什么叫淀粉基生物降解塑料

1、光降解型塑料。是指在紫外线的影响下聚合物链有次序地进行分解的材料。大多数聚合物并不吸收285NM以上波长的光能，但是，如果在聚合物中加入光敏感基团或添加具有光敏感作用的化学助剂，可加速光氧化反映的过程，使之快速发生降解。

2、生物降解型塑料。从生物降解过程看分为完全生物降解性和生物崩坏性塑料两大类；从制备方法考虑又可分为生物发酵合成、化学合成、利用动植物天然高分子或矿物质等四种。

3、光、氧化/生物全面降解性塑料。是结合光降解、氧化降解与生物降解等多方面降解作用，以达到完全降解的作用，它是当前世界降解塑料的主要研究开发方向之一。这种塑料在美国的研究已有了较好的成绩，在我国仍然还是一项较为困难的研究课题之一。

4、热塑性淀粉树脂降解塑料。将淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑性的淀粉树脂，再加入极少量的增塑剂等助剂，就是所谓的全淀粉塑料。其中淀粉含量在90%以上，而加入的少量其他物质也是无毒且可以完全降解的，所以全淀粉是真正的完全降解塑料。

淀粉基塑料

到目前为止，淀粉基降解塑料主要有填充型、光／生物双降解型、共混型和全淀粉塑料四大类。

填充型淀粉塑料在1973年使Griffin首次获得淀粉表面改性填充塑料的专利。到80年代，一些国家以Griffin的专利为背景，开发出淀粉填充型生物降解塑料。填充型淀粉塑料又称生物破坏性塑料，其制造工艺是在通用塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂，然后加工成型，淀粉含量不超过30％。填充型淀粉塑料技术成熟，生产工艺简单，且对现有加工设备稍加改量即可生产，因此，目前国内可降解淀粉塑料产品大多为此类型。

天然淀粉分子中含有大量羟基使其分子内和分子间形成极强的氢键，分子极性较大，而合成树脂的极性较小，为疏水性物质。因此，必须对天然淀粉进行表面处理，以提高疏水性和与高聚物的相容性。目前主要采用物理改性和化学改性两种方法。

光／生物双降解型。生物降解塑料在干旱或缺乏土壤等一些特殊区域难以降解，而光降解塑料被掩埋在土中时也不能形成降解，为此，美、日等国率先研发了一类既具光降解，又具生物降解性的光／生物双降解塑料。光／生物降解塑料由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量助剂(增溶剂、增塑剂、交联剂等)制成，其中光敏剂是过渡金属的有机化合物或盐。其降解机理是淀粉被生物降解，使高聚物母体变疏松，增大比表面积。同时，日光、热、氧等引发光敏剂，导致高聚物断链，分子量下降。

共混型。淀粉共混塑料是淀粉与合成树脂或其他天然高分子共混而成的淀粉塑料，主要成分为淀粉(30％～60％)，少量的PE的合成树脂，乙烯／丙烯酸(EAA)共聚物，乙烯／乙烯醇(EVOH)共聚物，聚乙烯醇(PVA)，纤维素，木质素等，其特点是淀粉含量高，部分产品可完全降解。

日本研发了改性淀粉／EVOH共聚物与LDPE共混、二甲基硅氧烷环氧改性处理淀粉，然后与LDPE共混。意大利Novamont公司的Mster—Bi塑料和美国Warner—lambert公司的NoVon系列产品也属于此类产品。Mster—Bi塑料是连续的EVOH相和淀粉相的物理交联网络形成的高分子合金。由于两种成分都含有大量的羟基，产品具有亲水性，吸水后力学性能会降低，但不溶于水。

全淀粉型。将淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑性的淀粉树脂，再加入极少量的增塑剂等助剂，就是所谓的全淀粉塑料。其中淀粉含量在90％以上，而加入的少量其他物质也是无毒且可以完全降解的，所以全淀粉是真正的完全降解塑料。几乎所有的塑料加工方法均可应用于加工全淀粉塑料，但传统塑料加工要求几乎无水，而全淀粉塑料的加工需要一定的水分来起增塑作用，加工时含水量以8％～15％为宜，且温度不能过高以免烧焦。日本住友商事公司、美国Wanlerlambert公司和意大利的Ferruzzi公司等宣称研制成功淀粉质量分数在90％～100％的全淀粉塑料，产品能在一年内完全生物降解而不留任何痕迹，无污染，可用于制造各种容器、薄膜和垃圾袋等。德国Battelle研究所用直链含量很高的改良青豌豆淀粉研制出可降解塑料，可用传统方法加工成型，作为PVC的替代品，在潮湿的自然环境中可完全降解。

