第一篇：淀粉基可生物降解塑料综述
河南城建学院
淀粉基可生物降解塑料综述
院 系：化学与材料工程学院
学 号：1024101 姓 名：
指导教师：雷佑安 张艳花
日 期：2014年01月02日
摘要
淀粉作为一种天然高分子化合物，其来源广泛、品种多、成本低廉，在自然环境下完全降解为二氧化碳和水，对环境不造成任何污染，因而淀粉基降解塑料成为国内外研究开发最多的一类生物降解塑料。本文详细介绍了淀粉基生物降解材料的性能，重点介绍了生物淀粉基降解塑料的国内外研究进展。
【关键词】淀粉基，塑料，生物降解
Abstract The starch is a natural polymer，and its wide variety of sources，varieties，low cost completely degraded in the natural environment as carbon dioxide and water，will not cause any pollution in the environment.Starch-based biodegradable plastics become the largest domestic and international research anddevelop a class of biodegradable plastics.This article introduces in detail the structure and biological properties of starch，starch-based focus on bio-degradable plastic research developments were briefly described.【Key Words】starch，plastics，biodegradation
目录
1.引言...........................................................................................................................1 2 淀粉基生物降解材料简介........................................................................................2 2.1 淀粉基生物降解材料的定义.........................................................................2 2.2 降解机理.........................................................................................................2 2.3淀粉基生物降解材料的优良性能..................................................................3 2.4 淀粉基生物降解塑料分类.............................................................................3 3.国内外研究进展.......................................................................................................4 3.1 国内淀粉基生物降解塑料研究进展.............................................................4 3.2 国外淀粉基生物降解塑料研究进展.............................................................5 4.存在的问题及展望...................................................................................................6 5.参考文献...................................................................................................................7
1.引言
随着塑料产量的迅速增长，废弃塑料的后处理及造成的环境污染越来越受到各国的关注。美国、欧共体和日本年产塑料垃圾分别为1300 万吨、450 万吨和6.5 万砘。塑料垃圾造成的环境污染已成为全球性的问题。
意大利、丹麦、瑞士、瑞典及美国的一些州已立法禁止使用那些“短期使用”的非降解塑料或课以附加税。我国的一些城市也已作出规定，禁止使用非降解的一次性使用快餐盒。
开发降解塑料是解决塑料污染的一个有效途径。
自1973 年Griffin首次获得有关表面改性淀粉填充塑料的专利以来，淀粉基生物降解塑料迅速发展，是目前应用最广泛的一种生物降解塑料。
淀粉基生物降解材料简介
2.1 淀粉基生物降解材料的定义
淀粉含量在51%以上的制品即称为淀粉基制品。所谓“淀粉基生物降解材料”是采用植物淀粉为主要原料，经过化学和物理工艺方法将其改性并塑化，经挤压、成型后制成的制品。淀粉基生物降解材料产品主要成分是可生物降解天然高分子淀粉，在微生物的作用下分解为葡萄糖，再分解为水和二氧化碳，对环境没有任何污染。[1]
淀粉基生物降解塑料已有 30 年的研发历史，是研发历史最久、技术最成熟、产业化规模最大、市场占有率最高的一种生物降解塑料。淀粉与 PE、PP、PVA、PCL、PLA 等聚合物共混粒料已批量生产。[2]
2.2 降解机理
生物降解材料的降解机理就是材料被真菌、霉菌和细菌等作用消化吸收的过程。[3]一般认为生物降解并非单一机理，是复杂的生物物理、生物化学作用，同时伴有其他物理化学作用，如水解、氧化等，这些作用相互促进，具有协同效应。
生物降解过程主要分为三个阶段：（1）高分子材料表面被微生物黏附，黏附表面的方式会受到高分子材料表面张力、表面结构、多孔性、温度和湿度等因素的影响；（2）微生物在高分子表面分泌的酶的作用下，通过水解和氧化等反应将高分子断裂成相对分子量较低的小分子化合物；（3）微生物吸收或消耗小分子化合物，经过代谢最终形成CO2、H2O。
降解过程除以上生物化学作用外，还有生物物理作用，即微生物侵蚀高分子后，细胞增大致使高分子材料发生机械性破坏。[3]
2.3淀粉基生物降解材料的优良性能
淀粉基生物降解材料产品具有机械强度好、柔韧性强、抗冲击强度高、耐温性强、耐水、耐油、不软化、不变形和可塑性强等特点。它具有实用性、安全性、经济性及可降解等优势，在工业上可以代替一般通用塑料等，可以用作包装材料，防震材料，地膜，食品容器，玩具等，而且淀粉基降解材料制品可降解、可回收利用，处理成本远远低于塑料制品、纸制品。
由于淀粉具有优良的生物降解性能，淀粉环境降解型塑料在特定的环境下，引起某些结构组成损失，其化学结构能够在较短的时间内发生明显的变化的一类塑料，在21世纪淀粉基塑料将会是一类应用极其广泛的“功能聚合材料”。[4]
2.4 淀粉基生物降解塑料分类
