沃怀得-玉米做的PLA聚乳酸环保餐具系列介绍.ppt

,新型塑料“玉米塑料”聚乳酸 沃怀得-玉米做的环保餐具系列介绍,PLA,目 录,01,玉米塑料概述与历史,概述,饱含淀粉质的玉米经过现代生物技术可生产出无色透明的液体乳酸，再经过特殊的聚合反应过程生成颗粒状高分子材料聚乳酸。从玉米中提取的聚乳酸颗粒称为“玉米塑料” 塑料是以树脂为主要成分，在一定温度和压力下塑造成一定形状，并在常温下能保持既定形状的高分子有机材料。,可代替化工塑料粒子，根据不同需要制成建筑墙体板材、包装材料、纺织面料、日用器具、农用地膜、地毯、医用材料、汽车内饰和家庭装饰品等。由这种生物高分子材料制成的物品，废弃后可采用堆肥填埋处理，在自然界微生物的作用下彻底分解为水和二氧化碳，并可当作有机肥施入农田成为植物养料。,History,早在19世纪以前，人们就已经利用沥青、松香、琥珀、虫胶等天然树脂。 1868年将天然纤维素硝化，用樟脑作增塑剂制成了世界上第一个塑料品种，称为赛璐珞。 1909年出现了第一种用人工合成的塑料-酚醛塑料。1920年又一种人工合成塑料-氨基塑料(苯胺甲醛塑料)诞生了。 到20世纪20、30年代，相继出现了醇酸树脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯类、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。 从40年代至今，随着科学技术和工业的发展，石油资源的广泛开发利用，塑料工业获得迅速发展。品种上又出现了聚乙烯、聚丙烯、不饱和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺等等。,聚乳酸的制备方法,聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料。 目前美、法、日等国家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。 由乳酸制聚乳酸生产工艺有： （1）直接缩聚法，在真空下使用溶剂使脱水缩聚。 （2）非溶剂法，使乳酸生成环状二聚体丙交酯，在开环缩聚成聚乳酸。,将 粘 均 分 子 量 分 别 为 27 900、 23 300、 19 400及 15 600的 聚 乳 酸 制 成 薄 膜 ， 置 于 模 拟 体 液 中 进 行 降 解,聚乳酸生产中的绿色化学概念,在合成过程中，尽可能不使用和不产生对人体健康和环境有害的物质。相比较于化学法合成乳酸使用用原料为乙醛和剧毒物氢氰酸，催化剂也多有化学毒性，以淀粉作为原料合成乳酸，不产生有毒的副产物，并且可循环使用。,防止污染优于污染的治理。聚乳酸的原料是玉米淀粉，生产过程选用发酵法，不产生对环境有副作用的物质，并且乳酸，聚乳酸都可在自然环境中很快的降解而进入自然循环。这在源头和产业链的末端都极大了减少了污染，真正做到了防止污染而不是先污染后治理。 提高合成反应的“原子经济性”。传统的基于石油的化学合成法因为要通过多个合成步骤，因此原料的化学结构要经过多次的改变，不符合绿色化学的原子最大利用率的概念。而聚乳酸的生成过程中因为采用的发酵工艺，淀粉中的原子可以最大程度转移到聚乳酸中。,设计安全的化学品。乳酸也是人体代谢产生的，并且可参与自然的循环过程，对人体无毒。聚乳酸本身是生物相容性的，可直接应用于人体。 使用无毒、无害的溶剂和助剂。发酵法合成乳酸，没有使用有毒的溶剂和助剂。 合理使用和节省能源。乳酸的生产采用生物发酵的方法，温度较低，相比较于石油 来源的单体，能耗大大较低。聚乳酸的熔点较低，加工过程相比较于传统的石油基塑料的生产，玉米塑料的的生产过程能耗低。,尽可能利用可再生资源。玉米塑料的原料是可再生资源，并且聚乳酸最终可以被分 解成二氧化碳和水，进入自然循环。 