Plastiche a base di amido
Le materie plastiche a base di amido utilizzano reazioni chimiche per modificare chimicamente l'amido per ridurre i gruppi idrossili di amido e cambiare la sua struttura originale, cambiando così le proprietà corrispondenti dell'amido e trasformando l'amido nativo in amido termoplastico.
Sfondo R & D
L'amido è un polimero naturale la cui produzione è seconda solo alla cellulosa sulla terra. È ricco di fonti, rinnovabili e di basso prezzo. Può essere utilizzato per produrre plastiche a base di amido attraverso la modifica e la plasticizzazione. Come un'importante categoria di materiali bio-based, la plastica a base di amido ha realizzato con successo la produzione e l'applicazione industrializzate. La plastica a base di amido è una sorta di prodotto plastico fatto di amido come materia prima principale, modificato e plasticizzato e poi miscelato con altri polimeri. È una specie di bioplastica. Le bioplastiche a base di amido possono essere suddivise in due categorie: plastica a base di bio 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, ecologico e adatto per i rifiuti Compost, discarica e altri metodi di trattamento. Le materie plastiche bio-based basate sull'amido sono generalmente una miscela di amido modificato e poliolefini (come PP/PE/PS, ecc.). Il suo significato di protezione ambientale risiede nel ridurre l'uso delle risorse petrolchimiche e ridurre le emissioni di biossido di carbonio, e gli sprechi sono adatti per l'incenerimento. Entrambi questi materiali possono sostituire le tradizionali materie plastiche a base di petrolio e sono ampiamente utilizzati in materiali di imballaggio in plastica, materiali antiocistici, pellicole di plastica e sacchetti di plastica, stoviglie usa e getta, contenitori per alimenti, giocattoli, ecc.
Principio di processo
L'amido è una sorta di polimero molecolare naturale ad alta velocità. La sua molecola contiene un sacco di gruppi idrossili (la struttura molecolare è II e III). Pertanto, l'interazione tra macromolecole di amido è molto forte, il che rende difficile per l'amido originale fondere la lavorazione, ed è in co-polimerizzazione con altri polimeri. Anche la compatibilità con altri polimeri durante la miscelazione è scarsa. Tuttavia, questi gruppi idrossili possono subire reazioni chimiche come l'esterificazione, l'eterificazione, l'innesto e il collegamento incrociato. Queste reazioni chimiche vengono utilizzate per modificare chimicamente l'amido, ridurre i gruppi idrossili dell'amido, cambiare la sua struttura originale, cambiando così le proprietà corrispondenti dell'amido e trasformando l'amido originale in un amido termoplastico.
1. Reazione di esterificazione, transesterificazione o eterificazione
Al fine di cambiare l'idrofilia dell'amido in idrofobicità, i gruppi idrossili sulla molecola di amido sono esterificati e transesterificati con acidi grassi, esteri di acidi grassi, ecc., per formare esteri di amido.
2. Reazione di collegamento incrociato
Al fine di migliorare la resistenza alla resistenza e al calore dei materiali di amido, l'amido è collegato incrociato con composti con due o più gruppi funzionali (come gli acidi polibasicici, ecc.), in modo che l'amido sia opportunamente incrociato.
3. Innovazione indipendente della miscelazione e della co-raccolta
La maggior parte delle materie plastiche di amido sono preparate riempiendo e mescolando amido con altri materiali polimerici. I prodotti ottenuti in questo modo hanno scarsa compatibilità e bassa resistenza, e la loro gamma di applicazioni è limitata. Nella plastica a base di amido, l'amido viene copolimerizzato nel processo di modifica dell'amido per ottenere copolimeri di amido e altri polimeri, migliorando così la compatibilità dell'amido con altri materiali polimerici. Attraverso la modifica chimica, sono state realizzate tre modifiche dell'amido: l'idrofilia è cambiata in idrofobicità; la sensibilità al calore è cambiata in resistenza alla temperatura; durezza e fragilità cambiato in plasticità. Questa modifica risolve il problema mondiale della modifica dell'amido e pone una buona base per la successiva elaborazione.