淀粉基生物降解塑料可分为填充型淀粉基塑料和完全生物降解淀粉塑料。填充型淀粉基塑料〔w(淀粉)=7%～30%〕，即属于生物破坏性塑料，它只有淀粉降解，其中的 PE、PVC 等很少降解，一直残留于土壤中，日积月累仍然会对环境造成污染，此类产品已属于淘汰型。真正有发展前途的是全淀粉塑料〔w(淀粉)≥90 %〕，其中添加的少量增塑剂也是可以生物降解的。这类塑料在使用后能完全生物降解，最后生成二氧化碳和水，不污染环境，是近年来国内外淀粉降解塑料研究的主要方向。[5]
3.国内外研究进展
3.1 国内淀粉基生物降解塑料研究进展
我国在20世纪90年代初就开展了全淀粉基热塑性塑料(TPS)的研究。但仍然存在着耐水性和可塑性较差，生产成本较高等问题。为此，近年来淀粉基生物降解塑料仍然是研究的热点。
李仁焕等以以甘油为增塑剂，木薯淀粉为原料然后加入 PLA 或 PCL 中熔融共混制备出热塑性淀粉/聚乳酸-聚己内酯生物可降解高分子共混材料，对淀粉进行塑化处理得到易于加工的热塑性淀粉（TPS），将 TPS加入聚乳酸-聚己内酯共混来制备生物降解材料，不仅可降低材料的成本提高其降解性能，还可以解决日益严重的环境污染问题缓解石油资源的压力。甲基丙烯酸甲酯接枝乙烯辛烯共聚物（GPOE）用作增韧剂来进一步改善PLA/TPS。
纪敏等通过对淀粉预处理、PVA 预处理以及共混塑料的加工过程三个方向来进行淀粉 /PVA 可生物降解塑料的研究，来缩短制品的生物降解周期以及如何更好地满足环境和使用要求。
[7]
[6]武战翠等通过高碘酸钠对玉米淀粉进行氧化改性，用流延法制备了双醛淀粉(DAS)基可完全生物降解塑料薄膜。研究了各组分的含量对DAS基复合薄膜的力学性能和耐水性影响。采用傅立叶红外光谱任TIR)、扫描电镜(SEM)、x射线衍射(XRD)、热重分析(TG)对复合材料的结构及性能进行了表征。结果表明，经添加黄麻纤维后，由于其表面具有较多的轻基，能够促进DAS与PVA的共混相容性，在提高力学性能的同时，也改善了复合材料的耐水性。
黄明福等用氨基乙醇活化蒙脱土(EMMT)，然后再与甲酰胺/氨基乙醇塑化的热塑性淀粉(FETPS)经熔融插层聚合，成功制备了FETPS /EM2MT生物降解纳米复合材料。通过广角X射线衍射、扫描电镜和透射电镜研究表明，FETPS可以成功地插入EMMT片层结构间。当EMMT含量为5%时，纳米复合材料的力学性能均优于纯热塑性淀粉塑料，拉伸强度达到7.5 MPa，弹性模量增至145.1 MPa，其热稳定性和耐水性也有较大地提高。
以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为基体树脂，以淀粉为填料对PBS进行填充改性，淀粉颗粒作为填充物加入到PBS中，起到了类似于无机填料增强的作用。[8]
唐玉邦等采用改性淀粉，MAH-g-PE、弹性粒子及增塑剂与PE-LLD，改善淀粉与PE-LLD的相容性，成功开发淀粉含量达到70%的生物降解材料。[9]
张鑫等研究了聚乙二醇(PEG)用量对淀粉-PLA 原位熔融接枝反应的影响以及淀粉/PLA 可降解材料的力学性能和耐水性
能，结果表明：PEG 能有效地提高淀粉接枝率，改善淀粉与 PLA 的界面相容性和黏结效果，同时提高了淀粉/PLA 材料的拉伸强度和耐水性能。[10]
3.2 国外淀粉基生物降解塑料研究进展
Xue将淀粉和聚乳酸混合之后，再将甘油加入到混合物中，得到了机械性能较好的生物降解材料。[11] Ying Wu等利用琼脂和马铃薯淀粉制备了甘油基薄膜，并对其性能进行了测试。红外光谱分析表明:在二者之间存在着分子间氢键作用。淀粉和琼脂是相容的。薄膜为非结晶结构。琼脂的加入有效改善了淀粉薄膜的微观结构，进而提高了材料的机械力学性能和潮湿环境下的水蒸气渗透性。有望拓宽马铃薯淀粉薄膜在食品包装领域的应用前景。[12]
Pengwu Zheng等利用乳酸和乙二胺合成了2-羟基-N-[2-(2-羟基-丙酰)-乙基]丙酰胺(HPEP)，与甲酰胺混合制成复合增塑剂，制备了热塑性淀粉。红外光谱结果表明:复合增塑剂能够与淀粉的C-O形成化学键作用。扫描电镜观察显示甲酰胺和水分的存在更有助于甲酰胺/HPEP /水形成均相体系。XRD分析显示甲酰胺和HPEP可以有效抑制淀粉重结晶。TPS在相对湿度为50%条件下保存50天后，结果表明:初始水分对淀粉重结晶行为没有影响。TPS的力学性能和耐水性均得到改善。[13]
4.存在的问题及展望
淀粉降解塑料有优异的降解性能，在1个月到1年的较短时期内完全降解而不留任何痕迹，无污染。但也有许多不足，如价格太高，防水性太差，该技术一直是难题，而耐水性恰恰是传统塑料在使用过程中的优点，且其力学性能、强度及柔韧性都不如通用塑料等，所以制备复杂形状和厚度大的制件是困难的。再次，国内外均无统一认可的定义、评价方法和标准。主要由于降解塑料的降解性能制约因素很多，各国的地理环境、气候、土壤成分、垃圾处理方式等又有许多差异，要建立起统一、完整的评价方法还需时间。
淀粉降解塑料主要开发趋势为，研究高效价廉的生物诱发剂、降解促进剂、光敏剂，开发准时可控性环境降解塑料。对全淀粉生物降解塑料进一步开发。随着全生物降解塑料生产工艺的进步、产品性能的改善和生产规模化成本的下降，我们相信全淀粉生物降解塑料产品将在塑料应用中占有一席之地，为清除塑料造成的污染和发展农村经济作出应有的贡献，造福人类。
5.参考文献
[1].郭振宇.淀粉基降解塑料的研究进展[J]，塑料剂，2011，(6):16-20 [2]雷克鸿.生物降解塑料市场需求惊人[J]，中国食品，2011(6):1-2 [3] 刘伯业，陈复生，何乐.王红娟可生物降解材料及其应用研究进展[J]，塑料科技2010.38(11).[4] 张欣涛.可降解塑料的研究进展及其评价标准现状分析[J].质量技术监督研究，2009(2):9-12.[5]王洪涛，冯建阔.淀粉基生物降解塑料的研究进展[J]，河北化工，2009，32（6）：32-34 [6].李仁焕.聚乳酸_聚已内酯/热塑性淀粉全降解共混材料的制备及性能研究[J]，广西师范学院，2012.[7].纪敏.淀粉/PVA可生物降解塑料的研究进展[J]，2012，40(7):5-8.[8]何秀芝.可生物降解PBS/淀粉复合材料的制备和性能研究[J].郑州大学，2011.[9].唐玉邦，徐磊.淀粉基生物可降解薄膜的制备及性能研究[J].2013，27(6)：70-74 [10].张鑫，曾武，黄兰清，等.原位熔融接枝淀粉/PLA 生物 可降解材料性能研究[J].塑料工业，2009，37(11):45-47 [11].Xue S W[J].J Polytn Environ，2011，19：912-917 [12].WU Ying，GENG Fengying，CHANG P R，et al.Effectof Agar on the Microstructure and Performance of Pota-to Starch Film[J].Carbohydrate Polymers，2009，76(2):299-304.[13].ZHENG Peng-wu，CHANG P R，YU Jiu-gao，et al.For-mamide and 2-hydroxy-N-[2-(2-hydroxy-propionylami-no)-ethyl] Propionamide(HPEP)as a Mixed Plasticizerfor Thermoplastic Starch[J].Carbohydrate Polymers，2009，78(2):296-301.
