盡管塑料制品質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、運(yùn)輸方便，被評為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，但塑料污染己成為影響人類生活環(huán)境的重要問題。

我國大力推廣采用生物塑料來解決塑料污染問題。國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)文，明確要求“推廣使用可降解包裝膜，可降解購物袋，符合性能和食品安全要求的秸稈覆膜餐盒等生物基產(chǎn)品、可降解塑料袋等替代產(chǎn)品”。

實(shí)際上，生物塑料、生物基塑料、生物降解塑料、可降解塑料是幾個(gè)不同的概念。

生物塑料：

生物塑料是一個(gè)廣義術(shù)語，指全部或部分來源于生物質(zhì)（如植物、微生物）的塑料，或者可生物降解的塑料，或者兩者兼具的塑料。

圖片來源：歐洲生物塑料協(xié)會(huì)

?

特點(diǎn):

原料: 可能來源于可再生資源（如玉米、甘蔗）或石油。

降解性: 部分生物塑料可生物降解，部分不可降解。

范圍: 包括生物基塑料和生物降解塑料。

例子: 聚乳酸（PLA）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。

?

PLA

?

PHA

生物基塑料是從原材料來源角度提出的概念，而生物降解塑料主要是從塑料廢棄后對環(huán)境的消納性能角度提出的概念。依據(jù)原材料的來源和生物可降解性能不同，生物塑料可分為3類。

 

• 全生物質(zhì)來源及部分生物質(zhì)來源

  如將玉米淀粉轉(zhuǎn)化為生物乙醇，再進(jìn)行加工所得的基于生物乙醇的聚乙烯(PE), 以及部分基于生物乙醇的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，都屬于生物基生物塑料。

但該材料的價(jià)格較高，限制了其在市場中的應(yīng)用；因此，其價(jià)格低廉、可降解的淀粉與PBAT共混就是最好的選擇。

• 生物質(zhì)來源且可生物降解

  如熱塑性淀粉(來源于淀粉，在助劑等作用下使其具有熱塑性)、聚乳酸(PLA，由玉米淀粉降解為乳酸，再經(jīng)過聚合而成)、乙酸纖維素(原料來源于植物纖維素，通過羥基乙?；瞥?等，既屬于生物基塑料，又屬于生物降解塑料。

• 來源石油基，但可生物降解

  如聚丁二酸丁二醇酯(PBS，由丁二酸和丁二醇聚合而成)、聚己內(nèi)酯(PCL，由6-羥基己酸縮合而成)，屬于生物降解塑料。由此可見，生物基塑料不一定能生物分解，而生物降解塑料也不一定是生物基塑料；生物塑料不只是一種單一的材料，它們是由一系列具有不同性能和用途的材料所組成的。

PLA是由淀粉水解成葡萄糖，所得的葡萄糖經(jīng)過發(fā)酵得到乳酸，再由乳酸聚合而成得到的樹脂類材料。PLA經(jīng)過加工成型可得到各種制品，這些制品廢棄后通過回收、堆肥可完全生物降解為水和二氧化碳，經(jīng)過光合作用又回到谷物中。

PLA生態(tài)循環(huán)的示意圖

PLA的特性包括：較高的透明度、光澤性和透氣性，高模量，完全折疊性和纏結(jié)保持力，低溫?zé)岱庑院鸵组_性，柔軟性等，可替代PS、PP、ABS等石化塑料。

通過熔融擠出、注塑、吹塑、發(fā)泡及真空成型等不同的加工方式，可將PLA制備成各種形狀的產(chǎn)品，如食品容器(瓶子、托盤等)、薄膜、熱收縮包裝、透氣包裝、保香性包裝、購物袋、垃圾袋等，主要用于食品包裝領(lǐng)域。例如，市場上很多糖果包裝都采用PLA包裝薄膜。這種包裝薄膜的外觀和使用性能與傳統(tǒng)糖果包裝薄膜相近，具有高透明性，還具有優(yōu)異的阻隔性，能更好地保留糖果的香味。

PLA還被應(yīng)用在短貨架期食品的包裝上，如冰淇淋、沙拉等；PLA的復(fù)合材料也被用于瓶裝水、果汁和酸奶的包裝中，這些容器已達(dá)到了德國和歐盟的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比引。

抗菌藥和PLA二者混合后所制備的薄膜用于食品接觸包裝，能起到較好的抗菌效果；并且與傳統(tǒng)的石油基聚合物(不降解)載體相比較，PLA具有顯著的環(huán)境保護(hù)效果。

PLA作為藥物載體也是被FDA批準(zhǔn)用于醫(yī)療用途的少數(shù)聚合物之一。在PLA中加入穩(wěn)定劑、增塑劑和抗水解劑，采用普通塑料加工設(shè)備就可制備出適用于藥用泡罩包裝的片材，將該法應(yīng)用于片劑泡罩包裝，實(shí)現(xiàn)了低溫泡罩加工，并達(dá)到環(huán)保的效果。

