的關鍵。

來源：《生物塑料在(zai)食品(pin)藥品(pin)包(bao)裝中的應用與展望》、網絡等(deng)

原文始發于(yu)微(wei)信(xin)公眾號（艾邦高分子(zi)）：