Plastik na bazie skrobi
Tworzywa sztuczne na bazie skrobi wykorzystują reakcje chemiczne do chemicznej modyfikacji skrobi, redukcji grup hydroksylowych skrobi i zmiany jej pierwotnej struktury, zmieniając w ten sposób odpowiednie właściwości skrobi i zamieniając oryginalną skrobię w skrobię termoplastyczną.
Chińska nazwa plastiku na bazie skrobi
spis treści
1 R& D tło
2 Zasada procesu
3 Stan rozwoju
4 Zalety produktu
5 System certyfikacji
6 Perspektywy aplikacji
R& D tło
Skrobia to naturalny polimer, który po celulozie jest drugim co do wielkości produktem na ziemi. Jest bogaty w źródła, odnawialny i niedrogi. Może być stosowany do produkcji tworzyw sztucznych na bazie skrobi poprzez modyfikowaną plastyfikację. Jako ważna kategoria materiałów pochodzenia biologicznego, tworzywa sztuczne na bazie skrobi z powodzeniem osiągnęły sukces przemysłowy w produkcji i zastosowaniu. Tworzywa sztuczne na bazie skrobi to rodzaj produktu z tworzywa sztucznego wytwarzanego ze skrobi jako głównego surowca, modyfikowanego i plastyfikowanego, a następnie mieszanego z innymi polimerami, który należy do kategorii biotworzyw. Biotworzywa na bazie skrobi można podzielić na dwie kategorie: tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego i tworzywa biodegradowalne.
Tworzywo biodegradowalne na bazie skrobi jest generalnie mieszanką modyfikowanej skrobi i biodegradowalnego poliestru (takiego jak PLA / PBAT / PBS / PHA / PPC itp.), Może być całkowicie biodegradowalne, kompostowalne, nie zanieczyszcza środowiska, nadaje się do kompostu odpadowego , składowiska i inne metody oczyszczania. Tworzywa sztuczne na bazie skrobi są na ogół mieszaniną modyfikowanej skrobi i poliolefin (takich jak PP / PE / PS itp.). Jego znaczenie dla ochrony środowiska ma ograniczanie zużycia surowców petrochemicznych oraz redukcja emisji dwutlenku węgla. Odpady nadają się do spalenia. Oba te materiały mogą zastąpić tradycyjne tworzywa sztuczne na bazie ropy naftowej i są szeroko stosowane w plastikowych materiałach opakowaniowych, materiałach odpornych na wstrząsy, plastikowych foliach i plastikowych torbach, jednorazowej zastawie stołowej, pojemnikach na żywność, zabawkach itp.
Zasada procesu
Skrobia jest naturalnym polimerem z dużą liczbą grup hydroksylowych w swojej cząsteczce (struktura molekularna to Ⅱ i Ⅲ), więc oddziaływanie między makrocząsteczkami skrobi jest bardzo silne, co sprawia, że pierwotna skrobia jest trudna do topienia i jest kompatybilna z innymi polimery podczas mieszania są również słabe. Ale te grupy hydroksylowe mogą
Wystarczająco na reakcje chemiczne, takie jak estryfikacja, eteryfikacja, szczepienie, sieciowanie. Te reakcje chemiczne są wykorzystywane do chemicznej modyfikacji skrobi, redukcji grup hydroksylowych skrobi i zmiany jej pierwotnej struktury, zmieniając w ten sposób odpowiednie właściwości skrobi i zamieniając oryginalną skrobię w skrobię termoplastyczną.
1. Estryfikacja, transestryfikacja lub eteryfikacja
W celu zmiany hydrofilowości skrobi na hydrofobowość, grupy hydroksylowe w cząsteczce skrobi są estryfikowane i transestryfikowane kwasami tłuszczowymi, estrami kwasów tłuszczowych itp. W celu wytworzenia estrów skrobi.
2. Reakcja sieciowania
W celu poprawienia wytrzymałości i odporności termicznej materiałów skrobiowych, skrobię poddaje się reakcji sieciowania ze związkami mającymi dwie lub więcej grup funkcyjnych (takimi jak polikwasy itp.), Tak że skrobia jest umiarkowanie usieciowana.