尽可能减少不必要的衍生步骤；化学法合成塑料工艺复杂并且要进行多步反应，而 发酵法合成乳酸，生产工艺温和，工艺简单。,采用高选择性的催化剂；发酵法合成乳酸，可以通过选择不同的菌种，生产出高度 立体选择性的乳酸单体，避免了进行单体分离纯化的工业步骤。 设计可降解的化学品；乳酸和聚乳酸都可在自然环境下降解，并且降解周期比较短,防止污染的快速检测和监控。 防止事故和隐患的安全生产工艺。聚乳酸的生产工艺简单，条件温和。 由此可见，采用玉米为原料生产聚乳酸，符合绿色化学12 项原则中的11 项，充分体 现了绿色化学的指导思想和理念。,玉米塑料,玉米塑料的利与弊,缓解石油消耗压力,减少温室气体的排放,玉米塑料可能产生的不利影响,Advantages and disadvantages,塑料作为四大基础材料之一，因其质地轻、加工方便、美观实用，深受人们青睐，广泛用于各行各业。 2005 年中国的塑料产量达到4500 万吨，居世界前列。 塑料的出现给我们的生产和生活带来了极大的便利，同时，因塑料导致的“白色污染”问题也日益严重。 一边是塑料制品对人类生产和生活的深度渗透，一边是历经千年而无法降解的“白色污染”。 在环保呼声高涨、市场需求渐如果说“玉米塑料”可以缓解石油危机，这并非信口开河。 “玉米塑料”的环保意义首先就表现在对资源的节约上。,缓解石油消耗压力,众所周知，塑料的生产要消耗大量的石油。世界每年用于制造塑料的石油消耗量占到石油年产量的4%，大约是1.36亿吨石油。而生产1吨化工塑料也需要消耗3吨石油，按全球化工塑料年产量3000万吨来计算，全球仅生产化工塑料一年就需消耗1亿吨石油。石油属非再生性能源,人类目前正在以每秒1000 桶的速度从地下抽取石油。专家警告,以这样的消耗速度,地球上现存的石油最多能供人类使用50 年。玉米塑料开拓了石油以外的化工原料来源,与传统的化工塑料制法生产1 吨聚乙烯需使用10 吨原油相比,玉米塑料不仅环保、无公害,而且仅化石燃料就可节约68 %。如果将加工塑料所用的石油换成玉米，那么就可以在一定程度上缓解石油危机。据业内人士介绍，目前全球每年的玉米库存量达到1亿吨左右，如果全部拿出来生产“玉米塑料”，“玉米塑料”的年产量将在3000万吨左右，相当于全球一年的塑料需求量。随着科学技术的不断完善,玉米塑料将会成为塑料产业的主力军,意味着塑料产业对石油的需求会不断减少,缓解了日益严重的石油危机。这也启发我们是否可以利用生物化学技术把富含油脂、糖类的其他农作物转化为生物柴油生物汽油等新型生物能源,再加上传统替代能源的开发,如风能、太阳能、氢能、核能的利用,使材料和能源领域彻底摆脱对化石资源的依赖,真正走上一条绿色环保可持续发展的道路。,改善自然环境,减少温室气体的排放,传统化工塑料来自于石油化工产品,石油炼制是一个耗能且排放温室气体和其他污染物的过程。 相比较而言,玉米塑料的生产以大规模玉米等农作物的种植为前提,玉米种植可以防止因土地荒弃而造成的土壤沙化,同时玉米的生长过程又是绿色植物利用光合作用吸收二氧化碳释放氧气的过程。有学者提出,相对于化工塑料,玉米塑料少用了50 %的石油原料,减少了40 %的温室气体排放。废弃的玉米塑料制品不会对环境造成压力,自行降解为二氧化碳和水后可再次参与光合作用。在玉米塑料的整个“生命历程”中实现了物质的循环和空气的净化,是真正意义上的绿色环保型可再生资源。,玉米塑料可能产生的不利影响,当然，虽然用玉米取代石油作为合成高分子原料有环保和节能上的优势，但是也存在一定的问题。首先是生物法生产聚乳酸的效率不高，工业化规模难以扩大。其次，若将玉米成为高分子的主要原料，势必消耗掉数量巨大的粮食，而世界上还有相当一部分人口仍未解决温饱问题，这一状况将随着玉米等粮食在塑料生产中的大量消耗而加剧。另外，随着世界上大多数国家工业化、城市化进程的进行，耕地面积不断减少，玉米塑料的生产将对耕地面积提出更高的需求，可能导致围湖造田，伐林开垦死灰复燃，而对生态环境造成一定的破坏。