PHA是許多微生物在體內(nèi)合成的一類生物聚酯顆粒。在某些條件下，微生物體內(nèi)合成的PHA含量可達(dá)到細(xì)胞干重的90％。

PHA因具有良好的生物相容性而成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，由于其力學(xué)性能差、生產(chǎn)成本高、功能有限，在材料、能源、生物醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用受到較大限制。近年來，通過生物合成和化學(xué)改性方法合成的PHA共聚物可大大降低生產(chǎn)成本，提高其機(jī)械性能和物理化學(xué)性能，改性后的PHA共聚物在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有較廣泛的應(yīng)用前景。

PHB是綠色包裝的優(yōu)先選擇材料之一，廣泛用于制備諸如剃刀、器具、高爾夫球座、魚餌、尿布、婦女衛(wèi)生用品和化妝品等產(chǎn)品的包裝。

PBS是一種結(jié)晶度較高的聚酯，外觀呈乳白色，無嗅無味，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，易被自然降解為二氧化碳和水；具有良好的力學(xué)性能，其力學(xué)強(qiáng)度與PP、PE等通用塑料相近，可適應(yīng)注塑、擠出、吹膜和層壓等制備工藝；同時(shí)，也可與碳酸鈣、淀粉等填充物共混，從而降低成本。

PBS在正常貯存和使用中性能較穩(wěn)定，只有在堆肥化情況下才能被微生物分解，增加了耐用性。

PBS具有比PLA、PHA更出色的耐熱性能，熱變形溫度接近100℃，改性后可超過100℃，足可滿足日常用品的耐熱需求。

PBS用途非常廣泛，可用于包裝(包括食品、化妝品、藥品等產(chǎn)品的外包裝)、餐具、一次性醫(yī)療用品、農(nóng)用薄膜等。近年來PBS在組織工程、藥物緩釋載體、醫(yī)用塑料(一次性注射器、血液試管和醫(yī)用導(dǎo)管等)等領(lǐng)域已經(jīng)開展了廣泛研究。采用PBS制成的給藥系統(tǒng)，可通過調(diào)節(jié)PBS的降解速度來控制藥物釋放速率，提高藥物療效。

生物降解塑料：

生物降解塑料是指在特定環(huán)境條件下（如微生物、濕度、溫度）能夠被微生物分解為水、二氧化碳（或甲烷）和生物質(zhì)的塑料。

例子: 聚乳酸（PLA）、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚己內(nèi)酯（PCL）。

PBAT

?

PBAT 是一種由己二酸（AA）、對苯二甲酸（PTA）和丁二醇（BDO）共聚而成的脂肪族-芳香族共聚酯。它兼具脂肪族聚酯的降解性和芳香族聚酯的力學(xué)性能。良好的力學(xué)性能和降解性能，可與PLA等材料共混，改善PLA的脆性。

主要應(yīng)用于包裝：可降解塑料袋、食品包裝膜、快遞袋；農(nóng)業(yè)：農(nóng)用薄膜、地膜；一次性用品：餐具、杯子、吸管；紡織：可降解纖維等領(lǐng)域。隨著“禁塑令”的推廣，PBAT在可降解包裝和農(nóng)用薄膜領(lǐng)域的市場需求快速增長。中國是全球PBAT的主要生產(chǎn)國。

聚己內(nèi)酯（PCL）

?

PCL 是一種由ε-己內(nèi)酯開環(huán)聚合而成的脂肪族聚酯，具有優(yōu)異的生物相容性和生物降解性。具有優(yōu)異的低溫韌性，對人體無毒，適合醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用。可通過注塑、擠出、3D打印等方法加工。

在醫(yī)療和3D打印領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢，但成本較高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

?可降解塑料：

可降解塑料是一個(gè)更廣泛的概念，指在特定條件下能夠發(fā)生化學(xué)或物理分解的塑料，但不一定通過生物降解。

例子: 光降解聚乙烯（PE）、氧化降解塑料。

常見的生物塑料、生物基塑料和生物降解塑料類型及其應(yīng)用領(lǐng)域

?

環(huán)保材料的崛起為塑料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來了新的希望。在政策、技術(shù)和市場需求的推動(dòng)下，未來塑料行業(yè)將朝著更加綠色、環(huán)保的方向邁進(jìn)。對于企業(yè)而言，抓住這一趨勢，不僅是對社會(huì)和環(huán)境的責(zé)任，也將是占據(jù)未來市場的關(guān)鍵。

來源：《生物塑料在食品藥品包裝中的應(yīng)用與展望》、網(wǎng)絡(luò)等

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦高分子）：一文帶你分清！到底什么是生物塑料、生物基塑料、生物降解塑料...