Plastica a base di amido
Le plastiche a base di amido utilizzano reazioni chimiche per modificare chimicamente l'amido, ridurre i gruppi idrossilici dell'amido e cambiare la sua struttura originale, cambiando così le proprietà corrispondenti dell'amido e trasformando l'amido originale in amido termoplastico.
Nome cinese a base di amido di plastica
sommario
1 R& Sfondo D.
2 Principio di processo
3 Stato di sviluppo
4 Vantaggi del prodotto
5 Sistema di certificazione
6 Prospettive di applicazione
R& Sfondo D.
L'amido è un polimero naturale con la seconda produzione più grande sulla terra dopo la cellulosa. È ricco di fonte, rinnovabile e dal prezzo contenuto. Può essere utilizzato per produrre plastiche a base di amido mediante plastificazione modificata. In quanto categoria importante nei materiali a base biologica, le plastiche a base di amido hanno raggiunto con successo la produzione e l'applicazione industriale. La plastica a base di amido è un tipo di prodotto plastico costituito dall'amido come materia prima principale, modificato e plastificato e poi miscelato con altri polimeri, che appartiene alla categoria delle bioplastiche. Le bioplastiche a base di amido possono essere suddivise in due categorie: plastica a base biologica e plastica biodegradabile.
La plastica biodegradabile a base di amido è generalmente una miscela di amido modificato e poliestere biodegradabile (come PLA / PBAT / PBS / PHA / PPC, ecc.), Può essere completamente biodegradabile, compostabile, nessun inquinamento per l'ambiente, adatto per rifiuti Compost , discarica e altri metodi di trattamento. Le bioplastiche a base di amido sono generalmente una miscela di amido modificato e poliolefine (come PP / PE / PS, ecc.). La sua importanza per la protezione dell'ambiente è ridurre l'uso di risorse petrolchimiche e ridurre le emissioni di anidride carbonica. I rifiuti sono idonei all'incenerimento. Entrambi questi materiali possono sostituire le tradizionali plastiche a base di petrolio e sono ampiamente utilizzati in materiali di imballaggio in plastica, materiali antiurto, pellicole e sacchetti di plastica, stoviglie usa e getta, contenitori per alimenti, giocattoli, ecc.
Principio di processo
L'amido è un polimero naturale con un gran numero di gruppi idrossilici nella sua molecola (la struttura molecolare è Ⅱ e Ⅲ), quindi l'interazione tra le macromolecole dell'amido è molto forte, il che rende difficile il processo di fusione dell'amido originale, ed è Compatibilità con altri anche i polimeri durante la miscelazione sono poveri. Ma questi gruppi idrossilici possono
Abbastanza per reazioni chimiche come esterificazione, eterificazione, innesto, reticolazione. Queste reazioni chimiche vengono utilizzate per modificare chimicamente l'amido, ridurre i gruppi idrossilici dell'amido e cambiare la sua struttura originale, cambiando così le proprietà corrispondenti dell'amido e trasformando l'amido originale in un amido termoplastico.
1. Esterificazione, transesterificazione o eterificazione
Per cambiare l'idrofilia dell'amido in idrofobicità, i gruppi idrossilici sulla molecola dell'amido vengono esterificati e transesterificati con acidi grassi, esteri di acidi grassi, ecc. Per produrre esteri dell'amido.
2. Reazione di reticolazione
Al fine di migliorare la robustezza e la resistenza al calore dei materiali amidacei, l'amido viene sottoposto ad una reazione di reticolazione con composti aventi due o più gruppi funzionali (quali poliacidi, ecc.), In modo che l'amido sia moderatamente reticolato.