,玉米塑料市场前景透视,随着“玉米塑料”制品性能的逐步稳定，其市场也会随着相关行业链条的完善而逐步扩大。从2005年11月1日开始，零售业巨头沃尔玛开始在美国的3779家沃尔玛超市和邻近国家的沃尔玛超市，使用“玉米塑料”作的食品包装，这种“玉米塑料”由美国Nature Works公司生产。据悉，这项包装计划还将在未来几年内扩展到全球的沃尔玛超市。虽然“玉米塑料”的价格高于化工塑料，但可以降低塑料食品包装致癌的可能性，从市场营销的角度来看，沃尔玛的换装之举颇为明智。这也就意味着环保、安全的“玉米塑料”将迎来其真正的市场 机遇期。,“玉米塑料”产业的发展，其意义不仅仅体现在环保方面，把玉米等植物作为原料，从根本上解决了化工塑料源于石油，原料易枯竭的困境。用植物作原料，其最终的分解物仍然可以回归自然，不会对周围环境产生危害，其生产、使用、分解的过程就构成了一个闭路循环。随着“玉米塑料”产业的发展，玉米等农作物的附加值也会相应得到提升，有助于增加农民的收益。随着生产工艺的进步和技术的提升，,“玉米塑料”全面地、大规模地产业化发展在最近几年就可能实现，在若干年之后，困扰人类的“白色污染”将成为历史，这应该是环保材料行业发展的最大成果。总之,玉米塑料是在全球面临能源危机、资源短缺、生态环境恶化的背景下出现的一种新型环保材料,它的出现说明人类借助于科学技术的进步有能力解决社会发展中所遇到的各种问题。随着科学技术的不断成熟与完善,玉米塑料及其他新型环保材料必将普及到人类生活的各个领域并发挥重大作用。,（1）生物可降解性良好。聚乳酸使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。 （2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。PLA 本身属脂肪族聚酯，具有通用高分子材料的基本特性，可用于包装材料、家电外壳或作为可降解纤维材料。PLA 可以替代部分聚乙烯和聚丙烯的应用，广泛应用于塑料的各种成型加工。例如：塑料容器，杯子、盘子、食品容器（盒）、液体容器（瓶、桶）、餐具（刀、勺、叉）、包装膜、塑料袋、发泡塑料（容器、包装材料）、地膜、纺织（服装、无纺布）等。PLA 材料的透明度和光泽很好，有利于展示被包装物品的特性，阻气阻水性好，印刷方便，其优异的性能决定了它将在包装市场上占有重要地位。,（3）相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。医疗器材方面由于PLA 比起其他常用高分子材料，具有独特的生物兼容性和生物降解性，因而能作人造骨折内固定物（代替金属固定物，免除二次手术）、缓释材料、手术缝合线、组织修复材料等方面使用。技术附加值高，因而是目前聚乳酸主要的市场，也是医疗行业应用广泛，最有发展前景的高分子材料。且因其原料为可再生的生物资源，世界公认的新世纪最有发展前途的新型环保、可持续发展材料。,应用 application,机械性能及物理性能良好 PLA纤维与其他纤维的性能比较,以PET为例与PLA作比较,其他,生物可降解性良好,性能,安全性,抗菌性,具有柔软性好、缝合打结方便的特点，是理想的可吸收手术缝合线,优点advantage,PLA对比塑料的优越性,使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水,生物相容性,抗菌性,一般的生物降解性塑料，细菌和霉菌等微生物处于容易附生的倾向。 聚乳酸中含有极微量的乳酸或低聚物，这些物质在材料表面浸出一部分，将材料表面与人的肌肤同样保持弱碱性，防止了细菌和霉菌等微生物的附着和繁殖。,聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。,生物可降解性良好,安全性：,聚乳酸是由脂肪族聚酯构成的疏水性结晶