3. Mieszanie, reformowanie i kopolimeryzacja niezależnych innowacji
Większość tworzyw sztucznych skrobiowych wytwarza się przez zmieszanie skrobi z innymi materiałami polimerowymi. Otrzymany produkt ma słabą wytrzymałość ze względu na słabą kompatybilność i ograniczone zastosowanie. Tworzywa sztuczne na bazie skrobi również ulegają kopolimeryzacji skrobi w procesie modyfikacji skrobi w celu uzyskania szczepionych kopolimerów skrobi i innych polimerów, poprawiając tym samym kompatybilność skrobi z innymi materiałami polimerowymi. Poprzez modyfikację chemiczną uzyskano trzy modyfikacje skrobi: zmieniono hydrofilowość na hydrofobowość; wrażliwość na ciepło zmieniono na odporność na temperaturę; twardość i kruchość została zmieniona na plastyczność. Ta modyfikacja rozwiązuje ogólnoświatowy problem modyfikacji skrobi i stanowi dobrą podstawę do późniejszej obróbki.
stan procesu
Biotworzywa na bazie skrobi mają 30-letnią historię badań i rozwoju. Jest to biodegradowalne tworzywo sztuczne z najdłuższym wzmacniaczem R GG; Historia D, najbardziej dojrzała technologia, największa skala przemysłowa i największy udział w rynku. We wczesnych latach osiemdziesiątych uwagę zwrócono na badania i rozwój modyfikowanej skrobi i przedmieszek ze stopów degradowalnych tworzyw sztucznych, które były całkowicie biodegradowalnymi lub rozpuszczalnymi tworzywami sztucznymi, a także mieszanką skrobi i biodegradowalnych żywic. Wśród nich najbardziej udany jest" MaterBi" z Novamont we Włoszech. Jest to stop polimerowo-plastyczny o przenikającej się strukturze sieciowej, składający się z mieszanki modyfikowanej skrobi i modyfikowanego polialkoholu winylowego. Ma dobrą przetwarzalność, wtórną przetwarzalność i mechanikę. Wydajność i doskonała biodegradowalność. Ponadto" Vinex" opracowany przez American Air Product& Chemical Company to żywica na bazie alkoholu poliwinylowego o niskim stopniu polimeryzacji. Charakteryzuje się również rozpuszczalnością w wodzie, przetwarzalnością termoplastyczną i biodegradowalnością, i cieszy się dużym zainteresowaniem w ostatnich latach.
W ostatnich latach kraje zasadniczo przeniosły swoje badania na tworzywa sztuczne o jak największej zawartości skrobi i opracowały pewne całkowicie degradowalne materiały o doskonałych właściwościach, a nawet otrzymały czyste produkty skrobiowe bez syntetycznych polimerów, a mianowicie skrobię termoplastyczną.&„Novon GG”; materiał biodegradowalny produkowany przez Warner-Lambert ze Stanów Zjednoczonych zawiera ponad 90% skrobi; Japanese Corn Company i Michigan Institute of Production Technology wspólnie opracowały materiał o wysokiej zawartości skrobi, który ma zalety w postaci silnej wodoodporności.Ponadto Sumitomo Corporation z Japonii i Ferrizz Corporation z Włoch ogłosiły również, że z powodzeniem przebadały całkowicie skrobiowy plastik o zawartości skrobi 90%. Jeśli chodzi o przetwarzanie skrobi w termoplastyczną skrobię do produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych, instytuty badawcze, takie jak niemiecki Instytut Batekke, amerykańska firma Warner-Lambert i Uniwersytet Szwajcarski, poczyniły ogromne postępy. Australijskie National Food Processing and Packaging Science Center wprowadziło na rynek całkowicie skrobiowe tworzywo termoplastyczne o dobrej płynności, plastyczności i uwalnianiu z formy. Produkt jest miękki, przezroczysty, o dużej wytrzymałości i ma kontrolowany stopień degradacji. Folia opakowaniowa i inne produkty.