3. Miscelare, riformare e copolimerizzare l'innovazione indipendente
La maggior parte delle materie plastiche amidacee vengono preparate mescolando amido con altri materiali polimerici. Il prodotto risultante ha una scarsa resistenza a causa della scarsa compatibilità e dell'uso limitato. Le plastiche a base di amido vengono anche sottoposte a copolimerizzazione dell'amido nel processo di modifica dell'amido per ottenere copolimeri a innesto di amido e altri polimeri, migliorando così la compatibilità dell'amido con altri materiali polimerici. Attraverso la modifica chimica, sono state ottenute tre modifiche dell'amido: l'idrofilia è stata cambiata in idrofobicità; la sensibilità al calore è stata modificata in resistenza alla temperatura; duro e fragilità è stato cambiato in plasticità. Questa modifica risolve il problema mondiale della modifica dell'amido e pone una buona base per la successiva lavorazione.
stato del processo
Le bioplastiche a base di amido hanno una storia di ricerca e sviluppo di 30 anni. È una plastica biodegradabile con l'amplificatore R&più lungo; D storia, la tecnologia più matura, la più grande scala industriale e la più alta quota di mercato. All'inizio degli anni '80, la ricerca e lo sviluppo di amido modificato e di masterbatch in lega di plastica degradabile che erano materie plastiche completamente biodegradabili o solubili, la miscelazione di amido e resine biodegradabili hanno ricevuto attenzione. Tra questi, il più riuscito è il" MaterBi" di Novamont, Italia. È una lega plastica polimerica con struttura reticolare compenetrante composta da una miscela di amido modificato e alcol polivinilico modificato. Ha una buona lavorabilità, lavorabilità secondaria e meccanica. Performance e ottima biodegradabilità. Inoltre," Vinex" sviluppato da American Air Product& Chemical Company è una resina a base di alcol polivinilico con un basso grado di polimerizzazione. Ha anche solubilità in acqua, processabilità termoplastica e biodegradabilità, e ha ricevuto grande attenzione negli ultimi anni.
Negli ultimi anni, i paesi hanno generalmente spostato il loro focus di ricerca sulle materie plastiche con il maggior contenuto di amido possibile e hanno sviluppato alcuni materiali completamente degradabili con proprietà eccellenti e hanno persino ottenuto prodotti di amido puro senza polimeri sintetici, vale a dire l'amido termoplastico. The" Novon" il materiale biodegradabile prodotto dalla Warner-Lambert degli Stati Uniti ha un contenuto di amido superiore al 90%; la Japanese Corn Company e il Michigan Institute of Production Technology hanno sviluppato congiuntamente un materiale ad alto contenuto di amido, che presenta i vantaggi di una forte resistenza all'acqua Inoltre, Sumitomo Corporation of Japan e Ferrizz Corporation of Italy hanno anche annunciato di aver studiato con successo la plastica all-starch con un contenuto di amido del 90%. In termini di trasformazione dell'amido in amido termoplastico per la produzione di plastiche biodegradabili, istituti di ricerca come il German Batekke Institute, l'American Warner-Lambert Company e l'Università svizzera hanno fatto grandi progressi. Il National Food Processing and Packaging Science Centre of Australia ha lanciato un termoplastico all-amido con buona fluidità, duttilità e rilascio di muffa. Il prodotto è morbido, trasparente, ad alta resistenza e ha un tasso di degradazione controllabile. Film da imballaggio e altri prodotti.
Le plastiche in amido della Cina&sono state sviluppate per la prima volta dall'Istituto di chimica applicata dell'Accademia delle scienze di Jiangxi alla fine degli anni '80. Secondo statistiche incomplete, ora ci sono più di 60 università, istituti di ricerca e imprese che partecipano alla ricerca. La Cina sta gradualmente riducendo il divario con i paesi esteri sviluppati nella ricerca e nello sviluppo di materie plastiche a base di amido. Allo stato attuale, i principali produttori nazionali di materiali e prodotti a base di amido e lo status sono i seguenti: Wuhan Huali 40.000 tonnellate / anno, prevede di costruire una linea di produzione con una produzione annua di 60.000 tonnellate; Shenzhen Hongcai 15.000 tonnellate / anno; Suzhou Hanfeng 10.000 tonnellate / anno; Zhejiang Tianhe è di 10.000 tonnellate / anno; Zhejiang Huafa è di 10.000 tonnellate / anno; Shandong Boke è di 10.000 tonnellate / anno; altre imprese di produzione includono Nanjing Biaoge e Changzhou Longjun.