第二篇：生物降解塑料项目可行性研究报告
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生物降解塑料项目可行性研究
报告
生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。“纸”是一种典型的生物降解材料，而“合成塑料”则是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。
生物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当前主要包括淀粉改性（或填充）聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、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。
从原材料上分类，生物降解塑料至少有以下几种： 聚己内酯（PCL）
这种塑料具有良好的生物降解性，熔点是62℃。分解它的微生报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等
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物广泛地分布在喜气或厌气条件下。作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起，或与乳酸聚合使用。
聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物
以PBS（熔点为114℃）为基础材料制造各种高分子量聚酯的技术已经达到工业化生产水平。日本三菱化学和昭和高分子公司已经开始工业化生产，规模在千吨左右。
中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究。目前中科院理化研究所已经和山东汇盈公司合作建成了年产25000吨的PBS及其聚合物的生产线、广东金发公司建成了年产1000吨规模的生产线等。清华大学在安庆和兴化工有限公司建成了年产10000吨PBS及其共聚物的生产线。
聚乳酸（PLA）
美国Natureworks公司在完善聚乳酸生产工艺方面做了积极有效的工作，开发了将玉米中的葡萄糖发酵制取聚乳酸，年生产能力已达1.4万吨。日本UNITIKA公司，研发和生产了许多种制品，其中帆布、托盘、餐具等在日本爱知世博会被广泛使用。
我国目前产业化的有浙江海生生物降解塑料股份有限公司（规模5000千吨/年生产线），正在中试的单位有上海同杰良生物材料有限公司、江苏九鼎集团等。
聚羟基烷酸酯(PHA)目前国外实现工业化生产的主要为美国和巴西等国。目前国内生报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等
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产单位有宁波天安生物材料有限公司（规模2千吨/年），正在中试的单位有江苏南天集团股份有限公司、天津国韵生物科技有限公司等。
利用可再生资源得到的生物降解塑料，把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起，生产可降解性塑料的技术也已经研究成功。在欧美国家，淀粉和脂肪族聚酯的共混物被广泛用来生产垃圾袋等产品。国际上规模最大、销售最好的是意大利的Novamont公司，其商品名为Mater-bi，公司的产品在欧洲和美国有较大量的应用。
国内研究和生产的单位很多，其中产业化的单位有武汉华丽科技有限公司（规模4万吨/年）、浙江华发生态科技有限公司（8千吨/年）、浙江天禾生态科技有限公司（5千吨/年）、福建百事达生物材料有限公司（规模2千吨/年）、肇庆华芳降解塑料有限公司（规模5千吨/年）等。
脂肪族芳香族共聚酯
德国BASF公司所制造的脂肪族芳香族无规共聚酯（Ecoflex），其单体为：己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇。目前生产能力在14万吨/年。同时开发了以聚酯和淀粉为主的生物降解塑料制品。
聚乙烯醇（PVA）类生物降解塑料
如意大利NOVMANT的MaterBi产品在上世纪90年代主要是在淀粉中加入PVA，它能吹膜，也能加工其它产品。聚乙烯醇类材料，需要经过一定的改性后方具有良好的生物降解性能，北京工商大学轻工业塑料加工应用研究所在这方面取得了一定成果。
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二氧化碳共聚物
国外，最早研究二氧化碳共聚物的国家主要为日本和美国，但一直没有工业化生产。
国内内蒙古蒙西集团公司采用长春应用化学研究所的技术，已建成年产3000吨二氧化碳/环氧化合物共聚物树脂的装置，产品主要应用在包装和医用材料上。中科院广州化学研究所陈立班博士开发的低分子量二氧化碳共聚物技术已在江苏泰兴开始投产，品种是低相对分子质量二氧化碳/环氧化合物共聚物，用来作为聚氨酯发泡材料的原材料，用于家用电器等的包装。河南天冠集团采用中山大学孟跃中教授的技术，已经建成中试规模的二氧化碳共聚物生产线，预计今年能中试生产。
其它如甲壳素、聚酰胺、聚天冬酸、聚糖、纤维素等均在研发之中。
聚-β-羟基丁酸酯(PHB)从世界范围看，PHB及PHBV是公认的最有希望的生物降解塑料之一，也是正在开发的新产品。技术方的中试生产成本约40元人民币/公斤，工业化投产后产品的成本将会进一步降低，价格优势明显，尤其是技术方的生产工艺简单和设备简易，便 于推广并进行大规模生产。
另：提供国家发改委甲、乙、丙级资质
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www.xiexiebang.com 可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整）第一章 研究概述 第一节 研究背景与目标 第二节 研究的内容 第三节 研究方法 第四节 数据来源 第五节 研究结论
一、市场规模
二、竞争态势
三、行业投资的热点
四、行业项目投资的经济性 第二章 生物降解塑料项目总论 第一节 生物降解塑料项目背景
一、生物降解塑料项目名称
二、生物降解塑料项目承办单位
三、生物降解塑料项目主管部门
四、生物降解塑料项目拟建地区、地点
五、承担可行性研究工作的单位和法人代表
六、研究工作依据
七、研究工作概况
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第二节 可行性研究结论
一、市场预测和项目规模
二、原材料、燃料和动力供应
三、选址
四、生物降解塑料项目工程技术方案
五、环境保护
六、工厂组织及劳动定员
七、生物降解塑料项目建设进度
八、投资估算和资金筹措
九、生物降解塑料项目财务和经济评论
十、生物降解塑料项目综合评价结论 第三节 主要技术经济指标表 第四节 存在问题及建议
第三章 生物降解塑料项目投资环境分析 第一节 社会宏观环境分析
第二节 生物降解塑料项目相关政策分析
一、国家政策
二、生物降解塑料项目行业准入政策