氧化降解塑料

降解塑料自封袋

这是一项在国内还未被大多数人了解的技术，在传统的塑料生产原料中加入添加剂，与一般的色母添加方法相同。在塑料制品被遗弃后，添加剂中有两种物质起作用：①预氧化剂（主要是一些无毒金属离子），②生物降解促进物质（主要是一些天然植物纤维素）。预氧化剂控制塑料在未被遗弃时保持应有的寿命及功能，在遗弃后通过过氧化反应降低分子量，使得聚合物变脆，易于微生物分解。生物降解促进物质主要是促进微生物滋生。此项技术相对淀粉基塑料技术而言，简单易行，成本更低，一般设备就可以生产。根据相关验证，塑料的性能也得到了很好的维持，节约了粮食。英国WELLS公司即采用此法。

可降解的塑料一般分为四大类： 在微生物的作用下，可完全分解为低分子化合物的塑料。其特点是贮存运输方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，不但可以用于农用地膜、包装袋，而且广泛用于医药领域。随着现代生物技术的发展，生物降解塑料越来越受到重视，已经成为研究开发的新一代热点。

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。 在塑料中添加吸水性物质，用完后弃于水中即能溶解掉，主要用于医药卫生用具方面（如医用手套），便于销毁和消毒处理。

淀粉基塑料

到目前为止，淀粉基降解塑料主要有填充型、光/生物双降解型、共混型和全淀粉塑料四大类。

1、填充型淀粉塑料，1973年，Griffin首次获得淀粉表面改性填充塑料的专利。到80年代，一些国家以Griffin的专利为背景，开发出淀粉填充型生物降解塑料。填充型淀粉塑料又称生物破坏性塑料，其制造工艺是在通用塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂，然后加工成型，淀粉含量不超过30%。填充型淀粉塑料技术成熟，生产工艺简单，且对现有加工设备稍加改进即可生产，因此目前国内可降解淀粉塑料产品大多为此类型。

天然淀粉分子中含有大量羟基使其分子内和分子间形成极强的氢键，分子极性较大，而合成树脂的极性较小，为疏水性物质。因此必须对天然淀粉进行表面处理，以提高疏水性和其与高聚物的相容性。主要采用物理改性和化学改性两种方法。

2、光/生物双降解型生物降解塑料在干旱或缺乏土壤等一些特殊区域难以降解，而光降解塑料被掩埋在土中时也不能形成降解，为此，美、日等国率先开发了一类既具光降解，又具生物降解性的光/生物双降解塑料。光/生物降解塑料由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量助剂(增溶剂、增塑剂、交联剂、偶联剂等)制成，其中光敏剂是过渡金属的有机化合物或盐。其降解机理是淀粉被生物降解，使高聚物母体变疏松，增大比表面积，同时，日光、热、氧等引发光敏剂，导致高聚物断链，分子量下降。

3、共混型淀粉共混塑料是淀粉与合成树脂或其他天然高分子共混而成的淀粉塑料，主要成分为淀粉(30%～60%)，少量的PE的合成树脂，乙烯/丙烯酸(EAA)共聚物，乙烯/乙烯醇(EVOH)共聚物，聚乙烯醇(PVA)，纤维素，木质素等，其特点是淀粉含量高，部分产品可完全降解。

日本开发了改性淀粉/EVOH共聚物与LDPE共混、二甲基硅氧烷环氧改性处理淀粉，然后与LDPE共混。意大利Novamont公司的Mster－Bi塑料和美国Warner－lambert公司的NoVon系列产品也属于此类产品。Mster－Bi塑料是连续的EVOH相和淀粉相的物理交联网络形成的高分子合金。由于两种成分都含有大量的羟基，产品具有亲水性，吸水后力学性能会降低，但不溶于水。

