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生物塑料的研制都是從純植物中獲取,植物中含有大量淀粉和蛋白質(zhì),這也是生物塑料中丙烯酸、聚乳酸的主要來源,在植物中提取的丙烯酸、聚乳酸等再經(jīng)過各種工藝生產(chǎn)制成生物可降解塑料材料,這在很大程度上避免了對(duì)環(huán)境的污染和破壞,這是傳統(tǒng)塑料無法比擬的優(yōu)越性。
大到電視機(jī)的支架、電腦框體,小到小擺件、廚房垃圾袋等,生物塑料的身影隨處可覓。這里簡(jiǎn)單介紹下常見生物塑料。
自毀型
化學(xué)塑料制品在給人類帶來各種方便的同時(shí),也給人們帶來難以想象的麻煩。由于有些廢棄塑料在自然條件下不會(huì)降解,燃燒又會(huì)釋放出有害氣體,給生態(tài)環(huán)境造成了難以治理的污染。因此,各國科學(xué)家開始研制可以自行分解的自毀或自溶塑料,以解決這個(gè)問題。
有人把它稱作"綠色塑料"。 許多國家的公司都推出自己的生物自毀塑料。美國密利用生物塑料制造的手機(jī)機(jī)殼茨根大學(xué)生物學(xué)家最早提出了"種植"可分解塑料的設(shè)想。他們用土豆和玉米為原料,植入塑料的遺傳基因,使它們能在人工控制下生長(zhǎng)出不含有害成分的生物塑料。
細(xì)菌積累這種塑料是作為能量?jī)?chǔ)存,就像人類和動(dòng)物積存脂肪一樣。當(dāng)細(xì)菌積存的PHBV達(dá)到它們體重的80%時(shí),就用蒸汽把這些細(xì)胞沖破,把塑料收集起來。PHBV具有與聚丙烯相似的性質(zhì),這種材料在廢棄后,即使在潮濕的環(huán)境下也是穩(wěn)定的,但在有微生物的情況下,它將降解為二氧化碳和水。
生物自毀塑料在醫(yī)療上用途頗廣。在骨折手術(shù)中,它可以充當(dāng)骨骼間的承托物。隨著骨骼的愈合,它也會(huì)逐漸自行分解。醫(yī)治破碎性骨折,醫(yī)生通常使用不銹鋼制作的螺母、螺釘。夾板和鉆孔器,把碎骨固定起來。這種方法的缺點(diǎn)是要做兩次手術(shù),一次是植入這些不銹鋼材料,一次是再把它們?nèi)〕鰜?。荷蘭科學(xué)家發(fā)明一種塑料,植入體內(nèi)大約兩年便自行分解,變成二氧化碳和水。還有一種線狀生物自毀塑料,可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的醫(yī)用外科手術(shù)線縫合傷口。這種塑料手術(shù)線,可被身體逐漸吸收,免除拆線之苦惱。此外,用生物自毀塑料制成的藥用膠囊,在體內(nèi)會(huì)慢慢溶解,并且可控制藥物進(jìn)入血管的速度。
強(qiáng)耐耗性
這種塑料不僅堅(jiān)硬、重量輕,而且環(huán)保,可以用作汽生物塑料車門、船殼、嬰兒保育器以及類似的產(chǎn)品。普通塑料的半衰期為數(shù)千年,此計(jì)劃研究的塑料原料采用的是植物,其半衰期短,是一種無害的合成塑料,也是第一次利用可再生資源制造結(jié)構(gòu)材料和產(chǎn)品。
創(chuàng)新的結(jié)合Combine計(jì)劃的目的是通過對(duì)自然纖維和生物塑料的創(chuàng)新結(jié)合來開發(fā)一種高性能的、以生物為原料的合成物,這種合成物可以用作結(jié)構(gòu)部件?,F(xiàn)今,自然纖維只有填充成型短纖維和壓縮成型的墊子纖維兩種,但這兩種都不能提供足夠的強(qiáng)度和硬度來制造結(jié)構(gòu)部件。自然纖維紗通常都是擰在一起的,這使得向其中注入粘性熱塑樹脂變得很困難。
在這個(gè)計(jì)劃中,麻纖維和亞麻纖維要經(jīng)過加工,將之紡成連續(xù)的纖維,再織成高性能的紡織物。把這些紡織物與自毀型生物塑料如聚乳酸結(jié)合,然后通過真空袋成型和壓縮成型使之成型為各種部件。最后還要進(jìn)行表面處理,加強(qiáng)纖維與樹脂之間的粘合。材料結(jié)合和加工技術(shù)還有待于改進(jìn),同時(shí)也要考慮材料將來的環(huán)境退化、混合性和可回收性等因素。
耐高溫型
上海石化研制的一種新型生物塑料。其耐熱性大大提高,熱變形溫度超過100℃,可廣泛用于一次性餐飲用具、一次性醫(yī)療用品等一次性器具,電子器件等產(chǎn)品的包裝,以及農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥及化肥緩釋材料等農(nóng)用領(lǐng)域。
這種由上海石化和中國石化北京化工研究院合作研發(fā)的可生物降解聚酯,采用了中國石化獨(dú)創(chuàng)的生產(chǎn)工藝和催化劑。經(jīng)國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試,經(jīng)過94天其降解率即達(dá)到62.1%%,符合國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物可降解塑料的定義。該生物塑料可按一定比例與淀粉等生物原料共混、制成各種用品。這些用品廢棄之后,便成為土壤中微生物的“食物”,從而實(shí)現(xiàn)無害化分解。
生物質(zhì)塑料
對(duì)二甲苯被用來制造PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)塑料,其用途范圍包括許多產(chǎn)品,如碳酸飲料瓶、食品包裝、合成纖維服裝,甚至汽車零部件。
塑料工業(yè)均是以石油為原料生產(chǎn)對(duì)二甲苯;而新方法則能夠以一種可再生的方式以生物質(zhì)為原料制得該化學(xué)品,進(jìn)而生產(chǎn)標(biāo)有三角回收標(biāo)志“1#”的塑料產(chǎn)品。該方法使用分子篩做催化劑,在高溫生物反應(yīng)器中通過三步反應(yīng)就能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為對(duì)二甲苯。由于催化劑的納米結(jié)構(gòu)對(duì)生物反應(yīng)效果的影響很大,這一特別設(shè)計(jì)的催化劑是成功的關(guān)鍵,它經(jīng)過了一系列的優(yōu)化改良,用于促進(jìn)對(duì)二甲苯反應(yīng)、提高收率。這是一項(xiàng)重大的突破,因?yàn)槠渌a(chǎn)可再生對(duì)二甲苯的方法,要么成本昂貴(例如發(fā)酵),要么反應(yīng)效率低下、產(chǎn)品收率低。今后,該方法還能夠進(jìn)一步優(yōu)化以提高對(duì)二甲苯的收率并且降低成本,這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是創(chuàng)新能源催化中心(CCEI)研究由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)制造生物燃料和化學(xué)品計(jì)劃取得突破性進(jìn)展的一部分。