全降解材料用ADR擴鏈劑改性——可提高PLA、PBAT性能

連卷袋可降解材料用ADR擴鏈劑改性一、 如何低成本

  合成高分子量聚乳——用擴鏈劑改性！PLA分子鏈長支鏈數(shù)量少、相對分子質量低，耐熱性差，且由于加工過程中存在熱降解、氧化和水解等現(xiàn)象，易造成分子鏈斷裂，使熔體黏度進一步降低。這些缺陷的存在限制PLA在工業(yè)上的許多應用。此外需要一定的濕度，一定的菌群，還有一定的耗氧量等才能達到工業(yè)化堆肥條件。因此為了使其能夠更廣泛地被應用，需要進行適當改性，使其滿足不同使用要求。采用擴鏈技術改性可使PLA分子支鏈化，有效提高PLA的相對分子質量，補償加工過程中相對分子質量的損失，提高熔體強度。擴鏈后發(fā)泡是改善PLA發(fā)泡效果的簡單有效的方法。

二、 擴鏈改性的反應原理擴鏈改性是指在PLA分子鏈中引入其它分子鏈或活性官能團，以增加PLA分子鏈末端長度和改變微觀結構，使分子鏈的規(guī)整度降低的改性方式，它可以有效地改善PLA材料的性能缺陷。

2.（德國BASF公司）ADR4370與PBAT發(fā)生擴鏈反應在PBAT中加入ADR可以使PBAT發(fā)生擴鏈反應，擴鏈反應如下圖所示，其中ADR的環(huán)氧基團與PBAT中的端羧基和端羥基進行反應，環(huán)氧基團被打開反應生成醚鍵和酯鍵，ADR上有多個環(huán)氧基團，端基被反應的PBAT作為長支鏈連接在另一個PBAT長鏈上發(fā)生交聯(lián)，而端羧基與環(huán)氧基團發(fā)生反應含量會下降?？梢杂脕碇谱靼b膜，塑料袋，農(nóng)膜，一次性餐具，口罩無紡布等等。相對分子質量、力學性能、結晶溫度升高；

  近年來，擴鏈法逐漸成為制備高分子量聚乳酸的一種快速而的方法，其優(yōu)點在于少量的擴鏈劑便能明顯地提高聚乳酸的分子量，成本較低，且擴鏈劑的加入不改變聚乳酸的可降解性，這對PLA的回收利用同樣有意義。人體也含有以單體形態(tài)存在的乳酸，這就表示了這種分解性產(chǎn)品具有的安全性。此外，擴鏈反應的偶聯(lián)作用能夠對增韌改性聚乳酸的多相共混體系進行反應增容，而通過擴鏈反應將功能基團引入PLA中則能夠賦予其某種特殊的功能從而使聚乳酸滿足更多領域的應用需求。

可降解塑料面臨的挑戰(zhàn)

  主要體現(xiàn)在性能和成本以及產(chǎn)量上。對于可降解塑料的適用領域而言，性能不是瓶頸，成本是制約可降解塑料市場化替代傳統(tǒng)塑料的主要因素。除了淀粉基塑料外，其他可降解塑料的平均售價均為傳統(tǒng)塑料的1.5~4倍。這主要是因為可降解塑料的生產(chǎn)工藝上更加復雜，需要使用昂貴的天然生物分子進行聚合，無形地拉高生產(chǎn)成本。連卷袋可降解材料是目前研究、工業(yè)化生產(chǎn)技術為成熟、并且在周圍環(huán)境中可以生物降解的一種脂肪族聚酯材料。在對于成本和性能敏感的領域，傳統(tǒng)塑料在體量、價格和綜合性能上仍然保持著優(yōu)勢，短期之內的地位依舊牢固?？山到馑芰现饕娲氖且活愓唑寗酉碌?，對價格敏感度相對較低的傳統(tǒng)塑料領域。目前，常見的石油基塑料有PP和PE。2016年全球塑料產(chǎn)量達到3.35億噸，2017年達到3.48億噸，而且還在不斷增長?？缮锝到馑芰蟽H占塑料年產(chǎn)量約3.35億噸的0.5%，預計2023年將增加到約262萬噸。雖然可生物降解塑料的產(chǎn)量仍在增加，但對于解決全球塑料環(huán)境積累的問題來說，這不過是滄海一粟。全球可降解塑料企業(yè)數(shù)量較多，生產(chǎn)的產(chǎn)品種類也具有很大的差異化，市場分散度較高。目前，全球可降解塑料總產(chǎn)能達到136.2萬噸，但單家公司的產(chǎn)能都較小，大部分公司的產(chǎn)能都不足5萬噸。截止2019年，全球PLA產(chǎn)能Natureworks公司的可降解塑料產(chǎn)能為15萬噸，全球市占率為11.0%；淀粉基塑料產(chǎn)能Novamont公司的連卷袋可降解材料產(chǎn)能為15萬噸，全球市占率為11.0%；PBAT產(chǎn)能BASF公司的可降解塑料產(chǎn)能為7.4萬噸，全球市占率為5.4%；

PLA可以回收！堆肥只是其中一種方法

  人們認為連卷袋可降解材料不可回收，這是一種普遍存在的誤解。PLA生物塑料可以使用工業(yè)標準的近紅外分選技術，從而有效地從塑料廢物中分選。使用近紅外分選后的PLA可以獲得97%的純度，高于大多數(shù)傳統(tǒng)塑料。

另一個誤解是PLA生物塑料污染了傳統(tǒng)塑料的塑料回收流。各種研究表明，PLA相比其它傳統(tǒng)塑料，并不會污染傳統(tǒng)塑料的回收流。提高分子量的重要方法之一是采用快捷、有效的擴鏈反應，在高分子合成中，通常是指使用擴鏈劑等手段，在短期內通過兩個聚合物的基團相連接而增加聚合物分子量的反應。例如，2017年進行的研究表明，在聚烯烴回收流中添加10%的PLA對性能的影響，并不比添加10%的PET或PS對這些流的影響大。此外，PET回收流中沒有發(fā)現(xiàn)具體的PLA污染威脅。而其他物質如PVC和EVOH對PET回收質量有更大的影響。

已經(jīng)有幾家公司開始對PLA廢料進行機械回收，只是PLA是比較新的塑料，市場用量還不多。其實，例如PS、ABS、PC、也經(jīng)常沒有回收和分類。

另外，機械回收的PLA不被批準用于食品接觸應用。為了解決這個問題，Total Corbion開發(fā)了一種化學回收工藝，能夠將機械回收的PLA轉換為可食品接觸批準的PLA，具有原始PLA的特性。

替代產(chǎn)品價格是塑料吸管的3至5倍

  目前市面上塑料吸管的替代品主要有三類：紙吸管，聚乳酸吸管（即PLA吸管，甘蔗等植物纖維混合了聚乳酸制成的可降解吸管），以及比較小眾的玻璃、不銹鋼、秸稈吸管等等。

  其中紙吸管和PLA吸管是相對主流的塑料吸管替代方案，不過生產(chǎn)成本均比不可降解的塑料吸管高出兩倍以上：一根塑料吸管成本可以控制在3分錢左右，而紙吸管的成本達到1毛錢一根，是塑料吸管的3倍；連卷袋可降解材料由于原材料價格居高不下等原因，成本比紙吸管還要更高。對于完成這項技術的國家來說，使生物降解物成為重中之重，可能會成為一種賺錢的工具。