三、生物降解塑料项目行业技术政策 第三节 地方政策
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第四章 生物降解塑料项目背景和发展概况 第一节 生物降解塑料项目提出的背景
一、国家及生物降解塑料项目行业发展规划
二、生物降解塑料项目发起人和发起缘由 第二节 生物降解塑料项目发展概况
一、已进行的调查研究生物降解塑料项目及其成果
二、试验试制工作情况
三、厂址初勘和初步测量工作情况
四、生物降解塑料项目建议书的编制、提出及审批过程 第三节 生物降解塑料项目建设的必要性
一、现状与差距
二、发展趋势
三、生物降解塑料项目建设的必要性
四、生物降解塑料项目建设的可行性 第四节 投资的必要性
第五章 生物降解塑料项目行业竞争格局分析 第一节 国内生产企业现状
一、重点企业信息
二、企业地理分布
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三、企业规模经济效应
四、企业从业人数
第二节 重点区域企业特点分析
一、华北区域
二、东北区域
三、西北区域
四、华东区域
五、华南区域
六、西南区域
七、华中区域
第三节 企业竞争策略分析
一、产品竞争策略
二、价格竞争策略
三、渠道竞争策略
四、销售竞争策略
五、服务竞争策略
六、品牌竞争策略
第六章 生物降解塑料项目行业财务指标分析参考 第一节 生物降解塑料项目行业产销状况分析 第二节 生物降解塑料项目行业资产负债状况分析 第三节 生物降解塑料项目行业资产运营状况分析
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第四节 生物降解塑料项目行业获利能力分析 第五节 生物降解塑料项目行业成本费用分析
第七章 生物降解塑料项目行业市场分析与建设规模 第一节 市场调查
一、拟建 生物降解塑料项目产出物用途调查
二、产品现有生产能力调查
三、产品产量及销售量调查
四、替代产品调查
五、产品价格调查
六、国外市场调查
第二节 生物降解塑料项目行业市场预测
一、国内市场需求预测
二、产品出口或进口替代分析
三、价格预测
第三节 生物降解塑料项目行业市场推销战略
一、推销方式
二、推销措施
三、促销价格制度
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四、产品销售费用预测
第四节 生物降解塑料项目产品方案和建设规模
一、产品方案
二、建设规模
第五节 生物降解塑料项目产品销售收入预测
第八章 生物降解塑料项目建设条件与选址方案 第一节 资源和原材料
一、资源评述
二、原材料及主要辅助材料供应
三、需要作生产试验的原料
第二节 建设地区的选择
一、自然条件
二、基础设施
三、社会经济条件
四、其它应考虑的因素 第三节 厂址选择
一、厂址多方案比较
二、厂址推荐方案
第九章 生物降解塑料项目应用技术方案
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第一节 生物降解塑料项目组成 第二节 生产技术方案
一、产品标准
二、生产方法
三、技术参数和工艺流程
四、主要工艺设备选择
五、主要原材料、燃料、动力消耗指标
六、主要生产车间布置方案 第三节 总平面布置和运输
一、总平面布置原则
二、厂内外运输方案
三、仓储方案
四、占地面积及分析 第四节 土建工程
一、主要建、构筑物的建筑特征与结构设计
二、特殊基础工程的设计
三、建筑材料
四、土建工程造价估算 第五节 其他工程
一、给排水工程
二、动力及公用工程
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三、地震设防
四、生活福利设施
第十章 生物降解塑料项目环境保护与劳动安全 第一节 建设地区的环境现状
一、生物降解塑料项目的地理位置
二、地形、地貌、土壤、地质、水文、气象
三、矿藏、森林、草原、水产和野生动物、植物、农作物
四、自然保护区、风景游览区、名胜古迹、以及重要政治文化设施
五、现有工矿企业分布情况
六、生活居住区分布情况和人口密度、健康状况、地方病等情况
七、大气、地下水、地面水的环境质量状况
八、交通运输情况
九、其他社会经济活动污染、破坏现状资料
十、环保、消防、职业安全卫生和节能 第二节 生物降解塑料项目主要污染源和污染物
一、主要污染源
二、主要污染物
第三节 生物降解塑料项目拟采用的环境保护标准 第四节 治理环境的方案
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一、生物降解塑料项目对周围地区的地质、水文、气象可能产生的影响
二、生物降解塑料项目对周围地区自然资源可能产生的影响
三、生物降解塑料项目对周围自然保护区、风景游览区等可能产生的影响
四、各种污染物最终排放的治理措施和综合利用方案
五、绿化措施，包括防护地带的防护林和建设区域的绿化 第五节 环境监测制度的建议 第六节 环境保护投资估算 第七节 环境影响评论结论 第八节 劳动保护与安全卫生
一、生产过程中职业危害因素的分析
二、职业安全卫生主要设施
三、劳动安全与职业卫生机构
四、消防措施和设施方案建议
第十一章 企业组织和劳动定员 第一节 企业组织
一、企业组织形式
二、企业工作制度
第二节 劳动定员和人员培训
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一、劳动定员
二、年总工资和职工年平均工资估算
三、人员培训及费用估算
第十二章 生物降解塑料项目实施进度安排 第一节 生物降解塑料项目实施的各阶段
一、建立 生物降解塑料项目实施管理机构
二、资金筹集安排
三、技术获得与转让
四、勘察设计和设备订货
五、施工准备
六、施工和生产准备
七、竣工验收
第二节 生物降解塑料项目实施进度表
一、横道图
二、网络图
第三节 生物降解塑料项目实施费用
一、建设单位管理费
二、生产筹备费
三、生产职工培训费
四、办公和生活家具购置费
五、勘察设计费
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六、其它应支付的费用
第十三章 投资估算与资金筹措 第一节 生物降解塑料项目总投资估算
一、固定资产投资总额
二、流动资金估算 第二节 资金筹措
一、资金来源
二、生物降解塑料项目筹资方案 第三节 投资使用计划
一、投资使用计划
二、借款偿还计划
第十四章 财务与敏感性分析 第一节 生产成本和销售收入估算
一、生产总成本估算
二、单位成本
三、销售收入估算 第二节 财务评价 第三节 国民经济评价 第四节 不确定性分析
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第五节 社会效益和社会影响分析
一、生物降解塑料项目对国家政治和社会稳定的影响
二、生物降解塑料项目与当地科技、文化发展水平的相互适应性
三、生物降解塑料项目与当地基础设施发展水平的相互适应性
四、生物降解塑料项目与当地居民的宗教、民族习惯的相互适应性
五、生物降解塑料项目对合理利用自然资源的影响
六、生物降解塑料项目的国防效益或影响
七、对保护环境和生态平衡的影响