4、全淀粉型将淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑性的淀粉树脂，再加入极少量的增塑剂等助剂，就是所谓的全淀粉塑料。其中淀粉含量在90%以上，而加入的少量其他物质也是无毒且可以完全降解的，所以全淀粉是真正的完全降解塑料。几乎所有的塑料加工方法均可应用于加工全淀粉塑料，但传统塑料加工要求几乎无水，而全淀粉塑料的加工需要一定的水份来起增塑作用，加工时含水量以8%～15%为宜，且温度不能过高以避免烧焦。日本住友商事公司、美国Wanlerlambert公司和意大利的Ferruzzi公司等宣称研制成功淀粉质量分数在90%～100%的全淀粉塑料，产品能在1年内完全生物降解而不留任何痕迹，无污染，可用于制造各种容器、薄膜和垃圾袋等。德国Battelle研究所用直链含量很高的改良青豌豆淀粉研制出可降解塑料，可用传统方法加工成型，作为PVC的替代品，在潮湿的自然环境中可完全降解。

氧化降解

这是一项在国内还未被大多数人了解到的技术，在传统的塑料生产原料中加入添加剂，与一般的色母添加方法相同。在塑料制品被遗弃后，添加剂中两种物质起作用：一是预氧化剂（主要是一些无毒金属离子），二是生物降解促进物质（主要是一些天然植物纤维素）。预氧化剂控制塑料在未被遗弃时保持应有的寿命及功能，在遗弃后通过过氧化反应降低分子量，使得聚合物变脆，易于微生物分解。生物降解促进物质主要是促进微生物滋生。此项技术相对淀粉基塑料技术而言，简单易行，成本降低，一般设备就可以生产，据相关验证称，塑料的性能也得到了很好的维持。节约了粮食。英国WELLS公司即采用此法。

常见塑料的简易鉴别法　在采用各种塑料再生方法对废旧塑料进行再利用前，大多需要将塑料分拣。由于塑料消费渠道多而复杂，有些消费后的塑料又难于通过外观简单将其区分，因此，最好能在塑料制品上标明材料品种。中国参照美国塑料协会（SPE）提出并实施的材料品种标记制定了GB/T16288—1996“塑料包装制品回收标志”， 虽可利用上述标记的方法以方便分拣，但由于中国尚有许多无标记的塑料制品，给分拣带来困难，为将不同品种的塑料分别，以便分类回收，首先要掌握鉴别不同塑料的知识。

外观鉴别

通过观察塑料的外观，可初步鉴别出塑料制品所属大类：热塑性塑料，热固性塑料或弹性体。一般热塑性塑料有结晶和无定形两类。结晶性塑料外观呈半透明，乳浊状或不透明，只有在薄膜状态呈透明状，硬度从柔软到角质。无定形一般为无色，在不加添加剂时为全透明，硬度从硬于角质橡胶状（此时常加有增塑剂等添加剂）。热固性塑料通常含有填料且不透明，如不含填料时为透明。弹性体具橡胶状手感，有一定的拉伸率。

加热鉴别

上述三类塑料的加热特征也是各不相同的，通过加热的方法可以鉴别。热塑性塑料加热时软化，易熔融，且熔融时变得透明，常能从熔体拉出丝来，通常易于热合。热固性塑料加热至材料化学分解前，保持其原有硬度不软化，尺寸较稳定，至分解温度炭化。弹性体加热时，直到化学分解温度前，不发生流动，至分解温度材料分解炭化。

常用热塑性塑料的软化或熔融温度范围见表

塑料品种

软化或熔融范围/c

聚醋酸乙烯

35~85

聚氧化甲烯

165~185

聚苯乙烯

70~115

聚丙烯

160~170

聚氯乙烯

75~90

尼龙12

170~180

聚乙烯

110

尼龙11

180~190

聚三氟氯乙烯

200~220

尼龙610

210~220

聚-1-丁烯

125~135

尼龙6

215~225

聚偏二氯乙烯

115~140（软化）

聚碳酸酯

220~230

有机玻璃

126~160

聚-4-甲基戊烯-1240醋酸纤维素

125~175

尼龙66

250~260

聚丙烯腈

130~150（软化）

聚对苯二甲酸乙二醇酯

250~260

目前，市场上有越来越多的塑料袋标榜“淀粉环保塑料袋”，绝大部分也不是完全可以降解的。环保专家介绍，塑料袋里面的淀粉成分，被埋一段时间后会“溶解”了，就可以使一整个塑料袋断成很多小块。这就是这些塑料袋所谓的环保。