stato del processo
Le bioplastiche a base di amido hanno una storia di ricerca e sviluppo di 30 anni. Si tratta di una plastica biodegradabile con la più lunga storia di ricerca e sviluppo, la tecnologia più matura, la più grande scala di industrializzazione e la più alta quota di mercato. All'inizio degli anni '80, la ricerca e lo sviluppo di amidi modificati e lotti di decantazione in lega di plastica degradabili che possono essere plastiche completamente biodegradabili o solubili, e la miscelazione di amido e resine biodegradabili ha ricevuto attenzione. Tra questi, il più riuscito è "MaterBi" da Novamont, Italia. Si tratta di una struttura di rete interpenetrating lega di plastica polimerica composta da amido modificato e alcool polivinile modificato. Ha buone proprietà di elaborazione, proprietà di elaborazione secondarie e proprietà meccaniche. Prestazioni e eccellente biodegradabilità. Inoltre, il "Vinex" sviluppato da Air Product & Chemical negli Stati Uniti è una resina a base di alcool polivinile con un basso grado di polimerizzazione. Ha solubilità dell'acqua, elaborabilità termoplastica e biodegradabilità, e ha ricevuto grande attenzione negli ultimi anni.
Negli ultimi anni, vari paesi hanno generalmente spostato la loro attenzione alla ricerca sulla plastica con il maggior contenuto possibile di amido, e hanno sviluppato alcuni materiali completamente degradabili con prestazioni eccellenti, e hanno anche ottenuto prodotti di amido puro senza polimeri sintetici, vale a dire amido termoplastico. Il materiale biodegradabile "Novon" prodotto dalla Warner-Lambert Company degli Stati Uniti ha un contenuto di amido superiore al 90%; la Japanese Corn Company e il Michigan Production Technology Research Institute hanno sviluppato congiuntamente un materiale ad alto contenuto di amido, che ha i vantaggi di una forte resistenza all'acqua Inoltre, la giapponese Sumitomo Corporation, la Ferrizz Corporation italiana, ecc. ha anche annunciato di aver studiato con successo la plastica all-starch con il 90% di contenuto di amido. Istituti di ricerca come il Batekke Research Institute tedesco, la Warner-Lambert Company degli Stati Uniti e le università svizzere hanno tutti compiuto grandi progressi nella conversione dell'amido in amido termoplastico per la produzione di plastica biodegradabile. L'Australian National Food Processing and Packaging Science Center ha lanciato una termoplastica a amido completo, che ha una buona fluidità, ducilabilità, rilascio di muffe, morbido, trasparente, ad alta resistenza e tasso di degradazione controllabile. Può essere utilizzato per fare film agricoli e cibo. Pellicola di imballaggio e altri prodotti.
L'amido viene modificato e plasticizzato con metodi chimici, e l'amido modificato ottenuto ha tre caratteristiche: 1. Idrofobicità. L'amido è completamente idrofobico dopo la modifica chimica, e il contenuto di umidità è<1%, which="" has="" good="" compatibility="" with="" other="" synthetic="" polymer="" materials.="" 2.="" temperature="" resistance.="" modified="" starch="" can="" withstand="" a="" high="" temperature="" of="" 230="" ℃="" during="" the="" thermoplastic="" processing="" without="" turning="" yellow="" or="" decomposing.="" 3.="" thermoplasticity.="" modified="" starch="" can="" be="" thermoplastic="" processed="" on="" plastic="" processing="" equipment.="" the="" starch-based="" plastics="" produced="" by="" the="" company="" are="" divided="" into="" two="" series:="" bio-based="" and="" biodegradable.="" according="" to="" different="" processing="" techniques,="" they="" are="" divided="" into="" blown="" film="" materials,="" injection="" molding="" materials,="" sheet="" materials="" and="" foam="" materials.="" they="" can="" replace="" ordinary="" petrochemical="" plastics="" and="" are="" widely="" used="" in="" industry,="" medicine,="" packaging="" of="" food,="" electrical="" appliances="" and="" other="" products,="" tableware,="" kitchenware,="" toys,="" and="" flower="" planting.="" in="" this="" way,="" a="" large="" amount="" of="" oil="" resources="" are="" saved,="" carbon="" dioxide="" emissions="" are="" reduced,="" and="" the="" harmless="" treatment="" of="" garbage="" is="" realized.="" it="" is="" also="" conducive="" to="" promoting="" agricultural="" development="" and="" farmers'="" income,="" and="" promoting="" the="" vigorous="" development="" of="" circular="">
È stato riferito il 12 luglio 2018 che Yu Long ha sviluppato e industrializzato con successo l'intero materiale biodegradabile dell'amido per la prima volta al mondo.
