L'amido è il polimero naturale secondo solo alla cellulosa nel mondo. È ricco di fonti, rinnovabile ed economico. Può essere utilizzato per produrre plastiche a base di amido attraverso una plastificazione modificata. Quale importante categoria di materiali a base biologica, le materie plastiche a base di amido hanno raggiunto con successo la produzione e l'applicazione industriali. La plastica a base di amido è un tipo di prodotto di plastica che è fatto di amido come materia prima principale, modificato e plastificato e quindi miscelato con altri polimeri. È una specie di bioplastica. Le bioplastiche a base di amido possono essere suddivise in materie plastiche a base biologica e materie plastiche biodegradabili.
Le materie plastiche biodegradabili a base di amido sono generalmente miscele di amidi modificati con poliesteri biodegradabili (come PLA / PBAT / PBS / PHA / PPC, ecc.), Che sono completamente biodegradabili, compostabili, ecologici e adatti ai rifiuti. Compostaggio, discarica e altri metodi di trattamento. Le plastiche a base biologica a base di amido sono generalmente una miscela di amido modificato e poliolefine (come PP / PE / PS, ecc.). Il suo significato ambientale è ridurre l'uso di risorse petrolchimiche, ridurre le emissioni di anidride carbonica e i rifiuti sono adatti per l'incenerimento. Entrambi i materiali possono sostituire le tradizionali materie plastiche a base di petrolio e sono ampiamente utilizzati nei materiali di imballaggio in plastica, materiali antiurto, pellicole di plastica e sacchetti di plastica, stoviglie usa e getta, contenitori per alimenti, giocattoli e simili.
Modifica dei principi di processo
L'amido è un polimero naturale ad alto peso molecolare con una grande quantità di gruppi ossidrilici nella sua molecola (strutture molecolari II e III), quindi l'interazione tra le macromolecole di amido è forte, il che rende difficile il processo di fusione dell'amido originale ed è condiviso con altri polimeri . Anche la compatibilità con altri polimeri nel processo di miscelazione è scarsa. Ma questi gruppi ossidrilici possono farlo
Sono sufficienti reazioni chimiche come esterificazione, eterificazione, innesto e reticolazione. Queste reazioni chimiche sono usate per modificare chimicamente l'amido per ridurre il gruppo ossidrilico 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
Al fine di modificare l'idrofilia dell'amido in idrofobicità, il gruppo ossidrilico sulla molecola di amido viene esterificato e transesterificato con un acido grasso, un estere di acido grasso o simili per formare un estere di amido.
2, reazione di reticolazione
Al fine di aumentare la resistenza e la resistenza al calore del materiale in amido, l'amido è reticolato con un composto avente due o più gruppi funzionali (come un acido polibasico, ecc.) Per causare una reticolazione moderata dell'amido.
3, mescolando e riformando l'innovazione indipendente dalla copolimerizzazione
La maggior parte delle materie plastiche dell'amido viene preparata mescolando e mescolando l'amido con altri materiali polimerici. Il prodotto risultante ha una compatibilità limitata a causa della scarsa compatibilità e dell'uso limitato. Le materie plastiche a base di amido copolimerizzano anche l'amido durante il processo di modifica dell'amido per ottenere un copolimero ad innesto di amido e altri polimeri, migliorando così la compatibilità dell'amido con altri materiali polimerici. Attraverso la modifica chimica, la modifica dell'amido è stata realizzata: l'idrofilia è stata cambiata in idrofobicità; la sensibilità al calore è stata cambiata in resistenza alla temperatura; la durezza e la fragilità sono state cambiate in plasticità. Questa modifica risolve il problema mondiale della modifica dell'amido e costituisce una buona base per la successiva elaborazione.
Editor dello stato di sviluppo
La bioplastica a base di amido ha una storia di 30 anni di ricerca e sviluppo. È una plastica biodegradabile con la più lunga storia di ricerca, 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 masterbatch in lega di plastica degradabile di materie plastiche completamente biodegradabili o solubili, è stata valutata la miscelazione di amido e resina biodegradabile. Tra questi, il più riuscito è il “MaterBi” di Novamont, Italia, che è una lega di plastica polimerica a struttura di rete compenetrante composta da amido modificato e alcool polivinilico modificato. Ha buone proprietà di elaborazione, proprietà di elaborazione secondarie e meccanica. Prestazioni ed eccellente biodegradabilità. Inoltre, "Vinex" sviluppato da Air Product & Chemical Company degli Stati Uniti è una resina a base di alcool polivinilico con un basso grado di polimerizzazione, solubilità in acqua, processabilità termoplastica e biodegradabilità, che ha ricevuto grande attenzione negli ultimi anni.