从根本上说，采用可降解原料生产的垃圾袋就可降解，乙烯为制作原料的垃圾袋就不易降解！可降解垃圾袋与不易降解垃圾袋，可以做成相同的样式，尺寸，或颜色，包括分类垃圾袋。所以，非要说个可降解垃圾袋的具体“类别”，基本要从“细节”上体现了。

可降解垃圾袋是可回收的，但在日常生活中必须将其扔入干燥的垃圾箱中。原则上，可降解垃圾袋可以回收再利用。但是，普通消费者很难区分可降解塑料袋和不可降解塑料袋。大多数城市没有为此目的使用的特殊回收系统，因此仍然必须将它们扔进垃圾桶中的干垃圾中。

一般来说，塑料制品是可回收的，但普通的垃圾袋却不同，它是干垃圾。因为一次性垃圾袋都是以聚乙烯和聚氯乙烯为原料制成的，所以其中一些还包含增塑剂，邻苯二甲酸盐和其他环境激素。如果暴露在高温下，它们会发生化学反应并损坏人体。有害物质。

可降解塑料是一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存期内性能不变，而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料。因此，也被称为可环境降解塑料。

可降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。破坏性生物降解塑料主要包括淀粉改性聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS等。

完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纤维素、甲壳质）或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得，如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。

以淀粉等天然物质为基础的生物降解塑料主要包括以下几种产品：聚乳酸、聚羟基烷酸酯(PHA)、淀粉塑料、生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯烃和聚氯乙烯)。