Chiny' skrobiowe tworzywa sztuczne zostały po raz pierwszy opracowane przez Instytut Chemii Stosowanej Jiangxi Academy of Sciences pod koniec lat 80. Według niepełnych statystyk w badaniach uczestniczy obecnie ponad 60 uniwersytetów, instytutów badawczych i przedsiębiorstw. Chiny stopniowo zmniejszają dystans do zagranicznych krajów rozwiniętych w badaniach i rozwoju tworzyw sztucznych na bazie skrobi. Obecnie główni krajowi producenci materiałów i produktów na bazie skrobi oraz ich status to: Wuhan Huali 40 000 ton / rok planuje budowę linii produkcyjnej o rocznej wydajności 60 000 ton; Shenzhen Hongcai 15 000 ton / rok; Suzhou Hanfeng 10.000 ton / rok; Zhejiang Tianhe wynosi 10 000 ton / rok; Zhejiang Huafa wynosi 10 000 ton / rok; Shandong Boke to 10 000 ton rocznie; inne przedsiębiorstwa produkcyjne to Nanjing Biaoge i Changzhou Longjun.
Skrobia jest modyfikowana i plastyfikowana metodami chemicznymi. Otrzymana modyfikowana skrobia ma trzy główne cechy: 1. Hydrofobowość. Skrobia jest całkowicie hydrofobowa po modyfikacji chemicznej, a zawartość wilgoci wynosi< 1%="" i="" ma="" dobrą="" kompatybilność="" z="" innymi="" syntetycznymi="" materiałami="" polimerowymi.="" 2.="" odporność="" na="" temperaturę.="" modyfikowana="" skrobia="" może="" wytrzymać="" wysoką="" temperaturę="" 230="" °="" c="" bez="" żółknięcia="" lub="" rozkładu="" podczas="" przetwarzania="" termoplastycznego.="" 3.="" termoplastyczny.="" skrobia="" modyfikowana="" może="" być="" przetwarzana="" termoplastycznie="" na="" urządzeniach="" do="" przetwórstwa="" tworzyw="" sztucznych.="" tworzywa="" sztuczne="" firmy'="" na="" bazie="" skrobi="" są="" podzielone="" na="" dwie="" serie:="" biodegradowalne="" i="" biodegradowalne.="" zgodnie="" z="" różnymi="" technikami="" przetwarzania="" dzieli="" się="" je="" na="" rozdmuchiwane="" folie,="" materiały="" do="" formowania="" wtryskowego,="" materiały="" w="" arkuszach="" i="" materiały="" piankowe.="" mogą="" być="" szeroko="" stosowane="" w="" przemyśle,="" farmacji,="" pakowaniu="" żywności,="" urządzeniach="" elektrycznych="" i="" innych="" produktach="" i="" dziedzinach,="" takich="" jak="" zastawa="" stołowa,="" naczynia="" kuchenne,="" zabawki="" i="" uprawa="" kwiatów.="" w="" ten="" sposób="" oszczędzając="" wiele="" zasobów="" ropy="" naftowej,="" zmniejszając="" emisję="" dwutlenku="" węgla="" i="" zdając="" sobie="" sprawę="" z="" nieszkodliwego="" traktowania="" śmieci,="" sprzyja="" to="" również="" promowaniu="" rozwoju="" rolnictwa="" i="" zwiększaniu="" liczby="" rolników'="" dochód="" i="" wspieranie="" energicznego="" rozwoju="" gospodarki="" o="" obiegu="">
12 lipca 2018 roku poinformowano, że Yu Long po raz pierwszy na świecie z powodzeniem opracował i uprzemysłowił całkowicie skrobiowe materiały biodegradowalne. [1]
Zalety produktu
W porównaniu z tradycyjnymi produktami z tworzyw sztucznych, zalety materiałów i produktów na bazie skrobi są następujące:
⑴ Podobna wydajność: ma takie same i podobne właściwości jak tradycyjne produkty z tworzyw sztucznych tego samego typu;
⑵Ochrona środowiska: bioprodukty i produkty na bazie skrobi mają tę zaletę, że oszczędzają zasoby ropy naftowej i redukują emisje dwutlenku węgla; biodegradowalne tworzywa sztuczne i produkty na bazie skrobi mają zalety całkowitej biodegradacji i kompostowalności, a także zalety nieszkodliwej obróbki śmieci;