L'amido viene modificato e plastificato con metodi chimici. L'amido modificato risultante ha tre caratteristiche principali: 1. Idrofobicità. L'amido è completamente idrofobo dopo la modifica chimica e il contenuto di umidità è< 1%="" e="" ha="" una="" buona="" compatibilità="" con="" altri="" materiali="" polimerici="" sintetici.="" 2.="" resistenza="" alla="" temperatura.="" l'amido="" modificato="" può="" resistere="" a="" una="" temperatura="" elevata="" di="" 230="" °="" c="" senza="" ingiallimento="" o="" decomposizione="" durante="" la="" lavorazione="" termoplastica.="" 3.="" termoplastica.="" l'amido="" modificato="" può="" essere="" lavorato="" termoplastico="" su="" apparecchiature="" per="" la="" lavorazione="" della="" plastica.="" le="" plastiche="" a="" base="" di="" amido="" dell'azienda&sono="" divise="" in="" due="" serie:="" a="" base="" biologica="" e="" biodegradabile.="" in="" base="" alle="" diverse="" tecniche="" di="" lavorazione,="" sono="" suddivisi="" in="" materiali="" in="" film="" soffiato,="" materiali="" per="" stampaggio="" a="" iniezione,="" materiali="" in="" fogli="" e="" materiali="" in="" schiuma.="" possono="" essere="" ampiamente="" utilizzati="" nell'industria,="" farmaceutica,="" confezionamento="" di="" alimenti,="" elettrodomestici="" e="" altri="" prodotti="" e="" settori="" come="" stoviglie,="" stoviglie,="" giocattoli="" e="" coltivazione="" di="" fiori.="" risparmiando="" così="" molte="" risorse="" petrolifere,="" riducendo="" le="" emissioni="" di="" anidride="" carbonica="" e="" realizzando="" il="" trattamento="" innocuo="" dei="" rifiuti,="" è="" anche="" favorevole="" alla="" promozione="" dello="" sviluppo="" agricolo="" e="" all'aumento="" degli="" agricoltori'="" reddito="" e="" promuovere="" il="" vigoroso="" sviluppo="" dell'economia="">
Il 12 luglio 2018 è stato riferito che Yu Long ha sviluppato e industrializzato con successo materiali biodegradabili all-amido per la prima volta al mondo. [1]
Vantaggi del prodotto
Rispetto ai tradizionali prodotti in plastica, i vantaggi dei materiali e dei prodotti a base di amido sono i seguenti:
⑴ Prestazioni simili: ha prestazioni identiche e simili ai tradizionali prodotti in plastica dello stesso tipo;
⑵ Protezione ambientale: le materie plastiche ei prodotti a base di amido hanno il vantaggio di risparmiare risorse petrolifere e ridurre le emissioni di anidride carbonica; le plastiche e i prodotti biodegradabili a base di amido presentano i vantaggi di una completa biodegradazione e compostabilità, nonché i vantaggi di un trattamento innocuo dei rifiuti;
⑶ Sicurezza: i materiali ei prodotti a base di amido non contengono sostanze tossiche e nocive come plastificanti, bisfenolo A e metalli pesanti. I materiali di qualità alimentare soddisfano i requisiti degli standard pertinenti per le materie plastiche per alimenti in patria e all'estero;
⑷ Processo di produzione: non c'è scarico di tre rifiuti nel processo di produzione, che non causerà nuovo inquinamento all'ambiente;
⑸ Costo: i materiali e i prodotti plastici a base biologica a base di amido sono gli stessi dei normali prodotti in plastica derivata dal petrolio. Il costo dei materiali e dei prodotti biodegradabili a base di amido è circa il doppio di quello delle comuni plastiche petrolifere.
Sistema di certificazione
Negli ultimi anni, le prestazioni ambientali dei prodotti a base biologica sono state gradualmente riconosciute in patria e all'estero, il che ha notevolmente ampliato il campo di applicazione dei materiali a base biologica. Il contenuto di biocarburante dei materiali a base biologica è una caratteristica importante diversa dalla plastica ordinaria. La definizione di contenuto di biocarbonio è la percentuale di biocarbonio nel prodotto rispetto al carbonio organico (compresi biocarbonio e carbonio fossile). Poiché il biocarburante è nuovo carbonio e non inquina l'ambiente, ha un buon effetto di protezione ambientale. Gli standard per la rilevazione del contenuto di biocarbonio includono l'americano ASTM D6866-08: metodo di prova per misurare il bio-contenuto di campioni solidi, liquidi e gassosi mediante il metodo di analisi al radiocarbonio e il metodo del contatore a scintillazione liquida per la determinazione di bio-based contenuto in materiali a base biologica in Cina GB / T29649-2013 Poiché gli organismi contemporanei contengono quantità uguali di elementi di carbonio radioattivo, il principio di ASTM D6866 è quello di utilizzare questa caratteristica degli organismi per misurare il contenuto a base biologica di campioni in qualsiasi stato; questo metodo di misurazione può determinare qualsiasi prodotto e organismo biobased. La percentuale esatta di sostanze biologiche o rinnovabili contenute in un prodotto miscelato.