Vantaggi del prodotto
Rispetto ai prodotti in plastica tradizionali, i vantaggi dei materiali e dei prodotti a base di amido sono mostrati nei seguenti aspetti:
(1) Prestazioni simili: ha prestazioni uguali e simili dei prodotti in plastica tradizionali dello stesso tipo;
(2)Protezione ambientale: le materie plastiche e i prodotti a base di stelle e staffa hanno i vantaggi di risparmiare risorse petrolifere e ridurre le emissioni di biossido di carbonio; le materie plastiche e i prodotti biodegradabili a base di amido hanno il vantaggio di essere completamente biodegradabili, compostabili e di realizzare il trattamento innocuo dei rifiuti;
(3) Sicurezza: i materiali e i prodotti a base di amido non contengono plasaluzionisti, bisfenolo A, metalli pesanti e altre sostanze tossiche e nocive. I materiali di qualità alimentare soddisfano i requisiti delle pertinenti norme di plastica alimentare nazionale ed estera;
(4)Processo di produzione: non vengono scaricati tre rifiuti durante il processo di produzione e non si verifica alcun nuovo inquinamento per l'ambiente;
(5)Costo: i materiali e i prodotti plastici a base di amido sono gli stessi dei normali prodotti in plastica petrolifera e il costo dei materiali e dei prodotti biodegradabili a base di amido è circa il doppio di quello delle normali plastiche petrolifere.
Prospettive di applicazione
Con il graduale cambiamento nella preferenza dei consumatori per i prodotti in plastica, i materiali rinnovabili rispettosi dell'ambiente sono diventati sempre più popolari sul mercato. Colpita da ciò, la domanda di materie plastiche bio-based è aumentata. Con l'enfasi posta sui bioplastici da parte dei governi, il valore totale della domanda globale di bioplastiche dovrebbe aumentare a 5,9 miliardi di dollari nel 2020, pari a un tasso medio annuo di crescita del 20%.
Recentemente, il Parlamento francese ha approvato leggi sulla transizione energetica e sulla crescita verde. Oltre a ridurre la percentuale 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, le energie rinnovabili aumenteranno del 40% entro il 2030 e le emissioni di biossido di carbonio saranno ridotte del 40% entro il 2030; i sacchetti di imballaggio leggeri utilizzati per l'imballaggio di frutta e verdura dovranno essere realizzati con materiali a base biologica a partire dal 1 gennaio 2017; Inoltre, gli imballaggi in plastica utilizzati per la posta commerciale saranno implementati con gli stessi standard allo stesso tempo. L'ultima legislazione del governo francese prevede che le stoviglie usa e getta come piatti, tazze e forchette siano fatte di materie prime a base bio anziché di materie prime a base di petrolio.
Gli analisti di mercato di RnR Market Research hanno recentemente previsto che la domanda globale di materie plastiche bio-based 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 più grande mercato di consumo al mondo per le materie plastiche a base di bio. Nel 2012, l'uso di materie plastiche bio-based in questa regione ha totalmente totalmente totalmente. La relazione dell'indagine mostra che, rispetto alla plastica tradizionale, i consumatori dei paesi europei sono più inclini a scegliere nuovi prodotti in plastica a base di bio. Pertanto, si prevede che la regione continuerà a guidare la classifica dei consumi di plastica a base di bio. In termini di tipi, la plastica a base di amido e l'acido polilattico saranno ancora le materie plastiche bio-based più richieste nei prossimi anni, e il loro consumo di mercato sarà superiore al 60% del totale. RnR Market Research ha detto che negli ultimi anni, vari paesi hanno successivamente emesso restrizioni di plastica e continuamente aumentato la supervisione dell'uso della plastica tradizionale, che è favorevole a rafforzare ulteriormente la domanda di plastica a base di bio, in particolare la plastica a base di amido.
Nel 2013, il Consiglio di Stato ha emesso il "Piano di sviluppo bio-industriale" (qui di seguito indicato come il "Piano"). Il "Piano" ha sottolineato che l'industrializzazione, la promozione e l'applicazione di materiali bio-based, prodotti chimici bio-based e nuovi prodotti di fermentazione saranno accelerati, e saranno istituiti anche prodotti a base di bio. Meccanismo di certificazione, ricerca e sviluppo del consumo di prodotti bio-based
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