Negli ultimi anni, i paesi hanno generalmente spostato la loro attenzione nella ricerca sulle materie plastiche che aumentano il più possibile il contenuto di amido 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. Il materiale biodegradabile "Novon" prodotto da Warner-Lambert negli Stati Uniti ha un contenuto di amido di oltre il 90%. La giapponese Corn Company e il Michigan Institute of Production Technology hanno sviluppato congiuntamente un materiale ad alto contenuto di amido che presenta il vantaggio di un'elevata resistenza all'acqua. Inoltre, Sumitomo Corporation in Giappone e Ferrizz in Italia hanno anche annunciato di aver studiato con successo la plastica a base di amido con un contenuto di amido del 90%. Nella produzione di amido termoplastico per la produzione di materie plastiche biodegradabili, istituti di ricerca come il German Batekke Institute, la American Warner-Lambert Company e la Swiss University hanno fatto grandi progressi. L'Australian National Centre for Food Processing and Packaging Science ha introdotto un materiale termoplastico a base di amido con buona fluidità, duttilità e rilascio di muffa. Il prodotto è morbido, trasparente, ad alta resistenza e ha un tasso di degrado controllabile. Può essere utilizzato per realizzare film e alimenti agricoli. Film per imballaggio e altri prodotti.
La plastica cinese dell'amido fu sviluppata per la prima volta dall'Istituto di Chimica Applicata dell'Accademia delle Scienze del Jiangxi alla fine degli anni '80. Secondo statistiche incomplete, vi sono più di 60 istituti di istruzione superiore, istituti di ricerca e imprese che partecipano alla ricerca. La Cina sta progressivamente riducendo il divario con i paesi sviluppati stranieri nella ricerca e sviluppo di materie plastiche a base di amido. Allo stato attuale, le principali imprese manifatturiere di materiali e prodotti a base di amido e lo status quo sono i seguenti: Wuhan 40.000 tonnellate / anno stupende, si sta preparando a 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 10.000 tonnellate / anno;
L'amido viene modificato e plastificato con metodi chimici e l'amido modificato presenta tre caratteristiche principali: 1. Idrofobicità. L'amido è completamente idrofobo dopo la modifica chimica e il suo contenuto di umidità è <1%, che="" ha="" una="" buona="" compatibilità="" con="" altri="" materiali="" polimerici=""> 2, resistenza alla temperatura. L'amido modificato può resistere a una temperatura elevata di 230 ° C durante la lavorazione termoplastica senza ingiallimento o decomposizione. 3. Termoplastico. L'amido modificato può essere trattato termoplasticamente su apparecchiature per la lavorazione della plastica. Le materie plastiche a base di amido prodotte dall'azienda sono divise in due serie: a base biologica e biodegradabile. Sono divisi in materiali in film soffiato, materie plastiche a iniezione, materiali in fogli e materiali schiumogeni secondo diverse tecniche di lavorazione. Possono essere utilizzati in applicazioni industriali e farmaceutiche anziché nelle normali materie plastiche petrolchimiche. Imballaggio di alimenti, elettrodomestici e altri prodotti, utensili da cucina, giocattoli e piantagione di fiori. In tal modo, viene risparmiata una grande quantità di risorse petrolifere, le emissioni di anidride carbonica vengono ridotte, i rifiuti vengono trattati in modo innocuo e vengono promossi lo sviluppo agricolo e il reddito degli agricoltori e lo sviluppo dell'economia circolare.
Modifica dei vantaggi del prodotto
Rispetto ai tradizionali prodotti in plastica, i vantaggi dei materiali e dei prodotti a base di amido sono i seguenti:
(1) Prestazioni simili: ha le stesse e simili prestazioni dei prodotti in plastica tradizionali dello stesso tipo;
(2) Protezione dell'ambiente: le materie plastiche e i prodotti a base di amido a base biologica hanno i vantaggi di risparmiare risorse di petrolio e ridurre le emissioni di biossido di carbonio; Le materie plastiche e i prodotti biodegradabili a base di amido presentano i vantaggi di una completa biodegradazione, compostabilità e smaltimento innocuo dei rifiuti;
(3) Sicurezza: i materiali e i prodotti a base di amido non contengono sostanze tossiche e nocive come plastificanti, bisfenolo A e metalli pesanti. I materiali per uso alimentare soddisfano gli standard pertinenti per le materie plastiche per uso alimentare in patria e all'estero;
(4) Processo di produzione: non vi è scarico dei rifiuti nel processo di produzione, che non causerà un nuovo inquinamento per l'ambiente;
(5) Costo: i materiali e i prodotti in plastica a base di amido sono gli stessi dei normali prodotti in plastica di petrolio. Il costo dei materiali e prodotti biodegradabili a base di amido è circa il doppio di quello delle normali materie plastiche petrolifere.