Nel 2009, l'autorevole agenzia di certificazione belga Vincotte ha emesso il primo lotto mondiale di certificati di certificazione di prodotto con certificazione stella OK Biobased del&# 39, che ha effettuato una certificazione di grado autorevole sul contenuto di biocarbonio dei materiali a base biologica, e ha anche fornito una qualità affidabile del prodotto per il mercato dei materiali a base biologica Revisioni di terze parti. OK-Biobased è l'etichetta di protezione ambientale del Belgio&per i prodotti a basse emissioni di carbonio a base biologica. I produttori di plastica a base biologica possono apporre le loro etichette sulla confezione del prodotto o sui prodotti dopo aver ottenuto la certificazione per distinguere i prodotti petrolchimici comuni. Definisce i materiali a base biologica in base al contenuto di biocarburante e valuta la percentuale di contenuto di biocarbonio e il contenuto di carbonio totale. Il suo standard è ASTM D6866, che classifica la classificazione a stelle dei materiali ed è l'autorevole marchio di certificazione dei materiali a base biologica dell'UE. Il logo OK Biobased utilizza un asterisco per distinguere il livello di protezione ambientale del prodotto. Un prodotto certificato ottiene un marchio da 1 stella per dimostrare che il suo prodotto contiene dal 20% al 40% di biochar, da 2 stelle al 40% al 60%, da 3 stelle al 60% all'80% e da 4 stelle a più dell'80% di biocarbonio. . La certificazione OK Biobased di Vincotte&ha lo scopo di aiutare le aziende o i distributori a migliorare la competitività sul mercato dei prodotti rinnovabili e guidare i consumatori a scegliere meglio prodotti rispettosi dell'ambiente.
Per incoraggiare lo sviluppo di materiali e prodotti a base biologica, l'USDA ha implementato un programma di bio-priorità. Il piano prevede due procedure, un piano prioritario per gli appalti pubblici e un piano di etichettatura volontario per i consumatori. Il primo ha incoraggiato lo sviluppo e la creazione di prodotti a base biologica nel 2002, mentre il secondo è stato rilasciato nel 2008. Lo scopo del programma BioPriority è incentivare il consumo di prodotti a base di biomassa negli Stati Uniti. Le agenzie governative federali ei loro appaltatori danno la priorità all'acquisto di prodotti con il più alto contenuto di biomassa. Se il prodotto soddisfa gli standard minimi per il contenuto biobased dell'elenco dei prodotti biobased USDA, qualsiasi fabbrica o distributore può partecipare a questo programma e il marchio di certificazione emesso dall'agenzia può essere apposto sulla confezione del prodotto.
La certificazione internazionale delle plastiche biodegradabili include la certificazione OK Compost in Belgio, la certificazione Compostabile in Germania e la certificazione BPI negli Stati Uniti.
OK Compost è una certificazione compostabile denominata" OK Compost" rilasciato dall'ente di certificazione belga AIB-Vincotte Group dopo essere stato testato secondo lo standard di rilevamento EN13432 o ASTM D6400 per materiali biodegradabili. Lo scopo della certificazione OK Compost è aiutare le aziende o i distributori a migliorare la competitività sul mercato di prodotti completamente degradabili e guidare i consumatori a scegliere meglio prodotti rispettosi dell'ambiente.