⑶ Bezpieczeństwo: Materiały i produkty na bazie skrobi nie zawierają toksycznych i szkodliwych substancji, takich jak plastyfikatory, bisfenol A i metale ciężkie. Materiały spożywcze spełniają wymagania odpowiednich norm dla tworzyw sztucznych przeznaczonych do żywności w kraju i za granicą;
⑷ Proces produkcyjny: W procesie produkcyjnym nie ma zrzutów trzech rodzajów odpadów, które nie spowodują ponownego zanieczyszczenia środowiska;
⑸ Koszt: Materiały i produkty z tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego na bazie skrobi są takie same jak zwykłe produkty z tworzyw sztucznych z ropy naftowej. Koszt biodegradowalnych materiałów i produktów na bazie skrobi jest około dwukrotnie wyższy niż w przypadku zwykłych tworzyw sztucznych z ropy naftowej.
System certyfikacji
W ostatnich latach ekologiczność bioproduktów została stopniowo doceniona w kraju i za granicą, co znacznie rozszerzyło zakres zastosowań materiałów pochodzenia biologicznego. Zawartość bio-węgla w materiałach biologicznych jest ważną cechą różniącą się od zwykłych tworzyw sztucznych. Definicja zawartości bio-węgla to procentowa zawartość bio-węgla w produkcie w stosunku do węgla organicznego (w tym bio-węgla i węgla kopalnego). Ponieważ bio-węgiel jest nowym węglem i nie powoduje zanieczyszczenia środowiska, ma dobry wpływ na ochronę środowiska. Normy dotyczące wykrywania zawartości bio-węgla obejmują amerykańską ASTM D6866-08: Metoda testowa do pomiaru zawartości biologicznej w próbkach stałych, ciekłych i gazowych metodą analizy radiowęglowej oraz metodę ciekłego licznika scyntylacyjnego do oznaczania bioproduktów. zawartość w materiałach pochodzenia biologicznego w Chinach GB / T29649-2013 Ponieważ współczesne organizmy zawierają równe ilości radioaktywnych pierwiastków węglowych, zasadą ASTM D6866 jest wykorzystanie tej cechy organizmów do pomiaru zawartości biobazowej próbek w dowolnym stanie; ta metoda pomiaru pozwala określić wszelkie produkty i organizmy pochodzenia biologicznego. Dokładny odsetek substancji pochodzenia biologicznego lub odnawialnych zawartych w mieszanym produkcie.
W 2009 roku belgijska autorytatywna agencja certyfikująca Vincotte wydała pierwszą na świecie partię certyfikatów firmy OK Biobased z certyfikatem gwiazdowym&# 39, która przeprowadziła autorytatywną certyfikację na zawartość bio-węgla w materiałach pochodzenia biologicznego, a także zapewniła niezawodna jakość produktu na rynku materiałów pochodzenia biologicznego Opinie zewnętrzne. OK-Biobased to belgijski' znak ochrony środowiska dla niskoemisyjnych produktów pochodzenia biologicznego. Producenci tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego mogą umieszczać swoje etykiety na opakowaniach produktów lub produktach po uzyskaniu certyfikatu pozwalającego na rozróżnienie popularnych produktów petrochemicznych. Definiuje materiały pochodzenia biologicznego na podstawie zawartości bio-węgla i ocenia procentową zawartość bio-węgla i całkowitą zawartość węgla. Jej standard to ASTM D6866, który klasyfikuje materiały w postaci gwiazdek i jest autorytatywnym znakiem certyfikacji materiałów pochodzenia biologicznego w UE. Logo OK Biobased wykorzystuje gwiazdkę w celu oznaczenia poziomu ochrony środowiska produktu. Certyfikowany produkt otrzymuje 1 gwiazdkę, aby udowodnić, że jego produkt zawiera od 20% do 40% biowęgla, 2 gwiazdki do 40% do 60%, 3 gwiazdki do 60% do 80% i 4 gwiazdki do ponad 80% produktu z zawartością biowęgla . Certyfikat Vincotte' OK Biobased ma na celu pomóc firmom lub dystrybutorom w poprawie konkurencyjności rynkowej produktów odnawialnych i pomóc konsumentom w lepszym wyborze produktów przyjaznych dla środowiska.
