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可降解材料在食品容器和包裝行業(yè)的應用

在包裝材料中,一次性使用地商品包裝和容器地用量非常大,是造成“白色污染”地主要源頭,因此用生物降解材料制成地食品袋、包裝袋、垃圾袋以及各種包裝容器等備受青睞.

生物降解包裝材料一般是將可降解地高分子聚合物加入到層壓膜中或直接與層壓材料共混成膜.食品包裝材料和容器一般要求能保證食品不腐爛、隔離氧氣且材料無毒.其中代表性地是PHB與PHV及其共聚物,其物理性質(zhì)與PE和PP相近,且熱封性良好,用過后可生物降解或被焚燒,兩者地耗氧量僅相當于其光合作用放入大氣地氧,處理后產(chǎn)CO2,即為光合作用攝入地全部CO2量,因此可認為完全進入生物循環(huán).

在包裝材料中,研究較多地是利用淀粉、纖維素、甲殼素等天然高分子材料本身或經(jīng)改性制成食品容器和包裝塑料.,Bastioli c例如．用聚合劑將直鏈淀粉重構(gòu)化,形成一種特殊地超分子結(jié)構(gòu),這種物質(zhì)具有良好地加工性,同時生物降解速度快.英國Porvair公司開發(fā)地聚氨酯玉M淀粉塑料性能特殊,降解速度快,淀粉添加量大(50％>,能透氣,可以吹塑成薄膜,廣泛用于食品包裝.日本幸和工業(yè)株式會社開發(fā)地聚乙烯醇一淀粉型生物降解塑料,作為包裝用地一次性緩沖材料,與普通聚緩沖材料相比,其表觀密度稍高,遇水易溶解,為水溶性材料,高溫、高壓情況下易收縮.

近,日本Unitika公司又成功地開發(fā)出適用于發(fā)泡成型地高耐熱性PLA生物降解樹脂,該公司使用納M級分子設(shè)計及化學修飾技術(shù),采用特殊地熔融混煉技術(shù),成功地開發(fā)出具有熔融張力、抗硬化地PLA.開發(fā)地樹脂耐熱性超過120℃。

長遠來看，PBAT價格及市場將如何演變？

在隨成本及價格下降，PBAT 市場有望大幅增長。如我們此前提到的，可降解塑料前期發(fā)展受限主要原因為其價格較高（為傳統(tǒng)塑料的 2-3 倍），而現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展則主要依靠政策推動，我國政策落地帶來的可降解塑料需求約 154 萬噸。而未來若 PBAT 成本及價格下降至與 PE 基本持平，或較 PE 僅高出 10%左右，相比于行業(yè)發(fā)展前期傳統(tǒng)塑料 2-3 倍的，PBAT 將具備一定的價格競爭力。價格競爭力加上 PBAT 的實用性和生物降解性，有望使 PBAT 市場在政策沒有強制規(guī)定使用可降解塑料的應用領(lǐng)域獲得更高的滲透率，市場有望大幅增長。以對塑料薄膜市場 25%滲透率計算，PBAT 市場增長空間近百倍，市場規(guī)模有望增長至 435億元。PBAT 具良好的延展性、斷裂伸長率、耐熱性和沖擊性能，適用于塑料薄膜制造。我國 2019 年塑料薄膜需求量為 1542萬噸，成本及價格下降至與 PE 基本持平或較 PE 僅高出 10%，給予 PBAT 對塑料薄膜市場 25%的滲透率，則對應需求為 385.5 萬噸。是 2019 年P(guān)BAT 國內(nèi)產(chǎn)量 3.9 萬噸 99 倍。以 PBAT 單價下降至較傳統(tǒng) PE 高出 13%，即 1.13 萬元/噸測算，對應市場達 436 億元。

PBS的降解階段
PBS的降解要經(jīng)過2個階段。在一次分解中通過微生物在菌體外分泌的酶與其表面接觸，由表及里順序進行分解。PBS在一次降解中使用粉質(zhì)的酶，通過水解反應，可很快分解，生成二元醇類物質(zhì)以及5聚體以下的低分子聚酯的混合物。接著是完全分解過程，在一次分解中生成的低分子量中間生成物被菌體所侵蝕，通過各式各樣的代謝，在透氣性的條件下分解為二氧化碳和水，在透氣性差的條件下則變成了二氧化碳和。