第十五章 生物降解塑料项目不确定性及风险分析 第一节 建设和开发风险 第二节 市场和运营风险 第三节 金融风险 第四节 政治风险 第五节 法律风险 第六节 环境风险 第七节 技术风险
第十六章 生物降解塑料项目行业发展趋势分析
第一节 我国生物降解塑料项目行业发展的主要问题及对策研究
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一、我国生物降解塑料项目行业发展的主要问题
二、促进生物降解塑料项目行业发展的对策 第二节 我国生物降解塑料项目行业发展趋势分析 第三节 生物降解塑料项目行业投资机会及发展战略分析
一、生物降解塑料项目行业投资机会分析
二、生物降解塑料项目行业总体发展战略分析 第四节 我国 生物降解塑料项目行业投资风险
一、政策风险
二、环境因素
三、市场风险
四、生物降解塑料项目行业投资风险的规避及对策
第十七章 生物降解塑料项目可行性研究结论与建议 第一节 结论与建议
一、对推荐的拟建方案的结论性意见
二、对主要的对比方案进行说明
三、对可行性研究中尚未解决的主要问题提出解决办法和建议
四、对应修改的主要问题进行说明，提出修改意见
五、对不可行的项目，提出不可行的主要问题及处理意见
六、可行性研究中主要争议问题的结论
第二节 我国生物降解塑料项目行业未来发展及投资可行性结论报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等
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及建议
第十八章 财务报表 第一节 资产负债表 第二节 投资受益分析表 第三节 损益表
第十九章 生物降解塑料项目投资可行性报告附件 1、生物降解塑料项目位置图 2、主要工艺技术流程图 3、主办单位近5 年的财务报表、生物降解塑料项目所需成果转让协议及成果鉴定 5、生物降解塑料项目总平面布置图 6、主要土建工程的平面图 7、主要技术经济指标摘要表 8、生物降解塑料项目投资概算表 9、经济评价类基本报表与辅助报表 10、现金流量表 11、现金流量表 12、损益表、资金来源与运用表
报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等
北京智博睿信息咨询有限公司 www.xiexiebang.com、资产负债表 15、财务外汇平衡表 16、固定资产投资估算表 17、流动资金估算表 18、投资计划与资金筹措表 19、单位产品生产成本估算表 20、固定资产折旧费估算表 21、总成本费用估算表、产品销售（营业）收入和销售税金及附加估算表
报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等
第三篇：淀粉基生物降解材料
海 南 大 学
毕 业 论 文（设计）
题
目：
淀粉基生物降解材料
学
号：
20110402310001
姓
名：
陈广平
年
级：
2011
学
院：
材料与化工学院
专
业：
高分子材料与工程（塑料）
指导教师：
赵富春
完成日期： 2014 年月日
淀粉基生物降解材料
淀粉基生物降解材料
摘 要
淀粉基生物降解材料是一类很重要的可降解高分子材料。随着08年政府大力发展可降解塑料政策的出台，淀粉基生物降解材料近几年得到了飞速的发展，各类研究成果层出不穷。淀粉与高分子材料复合方法，淀粉的改性方法也多种多样。本文着重介绍淀粉基生物降解材料的一些基本知识：淀粉基生物降解材料的结构与性质、生物降解的定义及原理、降解性能的影响因素、应用与发展…等。
关键词：淀粉
生物降解
降解性能
应用与发展
合成高分子材料具有质轻、强度高、化学稳定性好以及价格低廉等优点，与钢铁、木材、水泥并列成为国民经济的四大支柱[1]。然而，在合成高分子材料给人们生活带来便利、改善生活品质的同时，其使用后的大量废弃物也与日俱增，给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响[2]。另外，生产合成高分子材料的原料一一石油也总有用尽的一天，因而，寻找新的环境友好型材料，发展非石油基聚合物迫在眉睫，而淀粉基可生物降解材料正是解决这两方面问题的有效途径。
1、淀粉的基本性质
淀粉以葡萄糖为结构单元，分子链呈顺式结构，一般分为直链淀粉和支链淀粉两种。直链淀粉是以ɑ一1, 4-糖苷键连接D一吡喃葡萄糖单元所形成的直链高分子化合物，而支链淀粉是在淀粉链上以ɑ一1, 6-糖苷键连接侧链结构的高分子化合物，分子量通常要比直链淀粉的大很多。通常玉米淀粉中直链淀粉占28％，分子量大约为(0.3×106-3×106)，占72% 的支链淀粉分子量则可以达到数亿[
3、4] 淀粉是一种多羟基化合物，每个葡萄糖单元上均含有三个羟基。分子链通过
淀粉基生物降解材料
羟基相互作用形成分子问和分子内氢键，因此淀粉具有很强的吸水性。淀粉与水分子相互结合，从而形成颗粒状结构[4]，因此淀粉具有亲水性，但不溶于水，从而大量存在于植物体中。
淀粉是一种高度结晶化合物，分子问的氢键作用力很强，淀粉的糖苷键在150℃时则开始发生断裂，因此其熔融温度要高于分解温度。
2、可生物降解材料的定义及降解原理
降解材料是指在材料中加人某些能促进降解的添加剂制成的材料，合成本身具有降解性能的材料以及由生物材料制成的材料或采用可再生的原料制成的材料。其在使用和保存期内能满足原来应用性能要求，使用后在特定环境条件下，在较短时间内化学结构发生变化，从而引起性能损失的材料[5]。生物降解材料，亦称为“绿色生态材料”，指的是在土壤微生物和酶的作用下能降解的材料。具体地讲，就是指在一定条件下，能在细菌、霉菌、藻类等自然界的微生物作用下，导致生物降解的高分子材料[6]。理想的生物降解材料在微生物作用下，能完全分解为CO2和H2O。
生物降解材料的分解主要是通过微生物的作用，因而，生物降解材料的降解机理即材料被细菌、霉菌等作用消化吸收的过程。
首先，微生物向体外分泌水解酶与材料表面结合，通过水解切断表面的高分子链，生成小分子量的化合物，然后降解的生成物被微生物摄人体内，经过种种代谢路线，合成微生物体内所需要的物质或转化为微生物活动的能量，最终转化成CO2和H2O[7]。在生物可降解材料中，对降解起主要作用的是细菌、霉菌、真菌和放线菌等微生物，降解作用的形式主要有以下几种[8]:(1)生物的物理作用，由于生物细胞的增长而使材料发生机械性毁坏；(2)生物的生化作用，微生物对材料作用而产生新的物质；(3)酶的直接作用，微生物侵蚀材料制品部分成分进而导致材料分解。
3、淀粉基生物降解塑料
普通淀粉粒径为25um左右，既可作为制备降解复合材料的一种填料，又可以通过一定改性处理制备降解塑料。淀粉基生物降解塑料分为破坏性生物降解塑
淀粉基生物降解材料
料和完全生物降解塑料。前者主要是指将淀粉与不可降解树脂共混，研究开发较早，是淀粉基可降解塑料研究的第一代产品。后者则包括淀粉与可降解聚酯共混材料和全淀粉塑料两种，这两种材料在使用后均能实现彻底降解，目前是国外生物降解材料开发的主流。由于淀粉的成本比普通塑料要低很多。普通食用淀粉的价格为每吨2200元，而通用塑料的价格为每吨13000元，因此开发全淀粉降解塑料是今后淀粉基生物降解材料的大趋势[9]。
3.1破坏性生物降解塑料