Modifica del sistema di certificazione
Negli ultimi anni, le prestazioni ambientali dei prodotti a base biologica sono state gradualmente riconosciute in patria e all'estero e i campi di applicazione dei materiali a base biologica sono stati notevolmente ampliati. Il contenuto di carbonio biologico dei materiali a base biologica è una caratteristica importante che li distingue dalla plastica ordinaria. Il contenuto di bio-carbonio è definito come la percentuale di biochar nel carbonio organico (compresi biochar e carbonio fossile) nei prodotti. Poiché il bio-carbonio è un nuovo carbonio, non inquina l'ambiente, quindi ha un buon effetto ambientale. Gli standard di rilevamento del contenuto di bio-carbonio includono ASTM D6866-08: metodo di prova per determinare il contenuto biologico di campioni solidi, liquidi e gassosi mediante analisi al radiocarbonio e il metodo del contatore di liquido-flash per la determinazione del contenuto basato su bio in cinese GB / T29649-2013 materiali a base biologica. Poiché gli organismi contemporanei contengono uguali quantità di carbonio radioattivo, il principio di ASTM D6866 è di misurare il contenuto biobased del campione in qualsiasi stato mediante questa proprietà dell'organismo; questo metodo può essere utilizzato per determinare eventuali prodotti e organismi a base biologica. La percentuale esatta di materiale biobased o rinnovabile contenuto nella miscela di base.
La certificazione di livello autorevole del contenuto di biossido di carbonio dei materiali a base biologica e fornisce anche una qualità del prodotto affidabile per il mercato dei materiali a base biologica. Valutazione di terze parti. OK-Biobased è l'etichetta ambientale belga per i prodotti a basso contenuto di carbonio a base biologica. I produttori di materie plastiche a base biologica possono certificare le loro etichette sulla confezione o sui prodotti per differenziarli dai normali prodotti petrolchimici. Definisce materiali a base biologica basati sul contenuto di carbonio biologico e li valuta come percentuale del contenuto di carbonio biologico e contenuto totale di carbonio. Lo standard è ASTM D6866, che è una distinzione basata su stelle tra i materiali ed è il marchio di certificazione dei materiali bio-autorevoli dell'UE. Il logo OK Biobased utilizza un asterisco per distinguere la classificazione ambientale del prodotto. Un prodotto certificato ha un marchio a 1 stella per dimostrare che il suo prodotto contiene dal 20% al 40% di biochar, 2 stelle sono dal 40% al 60%, 3 stelle sono dal 60% all'80% e 4 stelle sono oltre l'80% bio- contenuto di carbonio. Prodotto. La certificazione OK Biobased di Vincotte mira ad aiutare le aziende o i distributori a migliorare la competitività del mercato dei prodotti rinnovabili e guidare i consumatori a scegliere meglio i prodotti ecologici.
Per incoraggiare lo sviluppo di materiali e prodotti a base biologica, il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti ha implementato un programma di priorità biologica. Il programma prevede due programmi, un piano prioritario per gli appalti pubblici e un programma di identificazione volontaria per i consumatori. Il primo era nel 2002 per incoraggiare lo sviluppo di prodotti a base biologica, mentre il secondo è stato rilasciato nel 2008. Lo scopo del programma Bio-Priorità è di stimolare il consumo di prodotti a base di biomassa negli Stati Uniti. Le agenzie del governo federale e i loro appaltatori danno la priorità all'acquisto di prodotti con il più alto contenuto di biomassa. Se il prodotto soddisfa gli standard minimi per i contenuti a base biologica nell'elenco dei prodotti a base biologica del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, qualsiasi fabbrica o distributore può partecipare al programma e l'etichetta del certificato rilasciata dall'agenzia può essere apposta sulla confezione del prodotto.
OK Compost è un certificato compostabile chiamato "OK Compost" emesso dall'ente di certificazione belga AIB-Vincotte Group dopo il test secondo lo standard di prova per materiali biodegradabili EN13432 o ASTM D6400. OK La certificazione del compost ha lo scopo di aiutare le aziende o i distributori a migliorare la competitività del mercato dei prodotti completamente degradabili e guidare i consumatori a scegliere meglio i prodotti ecologici.