Aby zachęcić do rozwoju materiałów i produktów pochodzenia biologicznego, USDA wdrożyło program bio-priorytetowy. Plan obejmuje dwie procedury, plan priorytetowy dotyczący zamówień publicznych oraz plan dobrowolnego etykietowania dla konsumentów. Pierwsza zachęciła do rozwoju i ustanowienia bioproduktów w 2002 r., Podczas gdy druga została wydana w 2008 r. Celem programu BioPriority jest zachęcanie do konsumpcji produktów z biomasy w Stanach Zjednoczonych. Federalne agencje rządowe i ich kontrahenci dają pierwszeństwo zakupom produktów o najwyższej zawartości biomasy. Jeśli produkt spełnia minimalne standardy dotyczące zawartości biologicznej z listy produktów opartych na biotechnologii USDA, każda fabryka lub dystrybutor może uczestniczyć w tym programie, a znak certyfikacji wydany przez agencję może być umieszczony na opakowaniu produktu.
Międzynarodowa certyfikacja biodegradowalnych tworzyw sztucznych obejmuje certyfikację OK Compost w Belgii, certyfikację Compostable w Niemczech i certyfikat BPI w Stanach Zjednoczonych.
OK Compost jest certyfikatem kompostowalnym o nazwie" OK Compost" wydane przez belgijską jednostkę certyfikującą AIB-Vincotte Group po przebadaniu zgodnie z normą wykrywania EN13432 lub ASTM D6400 dla materiałów biodegradowalnych. Celem certyfikacji OK Compost jest pomoc firmom lub dystrybutorom w poprawie konkurencyjności rynkowej produktów w pełni degradowalnych oraz doradzanie konsumentom w wyborze produktów przyjaznych dla środowiska.
Certyfikat kompostowalności to certyfikacja produktów biodegradowalnych wydana przez DIN CERTCO, wspólną jednostkę certyfikującą TUV Rheinland Group i Deutsches Institut fr Normun (DIN). Znak certyfikacji to" seeding" znak. Certyfikacja kompostowalności może pomóc kupującym w wyborze produktów od wielu dostawców i producentów, którzy ściśle kontrolują jakość, bezpieczeństwo i ochronę środowiska. Jednocześnie produkty z logo Compostable wskazują, że pomyślnie przeszły test i ocenę przez autorytatywną organizację zewnętrzną, co pomaga ulepszać klientów' zaufanie zakupowe i efektywne promowanie sprzedaży produktów. Ponadto na oficjalnej stronie internetowej DIN CERTCO można uzyskać odpowiednie informacje o posiadaczu certyfikatu, aby zapobiec niewłaściwemu użyciu lub fałszowaniu logo.
BPI to skrót od Biodegradable Products Institute. BPI edukuje producentów, ustawodawców i konsumentów w zakresie naukowych standardów materiałów degradowalnych poprzez innowacyjne systemy znakowania kompostowalnych. Jednocześnie poprzez szereg procedur zapewniających, że powiązane produkty spełniają wymagania norm dotyczących materiałów ulegających degradacji.
Pierwsza partia chińskich przedsiębiorstw z Wuhan Huali Environmental Protection, które uzyskały certyfikat OK Biobased, uzyskała już czterogwiazdkową certyfikację produktów pochodzenia biologicznego. Jednocześnie biodegradowalne materiały firmy' uzyskały certyfikat OK Compost oraz certyfikat Compostable.