破坏性生物降解塑料主要是指淀粉填充型降解塑料，将淀粉或变性淀粉作为填料，与聚烯烃等热塑性塑料共混并加入一定添加剂制备的部分降解塑料[10]。制品在使用后，淀粉部分首先降解，制品崩裂为碎片，因此又称为崩溃性生物降解塑料。材料破碎后表面积增大，有利于树脂部分的进一步降解。
这类降解塑料研究较早。早在1973年英国Griffin就以淀粉为填料，直接与聚烯烃进行共混。此后一些国家以这一方法为依据开发出淀粉填充型生物降解塑料。但是填充量一般只有5%-30%，增大淀粉含量会导致材料性能无法达到要求。这是由于天然淀粉分子内含有大量的羟基，属于强极性物质，而聚烯烃的极性较小，两者相容性较差，很容易发生相分离，难以形成连续相[11]。多年来，很多科学工作者致力于淀粉基生物降解塑料的研究，证明采用淀粉与非极性树脂进行共混，必须对淀粉进行预处理，改变其表面性质和结构特征，才能使两相界面结合很好，从而制备出具有优良性能的产品。
改性处理淀粉的方法主要分为物理改性和化学改性两种: 1)物理改性
物理改性[12]是指将淀粉进行机械化处理(气流粉碎等)，并通过采用偶联剂，表面活性剂和增塑剂等助剂进行改性处理，降低淀粉的极性，在一定程度上提高了两相间的相容性。同时改性剂本身与淀粉的羟基发生作用，破坏淀粉本身的结晶性，使其刚性减弱，塑性增加，从而改善了淀粉的加工性能。该方法研究最成功的是加拿大的St.Lawarnce公司制备的Ecostar母料。
2)化学改性
化学改性是指通过在淀粉中加入一定单体，在引发剂和催化剂的作用下，单体与淀粉发生接枝反应，在淀粉分子链引入疏水化基团，在淀粉与合成树脂间起
淀粉基生物降解材料
到增容剂的作用，而且接枝淀粉也可进行填充。化学改性的方法主要有酯化，醚化，接枝共聚或交联改性等方法[13]
此外还有其他对淀粉进行改性的方法，例如等离子体法，微波辐射等方法。Ismael E.Rivero[14]等采用微波辐射的方法将淀粉与辛烯丁二酸酐以不同比例进行反应，然后将其作为淀粉和LLDPE共混体系的相容剂，通过结构和力学性能测试表明加入10%的相容剂能够明显减少淀粉相的大小，同时改进共混体系的力学性能。
淀粉/聚烯烃共混制备工艺简单，对生产条件的要求低，加工设备不需要作太大的改进，在工业化生产方面有很大的优势[15]，而且对于及时缓解目前严重的废旧塑料污染问题有很重要的意义。但是由于复合材料中淀粉填充量较小，复合材料中不可降解部分仍占很大比例，难以实现完全降解，因此该方向对塑料降解的作用会受到一定的限制。
3.2完全生物降解塑料 1)淀粉/可降解聚酯共混塑料
淀粉/可降解聚酯共混塑料是将淀粉与可降解聚酯如PCL, PVA, PHB或天然高分子纤维素等共混制备，由于聚酯类化合物本身具有生物降解性，因此产品可以完全降解，更有利于环保。作为降解材料，聚酯类化合物如聚乳酸等己经广泛应用于医学等领域。然而其力学性能差，成本高的缺点限制了其进一步发展。如果在聚酯中添加一定量的淀粉，不仅可以使共混塑料的成本降低，而且淀粉的加入在一定程度上改善了聚酯的机械性能[16]。但是淀粉和聚酯类化合物都是极性化合物，具有很强的亲水性，长时间暴露会导致其性能的下降。另
外淀粉与聚酯之间也同样存在相容性的问题，因此在共混之前添加一定改性剂进行处理也十分必要的。
2)全淀粉塑料
全淀粉塑料是指以淀粉作为材料的基体，在淀粉中添加少量的助剂制备而成。淀粉本身是一种高分子聚合物，分子以顺式排列，结晶温度高，难以直接加工成型。因此必须在淀粉中加入一些增塑剂等助剂，破坏淀粉与原有的分子结构，使其物理性质和化学性质产生一定改变，从而能够应用生产生活[17]。例如淀粉在塑化状态下表现出很高的强度和韧性，但是在重新冷却结晶后，则表现为脆性
淀粉基生物降解材料
很高，难以进行实际应用。因此制备全淀粉塑料中，需要对淀粉进行一定变性处理，破坏其高度结晶的结构。另外全淀粉塑料吸水性很强，在空气中吸收大量水分后，材料难以保持很好的性能。
全淀粉塑料是淀粉基生物降解塑料发展的最新方向，实现全淀粉塑料的应用，对于缓解目前石油能源医乏，解决塑料污染具有很重要的意义。
4、淀粉基生物降解材料降解性能的自身影响因素
1）聚合物改性
为了使淀粉基生物降解材料在降解前具有一定的力学性能，需要将复合材料组分中的聚合物进行化学改性。Demirgoz等[18]研究了3种淀粉基降解复合材料:玉米淀粉/乙烯-乙烯醇共聚物(SEVA-C)、玉米淀粉/醋酸纤维素(SCA)和玉米淀粉/聚己内酯(SPCL)，通过链交联对这3种复合材料中的聚合物组分进行化学改性，研究了复合材料在盐溶液中的降解行为。结果表明，复合材料经过交联改性后，共混物的失重率比未改性的聚合物共混物要小，说明交联改性延缓了共混物的降解。对于淀粉和PLA共混复合材料，将PLA进行改性比如共聚作用，产生酸性物质，使得微生物侵蚀材料，从而可加快复合材料的生物降解[19]。
2）淀粉改性
原淀粉由于亲水性太强而不能用于食品包装材料，通过淀粉改性可使淀粉的疏水性增强，这些改性必将影响到淀粉的降解性能。通过比较原淀粉和淀粉醋酸酯挤出共混物的酶降解性能[20]，可知当共混物中淀粉醋酸酯的含量增加时，共混物的降解性能下降，因为淀粉醋酸酯是共混物中疏水的部分，比较难与酶解近，故降解速率在初始阶段有所下降。Kim [21]通过比较原淀粉(NS)/PE和羟丙基淀粉(HPS)/PE共混物的降解性能，发现HPS/PE共混物更易被热氧化降解，而NS/PE共混物较难被氧化，因为在加热过程中其羟基指数没有增加。并且HPS/PE较NS /PE共混物更易被微生物降解，因为HPS/PE的拨基能够进一步参与氧化降解，氧化降解协同微生物降解一起加快了HPS/PE共混物的降解。
3）增溶剂
土埋法淀粉/LDPE共混物降解性能显示[22]，与未加增容剂相比，加入增容剂MA g PLDPE和AAe g PLDPE后共混物的失重随着增容剂含量的增加而呈现
淀粉基生物降解材料
无规律性的变化，表明增容剂对淀粉/LDPE的降解性能有一定的影响，随着MA g PLDPE含量的增加，共混物的降解能力下降。Bikiaris等[23]研究了增容剂PE g MA对LDPE/热塑性淀粉(PLST)共混物降解性能的影响，失重曲线表明含有增容剂共混物的失重比未含增容剂共混物的失重要略小，说明增容剂对共混物的降解起到一定的限制作用。微生物降解后力学性能显示，含有增容剂共混物的拉伸强度和断裂伸长率均比未含增容剂共混物的要大，从而也说明加入增容剂后共混物的生物降解性能略有降低。
5、应用现状与展望
淀粉基生物降解塑料已有30年的研发历史，是研发历史最久、技术最成熟、产业化规模最大、市场占有率最高的一种生物降解塑料。在工业上可以代替一般通用塑料等，可以用作包装材料，防震材料，地膜，食品容器，玩具等。淀粉与PE, PP, PVA, PCL, PLA等聚合物共混粒料已批量生产。
国外淀粉基塑料产品生产商主要有意大利的Novamont公司、美国的Warner-Lambert公司和德国的Biotec公司。我国积极研发并产业化的单位主要有中国科学院理化技术研究所、中国科学院长春应用化学研究所、江西科学院、北京理工大学、华南理工大学、天津大学比澳格(南京)环保材料有限公司、广东上九生物降解塑料有限公司、广州优宝生物科技有限公司、浙江天示生态科技有限公司、中京科林新材料(深圳)有限公司、武汉华丽科技有限公司、哈尔滨绿环降解塑料有限公司、黑龙江绥化绿环降解塑料有限公司、烟台万利达环保材料有限公司等。
