一、生物塑料潜力大

生物塑料是用植物为原料制成的塑料，可以降解，非常环保。据统计，1999～2005年间全球生物聚合物生产能力大大增长，己达到29万吨/年。在欧洲，消费量己从2001年2万吨增加到2005年8万吨，到2015年，消费量将增加到约100万吨。另外，欧盟使用生物聚合物的长期替代潜力估计将提高到1500万吨，生产能力可望达到现有塑料生产量约 1/3。据巴斯夫公司预测，在2010 年前，生物降解塑料需求的年增长率大于20%。当前，生产降解塑料的国家主要有美国、德国、意大利、加拿大、日本、中国等。

欧洲生物塑料协会近期发布报告说，截至2006年11月，欧洲市场对生物塑料包装的需求已达到 2005 年全年的水平，而走在欧洲生物包装前沿的英国需求增长最为
明显。目前生物塑料产品只在欧洲塑料包装市场上占据不到 1% 的份额，但业内人士预计这一比例有望上升至10%。目前，欧洲塑料包装的市场容量约为每年 4000 万吨 。谷物生产聚合物的制造商 Cereplast 公司称，生物聚合物的价格水平现已可与石油为原料的塑料相竞争。美国纳米技术的进步使这一工艺技术可在较低的温度下与聚合物加工优势结合。Cereplast 公司称，以常规石油原料制造的基础树脂目前价格水平为 0.62～1.60 美元/ 磅，而生物塑料价格范围为 0.60～1.62 美元/ 磅。这表明，世界上由生物制造的塑料取得很大进展，其价格巳与传统的石油制造的塑料相似。由于石油价格攀升，食品包装企业2005年不得不将普通塑料包装的价格提高30%到80%，以抵消成本的上升。这使得生物塑料产品在价格上与传统包装相比已相差不大。生物降解塑料又分为天然生物降解塑料、微生物降解塑料和化学合成生物降解塑料。其中微生物降解塑料主要有聚乳酸。天然生物降解塑料是指以天然聚合物为原料，可通过各种成型工艺制成生物降解塑料制品的一类材料。这类材料包括由淀粉、纤维素、甲壳素、大豆蛋白等天然聚合物及其各种衍生物和混合物。其中，热塑性淀粉已经产业化，其他天然材料尚处于基础研究阶段。热塑性淀粉是采用一定技术改性淀粉使其具有热塑性，再加入各种可在自然环境中降解的添加剂或与其他可生物降解塑料配混，通过挤塑、注塑、吹塑或发泡等工艺加工成型的材料。用微生物等方法合成的生物聚酯价格较高，是目前难以普遍采用的主要障碍，化学合成便于批量生产，降低成本。化学合成法开发的生物降解塑料的主要有各种脂肪族聚酯，前者主要品种包括聚己内酯(PCL)、脂肪族聚碳酸酯(二氧化碳和环氧化合物共聚物或称聚二氧化碳)等。另外，也在开始研究脂肪族聚酯和芳香族聚酯的共聚酯。当前，聚二氧化碳的合成研究是一个十分热门的环保课题，这一领域竞争非常激烈。热塑性芳香族聚酯热性能稳定，力学性能优良，便于加工，价格低廉，自从工业化以来，已经发展成为一类用途广泛的树脂，但芳香族聚酯生物降解性很差，不能单独作为生物降解塑料使用，因此，设计合成了脂肪族/芳香族共聚酯(CPEs)，使其既有脂肪族聚酯的可生物降解性又有芳香族聚酯的力学性能。脂肪族/芳香族共聚酯原料来源广泛，其中许多是大规模工业化原料，且整个生产过程不需要另外添置设备，在现有的条件下即可进行生产，所以，不仅生产技术较成熟，而且可获得廉价的产品，有利于生物降解塑料的市场化应用。

二、生物降解塑料的主要品种

生物降解塑料主要的品种包括热塑性淀粉、聚乳酸、聚羟基丁酸戊酸酯、二氧化碳/环氧化合物共聚物、聚己内酯、聚乙烯醇(经改性)等。

1．聚乳酸(PLA)