La certificazione compostabile è la certificazione di prodotti biodegradabili da parte di DIN CERTCO, un organismo di certificazione congiunto di TUV Rheinland Group e Deutsches Institut fr Normun (DIN). L'ID di autenticazione è il logo "seeding". La certificazione compostabile aiuta gli acquirenti a selezionare prodotti da una vasta gamma di fornitori e produttori per qualità, sicurezza e protezione ambientale. Allo stesso tempo, i prodotti con il logo Compostable indicano che hanno superato con successo i test e la valutazione di un'organizzazione autorevole di terze parti, che aiuta a migliorare la sicurezza degli acquisti del cliente e a promuovere efficacemente le vendite dei prodotti. E le informazioni pertinenti del titolare possono essere richieste sul sito Web ufficiale di DIN CERTCO per prevenire abusi o contraffazioni del logo.
BPI è un'abbreviazione di Biodegradable ProductsInsitute. BPI educa produttori, legislatori e consumatori sugli standard scientifici per i materiali degradabili attraverso un innovativo programma di etichettatura compostabile. Allo stesso tempo, sono in atto una serie di procedure per garantire che i prodotti pertinenti soddisfino i requisiti delle norme per i materiali degradabili.
Il primo lotto di aziende cinesi che hanno ricevuto la certificazione OK Biobased a Wuhan, in Cina, hanno ottenuto la certificazione a quattro stelle di prodotti biologici. Allo stesso tempo, i materiali biodegradabili dell'azienda hanno ricevuto la certificazione OK Compost e la certificazione compostabile.
Modifica in primo piano dell'applicazione
Con il graduale spostamento delle preferenze dei consumatori per i prodotti in plastica, i materiali rinnovabili ecocompatibili si stanno riscaldando sul mercato. Interessato da ciò, la domanda di mercato delle materie plastiche a base biologica è aumentata. Con l'accento sulla bioplastica da parte dei governi, il valore totale della domanda globale di bioplastiche dovrebbe aumentare a $ 5,9 miliardi entro il 2020, il che equivale 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 nel mix energetico francese, la nuova legge include anche una consulenza legislativa relativa alle energie rinnovabili e agli imballaggi in plastica. Ad esempio, l'energia rinnovabile aumenterà del 40% entro il 2030 e le emissioni di anidride carbonica del 40% entro il 2030; a partire dal 1 ° gennaio 2017, i sacchetti per l'imballaggio leggero per l'imballaggio di frutta e verdura saranno realizzati con materiali a base biologica; Inoltre, gli imballaggi in plastica per la posta commerciale saranno eseguiti contemporaneamente e con gli stessi standard. La più recente legislazione del governo francese richiede che le stoviglie usa e getta come piatti e forchette debbano essere realizzate con materiali a base biologica anziché a base di petrolio.
Gli analisti di mercato della consulenza di ricerca di mercato di RnR hanno previsto che la domanda globale di materie plastiche a base biologica aumenterà del 19% nei prossimi quattro anni e che la sua domanda di mercato raggiungerà 950.000 tonnellate nel 2017. L'Europa è il più grande mercato al consumo mondiale di bio-base plastiche. Nel 2012, l'uso di materie plastiche a base biologica nella regione rappresentava oltre la metà del totale globale. Secondo il rapporto dell'indagine, i consumatori in Europa sono più propensi a scegliere nuovi prodotti di plastica a base biologica rispetto alla plastica tradizionale. Pertanto, la regione dovrebbe continuare a guidare le classifiche di consumo di materie plastiche a base biologica. In termini di tipi, le materie plastiche a base di amido e l'acido polilattico sono ancora le materie plastiche a base bio più esigenti nei prossimi anni e il loro consumo sul mercato rappresenterà oltre il 60% del totale. Secondo la RnR Market Research, negli ultimi anni, i paesi hanno introdotto restrizioni sulla plastica e continuano ad aumentare la supervisione dell'uso della plastica tradizionale, che contribuirà a spingere ulteriormente la domanda di materie plastiche a base biologica, in particolare a base di amido.
Nel 2013, il Consiglio di Stato ha promulgato il "Piano di sviluppo della bioindustria" (di seguito denominato "Pianificazione"), che ha dichiarato che accelererà l'industrializzazione e la promozione di materiali a base biologica, sostanze chimiche a base biologica e fermentazione di nuovo tipo prodotti e stabilirà anche prodotti a base biologica. Il meccanismo di certificazione per studiare e formulare incentivi di mercato per il consumo di prodotti a base biologica e il sistema di distribuzione delle materie prime agricole al settore industriale.
Offriamo film biodegradabile e sacchetto PVA brevettati, tutti i prodotti sono realizzati con attrezzature di colata, è diverso dai tradizionali prodotti di soffiaggio, tutti i prodotti di soffiaggio non sono completamente biodegradabili. Siamo in grado di produrre pellicole e borse pva in pieno trasparente e vari colori. e il film PVA è più liscio rispetto ai tradizionali prodotti per soffiaggio.
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