国内最大的生产厂家是武汉华丽和比澳格(南京)。武汉华丽预计产销规模10万吨，比澳格(南京)现已形成数万吨淀粉基塑料规模。其他几个大型企业均达到年产万吨级生产规模，总产量占到我国生物降解塑料产量的60%以上，并出口日本、韩国、马来西亚、澳大利亚、美国欧盟等国家[24]。
淀粉基生物降解塑料具有广阔的开发圣应用前景。2008年1月11日国家发改委表示将超薄塑料购物袋列为淘汰类产品，又禁止在全国生产、销售和使用。对于一次塑料袋对环境的危害给人们敲响了警钟。在这种情况卜，开发淀粉基生物降解塑料将会具有巨大的市场效益。然而淀粉基生物降解材料在应用中仍然存
淀粉基生物降解材料
在一定的缺点和问题，例如共混型淀粉生物降解塑料比全淀粉塑料更易应用于实际生产生活当中。然而淀粉/聚烯烃降解塑料只能部分降解，对环境污染的问题未能根除，在国外已经濒临被淘汰的边缘;淀粉/可降解聚酯共混塑料由于生产技术仍存在一定问题，生产成本比普通塑料高，因此未能大范围地进行工业化生产;全淀粉塑料目前尚处于研究开发阶段。因此开发生物降解塑料任重而道远，如何开发成本更低，对环境污染更小的淀粉基生物降解塑料是一个十分重要的课题。
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第四篇：淀粉基泡沫材料的研究进展
淀粉基泡沫材料的研究进展
随着聚合物工业发展，其所导致的环境污染引起 了人们对聚合物废弃物处理问题的关注。泡沫塑料密度小、体积大、不便于集中和运输，而且本身化学性质稳定，具有耐老化、抗腐蚀等特点，日益增长的泡沫塑料垃圾对生态系统的威胁越来越大，引起 了严 重的 “白色污染 ”，世 界上许 多 国家均已立法禁止生产难降解的泡沫塑料产品”。近年来我国泡沫塑料产量每年以约 10％的速度增加。据估算，我国仅电视机用泡沫包装材料每年废弃量就达1．5万t。此外，随着关税壁垒的逐渐弱化，国产商品的出口开始受到“绿色贸易壁 垒”的 困扰。在 这些 “绿 色贸易 壁 垒”中，由于我国的包装材料不合格而被拒之在他 国门外的占相当大的一部分。因此开发并应用具有良好环境相容性的“绿色环保缓冲材料”已成为 21世纪的必然趋势。
淀粉是绿色植物光合作用的最终产物，是生物合成的最丰富的可再生资源，具有品种多、价格便宜等特点。此外，淀粉还具有挤出膨胀性 能和抗静 电作 用，可 以用于包 装运输等领域。淀粉易受微生物侵蚀，具有优 良的生物降解性能。因此，开发淀粉基可降解泡沫塑料不仅为更好地利用丰富的天然资源开辟了一条新的途径，而且还可以解决“白色污染”，给我们现有的生活环境和可持续发展提供良好的“沃土”，另外还能缓解生化能源紧缺的危机。笔者现就国内外淀粉基可降解泡沫塑料的成型方法作一综述，以期为进一步开展绿色缓冲材料的研究提供指导。
1天然淀粉泡沫塑料
天然淀粉包括玉米淀粉,土豆淀粉，小麦淀粉，蜡质玉米淀粉，高度支化土豆淀粉，木薯淀粉以及西米淀粉等[1,2]。一般呈粒状，含有不同比例的直链和支链结构。普通淀粉泡沫塑料大都是开孔结构，泡孔均匀性差，较脆； 而高直链淀粉泡沫塑料则形成闭孔结构，泡孔小而且比较均匀，压缩强度较普通淀粉泡沫塑料小,脆性明显降低。
2变性淀粉泡沫塑料
淀粉是一种强极性的结晶性物质，热塑性差，同时淀粉是亲水生物质，由纯淀粉制备的泡沫塑料不适宜在有水或湿度较大的环境中使用，因而 要对淀粉进行改性，以适应生产和应用的要求。改性淀粉包括酯化淀粉，醚化淀粉,接枝共聚改性淀粉，酸水解淀粉，交联淀粉和酶转化淀粉等[3],其中酯化淀粉，醚化淀粉和接枝共聚改性淀粉较为常见。
3淀粉/合成树膳复合泡沫塑料.1与合成树脂共混
B.Ca rla[4] 等 均 各淀粉与聚合物共混挤出，其中包括聚合物A 可以与淀粉兼容； B 可以与淀粉反应，制得密度为5-1 3 k g/mol的泡沫塑料。A.Y o s h i m i等[5],用淀粉与合成树脂PVA 和E V O H 共混，在非离子表面活性剂，增稠剂及填充材料的存在下，由水发泡制备的淀粉泡沫塑料，具有密度小和表面性能优良等特点。3.2 与PVA 共混
R.L.Shogzen 等[6] 研究 了由淀粉／P V A共混烘焙制备泡沫塑料 的工艺，结果表明，在较低湿度时，8 8 ％ 醇解的 P V A强 度的提高较大，而在湿度较高时，9 8 ％ 醇解的P V A 较大弯曲强度[P V A 的 分子量的提高而增大； 交联剂的加入可以进一步提高耐水性I 微观结构分析发现，膨胀的淀粉颗粒镶嵌在P V A 中，淀粉在烘焙过程中发生凝胶化，P V A 向更高程度的结晶转变。.3与EVOH 共混
J．Y．Chat1等[7]研究了挤出温度及原料湿含量对淀粉基泡沫塑料物理 性能的影响，组分为4 9 ％ 的小麦或玉米淀粉，3 3％ E VOH，1 0.5％ 水，7 ％发泡剂及0.5％的成核剂，由单螺杆挤出，螺杆转速为1 0 0 r mp。结果表明，体积密度随挤出温度的升高而降低，最大膨胀出现140℃，密度是聚苯乙烯的4 — 8 倍。
3.4 与商业化生物降材料共混
Q i F a ngI等[8]用普通(含直链2 5 ％)玉米淀粉和蜡质玉米淀粉与E a s tarBioCopolyeste 14766(E B C)以各种 比例相混合，双螺杆挤出。研究表明，普通玉米淀粉的水溶性指数低于蜡质玉米淀粉，但两种淀粉制得的泡沫塑料具有相似的机械性能； 含EBC10％ 的泡沫塑料的 压缩强度大于含EBC 25％ 的 压 缩强度； 含水19％ 和22％的泡沫制品膨胀率大于含水25％的泡沫制品，含水22％的泡沫制品具有较低的水溶性指数。
4、淀粉基泡沫塑料的成型 挤出发泡
20世纪 80年代末，人们开始利用挤出发泡成型工艺制备淀粉基泡沫塑料，以代替聚苯乙烯(Ps)作松散填充物。其中加工条件、淀粉组成、发泡剂、含水量等对淀粉在挤出机中的发泡行为有很大影响。R．Chinnaswamy等[9] 指出几乎所有的最大膨胀都出现在直链淀粉质量分数为 50％的淀粉中。J．Y．Cha等 发现淀粉基泡沫塑料的性能与发泡时淀粉的含水量及挤出条件有很大关系。V．D．Miladinov等[10]用乙酞化淀粉为原料制备泡沫塑料时发现，成型温度为 120~C时比 160℃ 时所得制 品的弹性 和吸水性 指数低，而压缩 强度 和密度则较大。V．D．Miladinov等[11] 还发现以乙醇为塑化剂和发泡剂挤出发泡乙酞化淀粉时，所得制品的密度较低，弹性指数较高。B．Sandeep等[12] 以淀粉与 Ps及聚甲基丙烯酸 甲酯共混挤 出制得松 散填充 物。结 果发 现，除 密度外，填充物的性能与商业化的同类产品相似。G.M．Ganjyal等[13] 将玉米茎纤 维素填充 到经 乙酰化而具有热塑性质的玉米淀粉中挤 出发泡，发现纤 维素在低含量时能显著提高泡沫塑料的物理性能，但当纤维素质量分数超过 10％时，泡沫塑料的发泡倍率开始降低，密度增加。GuanJunjie等[14] 用双螺杆挤出机挤出淀粉和乙酸淀粉共混物制得了具有高发泡倍率、高可压缩性和低吸水性等特性的发泡材 料。QiFang等[15] 发现聚乳酸(PLA)的加入明显提高了规整淀粉(含 25％直链淀粉)和蜡质淀粉挤出发泡产品的物理力学性能。增加 PLA的含量，泡沫的发泡倍率和弹性指数增加，其密度和可压缩性降低，但对水溶性没有影响。QiFang等 还利用取代度为 1．78的 乙酸淀 粉和 聚 四亚 甲基 一己二酸 一对苯二酸酯(EBC)挤出得到可生物降解的泡沫塑料，利用红外光谱分析、差示扫描量热分析和扫描电子显微镜表征泡沫的化学结构、热性能及微孔结构。结果表明，EBC含量较低时两种组分具有较强的可混合性，并且具有较高的发泡倍率、弹性指数，较低的密度及可压缩性。EBC含量的增加能降低泡沫塑料的生物降解性。超临界流体挤出发泡