Perspektywa aplikacji
Wraz ze stopniową zmianą konsumentów' preferencje dla produktów z tworzyw sztucznych, odnawialne, przyjazne dla środowiska materiały zyskują na popularności na rynku. Wpłynęło to na wzrost zapotrzebowania rynku na tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego. Ponieważ rządy wszystkich krajów przywiązują wagę do biotworzyw, oczekuje się, że łączna wartość światowego popytu na biotworzywa wzrośnie do 5,9 mld USD w 2020 r., Co odpowiada średniej rocznej stopie wzrostu na poziomie 20%.
Niedawno francuski parlament przyjął ustawy dotyczące transformacji energetycznej i zielonego wzrostu. Oprócz zmniejszenia udziału energii jądrowej we francuskiej strukturze energetycznej, nowa ustawa zawiera również propozycje legislacyjne dotyczące energii odnawialnej i opakowań z tworzyw sztucznych. Na przykład energia odnawialna wzrośnie o 40% do 2030 r., A emisja dwutlenku węgla zostanie zmniejszona o 40% do 2030 r .; lekkie torby opakowaniowe używane do pakowania owoców i warzyw będą musiały być wykonane z materiałów pochodzenia biologicznego od 1 stycznia 2017 r .; Ponadto, opakowania plastikowe używane w przesyłkach handlowych będą również wdrażane zgodnie z tymi samymi standardami w tym samym czasie. Najnowsze przepisy francuskiego rządu wymagają, aby jednorazowe naczynia, takie jak naczynia, kubki i widelce, były wykonane z materiałów pochodzenia biologicznego, a nie z materiałów ropopochodnych.
Analitycy rynkowi firmy doradczej RnR Market Research przewidzieli niedawno, że globalny popyt na bioplastiki będzie wzrastał w tempie 19% rocznie w ciągu najbliższych czterech lat, a popyt rynkowy osiągnie 950 000 ton w 2017 roku. Europa to świat' największy rynek konsumencki dla tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego. W 2012 r. Wykorzystanie biotworzyw w regionie stanowiło ponad połowę całkowitego globalnego zużycia. Raport z badania pokazuje, że konsumenci w krajach europejskich są bardziej skłonni do wybierania nowych produktów z tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego niż tradycyjnych tworzyw sztucznych. W związku z tym oczekuje się, że region nadal będzie liderem na liście zużycia tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego. Pod względem rodzajów tworzywa sztuczne na bazie skrobi i polikwasu mlekowego pozostaną najbardziej poszukiwanymi tworzywami biologicznymi w ciągu najbliższych kilku lat, a ich rynkowe zużycie będzie stanowić ponad 60% całości. RnR Market Research wskazało, że w ostatnich latach kraje wprowadziły ograniczenia w zakresie tworzyw sztucznych, aby stale zwiększać nadzór nad stosowaniem tradycyjnych tworzyw sztucznych, co sprzyja dalszemu zwiększaniu trendu popytu na tworzywa biologiczne, zwłaszcza na bazie skrobi.
W 2013 roku Rada Państwa wydała notowania GG; Bio-Industry Development Plan" (dalej jako" Plan")." Plan" zwrócił uwagę, że materiały pochodzenia biologicznego zostaną przyspieszone
Oferujemy opatentowaną w pełni biodegradowalną folię i worek PVA, wszystkie produkty są wytwarzane przy użyciu sprzętu odlewniczego, różni się od tradycyjnych produktów do formowania z rozdmuchem, wszystkie produkty do formowania z rozdmuchem nie są w pełni biodegradowalne. Jesteśmy w stanie wyprodukować folie i torby PVA w pełnej przezroczystości oraz w różnych kolorach. a folia PVA jest bardziej gładka niż tradycyjne produkty do rozdmuchiwania.
oferujemy również w pełni biodegradowalną folię z materiałów organicznych oraz torby z opatentowanym surowcem i procesem produkcji.
Aby uzyskać więcej produktów z folii PVA i toreb, odwiedź nas:
http://www.joyful-printing.net/pva-bag/
http://www.joyful-printing.com/pva-bag/