La certificazione compostabile è una certificazione di prodotti biodegradabili lanciata da DIN CERTCO, un organismo di certificazione congiunto del TUV Rheinland Group e del Deutsches Institut fr Normun (DIN). Il marchio di certificazione è il" seeding" marchio. La certificazione compostabile può aiutare gli acquirenti a selezionare prodotti da molti fornitori e produttori che controllano rigorosamente la qualità, la sicurezza e la protezione ambientale. Allo stesso tempo, i prodotti con il logo Compostabile indicano che hanno superato con successo il test e la valutazione da parte di un'autorevole organizzazione di terze parti, che aiuta a migliorare i clienti' acquistare fiducia e promuovere efficacemente le vendite dei prodotti. Inoltre, le informazioni rilevanti del titolare del certificato possono essere richieste sul sito web ufficiale di DIN CERTCO per prevenire l'uso improprio o la falsificazione del logo.
BPI è un'abbreviazione di Biodegradable ProductsInsitute. BPI educa produttori, legislatori e consumatori sugli standard scientifici dei materiali degradabili attraverso sistemi di etichettatura compostabili innovativi. Allo stesso tempo, attraverso una serie di procedure per garantire che i prodotti correlati soddisfino i requisiti degli standard sui materiali degradabili.
Il primo lotto di imprese cinesi a Wuhan Huali Environmental Protection che ha ottenuto la certificazione OK Biobased ha già ottenuto la certificazione di prodotto biologico a quattro stelle. Allo stesso tempo, i materiali biodegradabili dell'azienda&hanno ottenuto la certificazione OK Compost e la certificazione Compostabile.
Prospettiva dell'applicazione
Con il graduale spostamento dei consumatori' preferenza per i prodotti in plastica, i materiali rinnovabili e rispettosi dell'ambiente stanno guadagnando popolarità nel mercato. Colpito da questo, la domanda del mercato di bioplastiche è aumentata. Poiché i governi di tutti i paesi attribuiscono importanza alle bioplastiche, si prevede che il valore totale della domanda globale di bioplastiche aumenterà a 5,9 miliardi di dollari nel 2020, equivalente a un tasso di crescita medio annuo del 20%.
Di recente, il parlamento francese ha approvato leggi sulla transizione energetica e la crescita verde. Oltre a ridurre la quota di energia nucleare nella struttura energetica francese, la nuova legge contiene anche proposte legislative relative alle energie rinnovabili e agli imballaggi in plastica. Ad esempio, l'energia rinnovabile crescerà del 40% entro il 2030 e le emissioni di anidride carbonica saranno ridotte del 40% entro il 2030; i sacchetti di imballaggio leggeri utilizzati per confezionare frutta e verdura dovranno essere realizzati con materiali a base biologica a partire dal 1 ° gennaio 2017; Inoltre, anche gli imballaggi in plastica utilizzati per la posta commerciale saranno implementati con gli stessi standard contemporaneamente. L'ultima legislazione del governo francese richiede che le stoviglie usa e getta come piatti, tazze e forchette siano realizzate con materiali a base biologica anziché con materiali a base di petrolio.
Gli analisti di mercato della società di consulenza RnR Market Research hanno recentemente previsto che la domanda globale di bioplastiche aumenterà a un tasso di crescita annuale del 19% nei prossimi quattro anni e la sua domanda di mercato raggiungerà le 950.000 tonnellate nel 2017. L'Europa è il mondo Il più grande mercato di consumo di&per le plastiche a base biologica. Nel 2012, l'uso di materie plastiche a base biologica nella regione ha rappresentato più della metà del totale globale. Il rapporto dell'indagine mostra che i consumatori nei paesi europei sono più inclini a scegliere nuovi prodotti in plastica a base biologica rispetto alle plastiche tradizionali. Pertanto, la regione dovrebbe continuare a guidare l'elenco del consumo di plastica a base biologica. In termini di tipi, le plastiche a base di amido e l'acido polilattico rimarranno le plastiche a base biologica più richieste nei prossimi anni e il loro consumo di mercato rappresenterà oltre il 60% del totale. RnR Market Research ha affermato che negli ultimi anni i paesi hanno emesso restrizioni sulla plastica al fine di aumentare continuamente la supervisione dell'uso delle plastiche tradizionali, il che contribuisce a spingere ulteriormente verso l'alto la tendenza della domanda di plastica a base biologica, in particolare a base di amido.
Nel 2013 il Consiglio di Stato ha emanato il" Piano di sviluppo della bioindustria" (di seguito denominato" Plan"). The" Plan" ha sottolineato che i materiali a base biologica saranno accelerati
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