聚乳酸是以糖蜜等发酵制得的乳酸为原料，再通过直接缩合聚合法，或其二聚体丙交酯开环聚合法等方法化学合成的。聚乳酸是迄今被认为最有市场潜力的可生物降解

聚合物，现全球生产能力为 2.5 万吨 / 年。聚乳酸具有优于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性塑料的优点，被产业界认定为最有发展前途的新型包装材料之一。这材料的机械性能和物理性能良好，适用于吹塑、吸塑等多种加工方法；聚乳酸生物塑料对人体无毒无害，故最适合加工成一次性饭盒以及其它各种食品、饮料外包装材料；由于韧性好故适合加工成高附加值薄膜，用于取代目前易破碎的农用地膜。其最大优点是在使用几年后可自动分解，不会造成环境污染。玉米是生物降解塑料的首选原料。除玉米外，一些常见农副产品如甜菜粕、砻糠、玉米秸秆等等均可用于发酵乳酸从而成为生物塑料的原料。日本物产化学公司用聚乳酸系生物分解性塑料为原料取代 PP 开发纸箱捆绑带“SB-T　Band”（商品名），目前正在市场推广中。“SB-T　Band”已经生物分解性塑料研究会认定为绿色塑料产品。美国是开发降解塑料的主要国家之一。目前设有开发机构和生产企业十几家，包括塑料降解研究联合体、生物/环境降解塑料研究会等。其中Gargill　Dow公司是世界上生物降解塑料产业化生产规模最大的公司，主要生产聚乳酸系列的生物降解塑料，现已建成 14 万吨 / 年规模的生产能力。该公司宣布在未来两年内，将投资 30 亿美元进行聚乳酸和聚交酯的大规模产业化。College　Farm牌糖果采用了以聚乳酸材料生产的包装薄膜，这种薄膜结晶透明性良好，扭结保持性和可印刷性强，并且阻隔性较高，能很好保持糖果的香味。法国达诺内奶制品公司，也于去年制造出一种从甜菜中提取乳酸制成的酸奶盒和杯子，生产成本大幅度下降；又如丹麦 Faerch 塑胶公司，其新型聚乳酸制品适用于包装各种低温新鲜食品，包括各种面食、肉及沙拉等。美国市场研究机构Grapentine公司的一项调查研究发现，41% 的美国消费者和 59% 的欧洲消费者非常渴望购买以天然材料制成的可生物降解塑料包装的食品。其中大约 74% 的美国消费者愿意多付10 美分，77% 的欧洲消费者愿意多付 5 欧分。由此可以预见，在当前石油资源紧张和追求环保的状况下，天然的可生物降解塑料前景诱人。

2．聚羟基烷酸酯

聚羟基烷酸酯（PHAs）被广泛用于生产可降解包装和模压制品、用于直接擦洗和人体卫生的无纺制品、薄膜和纤维制品、粘合剂和涂层、金属－陶瓷粉末粘结和纸张木材的防水涂覆层。

3．聚羟基丁酸酯

聚羟基丁酸酯(PHB)有产量高和成型加工容易等优点。但因结晶度过高，脆而易碎，不能实际应用。后采用热处理法控制其结晶结构和非结晶结构，从而制得有优异力学性能的 PHB 材料。英国的 ICI 公司开发出 PHB 与聚羟基戊酸酯(PHV)共聚的称作 BIOPOL 的产品，以制造洗发液容器和一次性剃刀等物。后又利用以乳酸菌的发酵产物--乳酸化学合成L－乳酸(PLA)，可制成薄膜和纤维，因在人体内部具有水分解性能，故可用于医疗领域。继而又开发一种乳酸与聚乙醇酸交酯的共聚物，已广泛用作手术缝线。如交酯类与内酯类的共聚物的多种乳酸共聚物也兼具水分解和生物降解性能，但也存在易水解，使贮存时间缩短的缺点。此外，由于微生物的水溶性多糖，在含水5%～10%，加热和 100KG/cm2 加压下可制得生物降解塑料。

4．聚丁二酸丁二醇酯

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是生物降解塑料材料中的佼佼者，用途极为广泛，可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。由于目前PBS产品的价格相对较高，使其推广受到限制。PBS综合性能优异，性价比合理，具有良好的应用推广前景。和 PCL、PHB、PHA 等降解塑料相比，PBS价格极低廉，成本仅为前者的1/3 甚至更低；与其他生物降解塑料相比，PBS 力学性能优异，接近 PP 和 ABS塑料；耐热性能好，热变形温度接近100℃，改性后使用温度可超过100℃，可用于制备冷热饮包装和餐盒，克服了其他生物降解塑料耐热温度低的缺点；加工性能非常好，可在现有塑料加工通用设备上进行各类成型加工，是目前降解塑料加工性能最好的，同时可以共混大量碳酸钙、淀粉等填充物，得到价格低廉的制品；PBS生产可通过对现有通用聚酯生产设备略作改造进行，目前国内聚酯设备产能严重过剩，改造生产 PBS 为过剩聚酯设备提供了新的机遇。清华大学化工系高分子研究所采用化学合成法成功合成了线型聚酯———聚丁二酸丁二醇酯。目前聚丁二酸丁二醇酯仅在日本有小批量产品问世，清华大学研制的产品的相对分子质量已达到日本产品水平。现正在进行机理应用开发研究，并计划进行中试和扩大生产。