超临界流体挤出发泡是一种新近发展起来的新方法，可以应用于生产淀粉基泡沫塑料。该方法通过向熔体中注入超临界 CO 以形 成微孔结构。G．M．Glenn等[16] 采用 以下两种方式来改善发泡状态：①提高成核率从而提高泡孔的密度；②降低熔体温度。其中方法①通过降低挤出口模直径以提高淀粉／CO：流经挤出口模时的压力 ；而方法②主要是通过引入冷却装置而达到要求。研究表明，当挤出口模直径从 3mm降低到 1．5mm时，泡孔密度增加了4倍。泡孔密度的增加能在较大程度上阻止 CO：逃逸到环境中去，并使发泡倍率提高了 160％。当熔体温度从 60~C降低到40℃时，泡沫的发泡倍率增加了34％。N．Soykeabkaew[17]等” 运用超临界流体挤 出法获得 了泡孔直径为 50—200nm的泡沫，泡孔密 度为 1×10个/cm3利用超临界流体挤出所得淀粉基泡沫塑料的泡孔大小和发泡倍率主要受原料和成型]_艺参数等的影响。超临界CO，作为发泡剂具有表面张力小、类似液体的溶解度和类似气体的扩散系数、易在淀粉熔体中迅速溶解等一系列优点。在气体与淀粉熔体问扩散、混合形成均相体系的过程中，由于螺杆挤出的作用从大的气泡逐渐破裂成小的气泡，气体与淀粉熔体经不断的混合、对流和扩散最终形成均相体系。从加工工艺看，压力、温度和发泡剂浓度也是影响淀粉熔体发泡成型的重要因素。
在发泡过程中，饱和压力高和环境 压力 低造 成了活化 能垒 低，从而 成核率高，易于形成 高密度泡孔。另外，温度对泡孑L密度的影响与气体浓度变化有关，随着温度升高，气体的溶解度降低，使得泡孑L密度降低。但淀粉熔体在高温下粘度降低，对泡孑L长大的阻力减小，因此在较 高的温度 下泡孑L更大，泡孑L密度更低。3 烘培发泡
淀粉的烘焙发泡成型工艺是指将淀粉与发泡剂及其它助剂的混合物在烘焙模型中加热发泡的成型方法。此过程一 般需加入硬脂酸、瓜尔胶等脱模剂，使制品易于脱模。同样，淀粉的组成及加工条件对淀粉烘培发泡成型也有很大影响。J．W．Lawton等 认 为高直链 淀粉具 有最短 的烘焙 时间并能制得密度相对 较低的泡沫塑料。P.Dujdao等[18]将淀粉与聚己内酯(PCL)共混物通过烘焙发泡制得共混物泡沫。PCL的加入增加了泡沫的拉伸强度、断裂伸长率、抗吸水性及生物降解性。P．Dujdao等[19]还研究了淀粉／PLA混合 物与 相关 添IIII的烘 培发 泡 条件，认为相对湿度、保存时间、PLA含量及增塑剂的种类和含量对所制得的泡沫的吸水性、力学性能和酶降解性都有很大的影响。用纯淀 粉生产 的泡 沫塑料 具有 易脆 和低力学 性能 的特点。J．Shey等[20]利用烘焙 发泡 工艺生产 出纤维增 强的谷物和块茎淀粉低密度泡沫塑料，具有和商 业用食 品容器一 样 的弯曲性能。N．Soykeabkaew等[21]认为 5％ ～10％的黄麻或亚麻纤维素的加入均能显著提高淀粉基烘培发泡泡沫塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量。研究表明，淀粉基泡沫塑料力学性能的大幅度提高主要归功于纤维和淀粉的强相互作用。R．L．Shogren等[22]的研究表明，添加 5％ ～10％的纤维就能制备较高强度的泡沫塑料，尤其在湿度较高及温度较低时。另外，随着纤维用量增大，烘焙时间增加使得泄沫塑料 的粘度及耐膨胀率增大。4 模压发泡
G．M．Glenn等[23] 研究 了一种加 压／放气 模压发 泡成 型工艺，具体流程为：将淀粉原料在一定条件下置于铝制模具中加热到 230~C，并在 3．5MPa压力下压缩 10s，然后释放压力，气体溢出使淀粉膨胀并填满模具。结果表明，小麦、玉米和土豆淀粉在含水量分别为 17％、17％和 14％时所得制品的某些物理力学性能与商业化食品包装产 品相似，外貌与PS相似。G．M，Glenn等[24]研究了一次性在制品表面形成包覆膜的模压发泡成型方法。此工艺是将原料放于两层聚氯乙烯薄膜之间，然后在 160~C模压成型。结果表明，该制品与未包覆膜的制品相比，具有较高的密度、拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度。同时，制品的耐水性也有很大提高。上述方法中，挤出发泡研究最早，工艺已经成熟；超临界流体挤 出发泡是 目前研究的热点和前沿，可以提高发泡倍率 ；烘焙发泡与挤出发泡只能生产条状和片状的淀粉基泡沫塑料；而模压发泡得到的材料的表面层具有较高密度，内部则具有较高空隙率，可以用来制备形状较为复杂的缓冲发泡材料。
5、结语
近年来，淀粉作为一种比较理想的原材料，在发泡材料领域已经开始被人们重视。采用纯天然材料淀粉及农作物秸秆制备绿色泡沫塑料，是制备 Ps等泡沫塑料的理想的代替品。相信在不久的将来，随着发泡技术的成熟，完全降解的淀粉基泡沫塑料制品将在塑料应用中占有一席之地，为缓减环境污染和发展农村经济做出应有的贡献。今后淀粉基泡沫塑料 的研究工作主要是解决如下几个方 面的问题 ：
(1)设计新的成型工艺，生产预期板状和块状淀粉基泡沫塑料，替代电器和仪表包装中大量使用的 Ps泡沫塑料。
(2)开发完全生物降解的淀粉基泡沫塑料。目前淀粉基泡沫塑料依然含有大量的难以降解的 Ps等原料，有的甚至含量达 70％以上。我国秸秆资源丰富，且大部分都作为燃料烧掉了。可以在淀粉里适当添加秸秆、木粉等原料来制备完全降解泡沫塑料。
(3)进一步研究淀粉的发泡和流变机理，改善淀粉的流变性能，制 备性 能更优的泡沫塑料。
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第五篇：生物基环氧树脂研究进展
国内生物基环氧树脂研究获新进展，各项性能达到或优于石油基产品。研究人员将阻燃性好、又能与碳碳双键反应的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）引入到了衣康酸环氧结构中，得到了含磷衣康酸基环氧树脂(EADI)。其固化物性能与双酚A环氧相当，并表现出优异的自阻燃性。用EADI改性的双酚A环氧也具有非常好的阻燃效果。研究人员将衣康酸基环氧树脂的双键变成环氧基团的环氧单体，合成了高环氧值(1.16)、低黏度、高固化活性的环氧树脂，并在某些领域表现出比双酚A环氧更加优异的加工性能。衣康酸又名亚甲基丁二酸，是一种重要的生物基原料，可由生物发酵技术制备得到.由于具有广阔的应用前景和较低的价格，衣康酸已被美国能源部评选为最具发展潜力的12种生物基平台化合物之一。占全球环氧树脂市场90%左右的双酚A环氧，其原料双酚A被证明具有很强的生理毒性，目前已被多个国家禁用于人体接触的领域。衣康酸在替代双酚A合成环氧树脂方面具有巨大的潜力和发展空间。
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