扩展资料

使用降解塑料可带来方便，如高尔夫球场用球钉，热带雨林造林用苗木固定材料。

具体应用在：

1、农林渔业，地膜，保水材料，育苗钵，苗床，绳网，农药和农肥缓释材料。

2、包装业，购物袋，垃圾袋，一次性餐盒，方便面碗，缓冲包装材料。

3、体育用品，高尔夫球场球钉和球座。

4、卫生用品，妇女卫生用品，医用褥垫，一次性胡刀。

5、医药用材，绷带，夹子，棉签用小棒，手套，药物缓释材料，以及手术缝合线和骨折固定材料。

戊酸共聚物（PHBV）、聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二

酯（PBS）以及淀粉塑料。PHBV 由微生物合成，难于实现大规模工业

生产，昂贵的价格限制了其应用范围。PBS 的玻璃化转变温度低，可

增塑其它生物降解材料以降低玻璃化转变温度和增强柔韧性，但在加

工成膜时抗撕裂性极差。热塑性淀粉研究相对成熟，但因种类、来源

和加工工艺不同而造成明显的性能差异，质量稳定性难于控制，同时

抗水性差是制约其发展的主要问题。PLA 具有好的机械性能（高强

度和高模量）、透光性能、阻隔性能、耐水性能、印刷性能，多项指标与

石油化工塑料的性能相当，是理想的包装用塑料。随着聚乳酸生产规

模的扩大和生产工艺的改进，其价格逐渐降低，使利用聚乳酸开发包

装材料成为可能。但是，聚乳酸包装材料的价格仍然偏高，而且强度、

热稳定性能等仍需进一步改善，其广泛使用必须在上述关键技术上取

得突破。

在保证聚乳酸包装材料现有使用性能的同时为了进一步提高其

力学性能、热稳定性及阻氧与阻湿性等，主要采用共聚和控制聚乳酸

的结构以及物理共混法改性两类方法。将丙交酯通过与其它单体或

聚合物进行共聚，可调控材料的亲疏水性、结晶性能和生物降解周期

等，同时可控制备具有特殊结构（如星形结构、三臂和四臂共聚物等）

的新型材料可降低材料的玻璃化转变温度和熔融粘度等。但是，由于

这类方法在生产工艺上难于实施和控制并且成本太高，目前主要应用

于生物医学材料，在包装材料领域罕被报导。物理共混是经济、简便、

易行的材料复合改性方法。采用丙三醇、柠檬酸酯、低分子量聚乙二

醇等作为增塑剂，降低了聚乳酸的玻璃化转变温度，提高了材料断裂

伸长率和韧性，但弹性模量和拉伸强度明显降低。采用PCL、PBS 等

生物可降解高分子共混改性聚乳酸，能显著提高断裂伸长率和韧性，

但材料其它力学性能降低，而且成本高于纯聚乳酸产品。将天然高分

子（如各种纤维、淀粉、大豆蛋白等）填充于聚乳酸，虽然降低了成本，

但是材料的机械性能和热性能整体下降，还导致了吸湿性强、质量不

稳定、低热稳定性、低透明度等缺点。采用碳酸钙等无机增强剂可明

显提高聚乳酸材料的机械性能，但两者间的弱相容性极大损害了材料

的柔韧性。聚合物纳米复合材料由于纳米尺度效应而能够产生突出

的性能，成为材料科学研究的热点。采用纳米无机纤维和粒子及层状

硅酸盐改性聚合物，显示出比常规无机粒子更高的增强效果，还增强

了材料的耐热性、阻燃性和气体阻隔性等。但是，聚乳酸与多数无机

纳米粒子相容性不高，无机纳米粒子在基质内易自聚集且层状硅酸盐

难于被剥离，虽然也能够增强材料但填充量不高并急剧降低了材料的

韧性。虽然可以通过表面接枝修饰无机纳米粒子加以解决，但是目前

这类方法尚需完善而且很难大规模实施。此外，无机纳米粒子的生物

相容性尚需进一步证实，在食品包装材料方面的应用值得商榷。

聚乳酸作为包装材料在国外被广泛研究，许多产品也已进入实际

应用；国内的聚乳酸包装材料的研究相对滞后，市场化规模有限。目

前日本是聚乳酸包装材料最大的研发中心，而聚乳酸包装材料的技术

趋势以包装容器与层状产品为主。

国外自1992 年申请聚乳酸包装应用的第1 件专利起共公开了

121 个专利族并衍生出246 个专利，专利申请量于2000 年开始持续

增长，在2002 年达到最高峰后趋于平稳。国内专利申请较晚，数量相

对过少，专利数量仅占3%。聚乳酸包装应用专利的主要申请国为日

本、芬兰、意大利、德国、美国和英国。日本是主流研发中心，专利数量

最多（达107 个专利族），表明日本抢占聚乳酸包装材料国际市场的战

略动向，而且日本在中国申请的专利也达到总量的33%。聚乳酸包

装应用专利的国外申请人以国际大公司为主。日本三菱塑料株式会

社的数量最多（专利族达30 个），涉及层状板材、片材及薄膜等，日本

柯尼卡株式会社位于第二（专利族达18 个），主要开发餐盘、食品包装

用容器及薄膜、农用肥料袋、垃圾袋、包装带等制品，两公司的研究领

域代表了聚乳酸包装材料的最新动态。检索中国专利数据库，聚乳酸

包装应用专利的国内申请人只有1 个（平湖市比例包装材料有限公

司），而国外申请人有7 个，均为国际著名大公司。这表明我国企业对

聚乳酸包装应用的投入极少，有实力的相关公司还未涉足。

DERWENT分类公开聚乳酸包装材料专利主要包括：① B29C－

塑料成型或连接、塑性状态物质成型及成型产品的后处理；② B29D

－用塑料或塑性状态的物质生产特殊制品；③ B29K－关于成型材料

与小类B29B、C 或D 有关的分类；④B32B －层状产品，即由扁平或

非扁平的薄层（泡沫状、蜂窝状）构成的各种薄膜、板材等产品；⑤

B65D －物体或物料贮存或运输的容器（如袋、桶、瓶、箱盒、罐头、纸

板箱、板条箱、圆桶、罐、槽、料仓等）及附件、封口配件、包装元件和包

装件；⑥ C08G －用碳－碳不饱和键以外的反应得到的聚合物；⑦

C08J －加工、配料的工艺过程；⑧ C08L －聚合物组合物；⑨D01F －

制作人造长丝、线、纤维、鬃或带子，专用于生产碳纤维的设备。聚乳

酸包装材料的应用领域在不断扩展，涉及食品保存材料、医用配制品、

垃圾收集或清除品、涂料组合物、织物、家居覆盖材料、绳子、电刻等领

域。在中国，国内申请人涉及的领域为食品包装用的包装袋、复合膜

和容器，国外申请人主要为生物可降解薄膜、层状薄膜袋、拉伸成型的

模塑制品、成型制品的方法、聚酯材料制备及电设备的外壳或结构零

部件等。整体来看，聚乳酸包装材料的热点集中于B65D、B32B，即包

装容器和层状产品（薄膜、板材），预计国外近几年将会在这两大领域

中形成较大产业。