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11 月23 日
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
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
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https://www.360docs.net/doc/2c5486792.html,warnce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
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, PV A, 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
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(SEV A-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
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, PV A, 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
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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淀粉基生物降解塑料的应用研究进展
淀粉精细化学品 淀粉基生物降解塑料的应用研究进展 班级：2010级高分子材料与工程（2）班 姓名：郭艳艳 学号：P102014327 时间：2012-10-22 淀粉基生物降解塑料的应用研究进展 摘要：本文介绍了淀粉的结构和性能，淀粉基塑料的分类，阐述了其降解机理，重点综述了的生物降解材料的应用情况及研究进展概况，并在使用材料出现的问题的基础上提出淀粉基降解塑料的发展趋势。 关键词：淀粉基，降解塑料，生物降解 以淀粉为原料的塑料是具有广泛应用前景的生物可降解材料,它具有来源丰富,价格低廉,可重复再生,易生物降解以及阻氧性能好等优点, 因此用该材料加工的产品不仅是传统一次性塑料制品的极好替代品,同时也是二十一世纪的新型绿色包装材料,将引发包装行业的一次绿色革命。同时,淀粉基生物降解塑料可缓解普通塑料带来的“白色污染“问题,对于保护人类环境,促进人与自然的和谐统一,推动绿色“GDP”增长具有重要意义,符合国家可持续发展战略。 1 淀粉的结构及性能 淀粉分子式为(C6H10O5)n，结构式: 图1.1 天然淀粉是以内部有结晶结构的小颗粒状态存在的，其分子结构有直链和支链两种。对于不同的植物品种，其淀粉颗粒的形状，大小以及直链淀粉和支链淀粉含量的比例都各不同。淀粉颗粒的粒径大都在15~ 100μm。直链淀粉是由α-1，4葡萄糖苷键连接的线性葡聚糖聚合物，相对分子质量为(20～200)×104 ，而支链淀粉是由α-1，4 和α-1，6 糖苷键连接的具有分支结构的葡聚糖聚合物，相对分子质量为(100～400)×106。 天然淀粉分子间存在氢键，溶解性很差，亲水但并不易溶于水。加热时没有熔融过程，300℃以上分解。然而淀粉可以在一定条件下通过物理过程破坏氢键变成凝胶化淀粉或解体淀粉。这种状态的淀粉结晶结构被破坏，分子变得无序化。有两种途径可以使淀粉失去结晶性：一是使淀粉在含水＞90%的条件下加热，至60-70℃时淀粉颗粒首先溶胀，而后达到90℃以上时淀粉颗粒消失而凝胶化。二是在水含量＜28%的条件下将淀粉在密封状态下加热，塑炼挤出。这种淀粉和天然淀粉颗粒不同，加热可塑，称为热塑性淀粉，这种淀粉可制备淀粉塑料，同时实验研究表明，直链淀粉更适合制备塑料制品，且机械性能优良。 2 淀粉基塑料的分类 2.1 填充型淀粉基塑料 填充型淀粉塑料又称生物破坏性塑料，其制造工艺是在通用塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂，然后加工成型，此类产品淀粉含量都不是很高，淀粉含量不超过30%，这是因为淀粉和塑料树脂的极性相差较大,相互黏结性差，增加淀粉含量会造成拉伸强度和断裂伸
淀粉基可降解一次性餐具市场分析
玉米淀粉基降解制品项目可行性研究报告 1.玉米淀粉基降解餐具产品概述： 1.1诠释含义 玉米淀粉基降解环保餐具，是采用天然玉米淀粉及植物纤维为基料，辅之以生物聚酯、多元醇等物质加工而成，其淀粉含量最高可达80%，在土壤和自然环境下可以自然降解，对环境无污染、无破害。节约了石油等不可再生资源，是目前餐饮市场上普遍使用却饱受争议的“消毒餐具”的理想替代品。 1.2优点 1、可降解：在自然界（光和土壤）中具有可自然降解的特性。 2、强度好：可满足消费者使用需求。 3、不渗漏：密封性能好，不渗漏。 4、无异味：以玉米淀粉为原料，产品带有淡淡的爆米花清香。 5、耐温性：可耐高温150℃、低温-40℃，在微波炉和冰箱中亦可放心 使用。 6、抗油脂性：能够耐受食物中的大量油脂。 1.3优势（淀粉的、降解的、环保的、健康的、低碳的） 1、淀粉的——原料天然：以天然玉米淀粉为原料，可持续供应，使天然资源重复使用，循环不息。 2、降解的——安全可降解：原料为天然高分子化合物，能在自然环境下实现降解。 3、环保的——绿色环保：产品使用后在自然环境中能快速被微生物降解，成为植物养料，真正做到源于自然，还于自然，有效解决白色污染带来的环境破坏。 4、健康的——无毒害性：原料天然，生产过程无菌生产，消毒检验严格，产品降解后不会对土壤及空气产生毒害，无二次污染的危害。
5、低碳的——替代性强：可替代以石油为原料的塑料制品和以木材为原料的纸制品。 1.4玉米淀粉基降解制品工艺流程及生产资料 后见附件一、附件二、附件三 1.5建设项目的目的及意义 二十世纪初时，石油和化学工业的迅速发展，塑料以其良好的热性能和化学的稳定性，作为一类新型的材料，浩浩荡荡地进入了人类社会的生活中，给人类社会的工业生产和生活带来了许多方便，其使用价值也得到了广泛的认可，这是积极的方面，但也给人类社会带来了许多负面的影响，特别是人类生活中一次性使用塑料制品（如：农用地膜、餐盒、各种包装袋、饮料杯、防震材料等）。在完成其使用功能后即被丢弃，而其回收利用率很低，大量废弃塑料只能够采取焚烧、填埋、倾倒的简单方式进行处理，从而对自然环境和生态环境造成了严重的污染和破坏，是形成全球变暖，破坏生态的一大公害。国际上称这新的污染源为“白色污染”。 “白色污染”在生活环境中，多次水灾是由于塑料废弃物堵塞了涵洞造成严重的经济损失；废弃塑料通过焚烧之后释放出大量的二恶因及残留的氯化物、重金属离子等有害物质，台湾的大众称之为世纪毒气，严重地危害着人类和生物的生存和繁衍；通过填埋处理，塑料膜需百年后才能分解，隔断了土壤与植物毛细根系的相依相容性，不但阻断了植物根系对低水份、营养的吸收，同时使得植物的根系扎不下去，造成禾苗“吊死”现象。 基于上述多年以来给生态环境造成的危害，许多国家都纷纷把治理“白色污染”当作国策来抓：美国35个州、欧共体以及日本、韩国、新加坡等发达国家相继制定了法规；中国也于1996年4月1日正式颁布了具有划时代意义的《固体废弃物污染环境管理法》；中国七个部委联合发出《通告》，要求从2000年起至年底之前，彻底清除一次性发泡聚苯乙烯（EPS）餐具的生产、销售和使用，以降解塑料制品替代；台湾从2002年起实施禁用购物用塑料袋及塑料类免洗餐具，欧盟各国从2006年5月1日开始对含塑料类包装货物征收货物总值的7％环保税。 随着国际石油资源的日益紧缺，油价不断高涨，节约石油资源、保护能源是当今国际社会和各国政府的重点关注的热点也是摆在各国政府重要议程而本项目的主要原材料是玉米淀粉，是取之不尽的可循环资源，既节约石油资源，保护生态平衡又提高农副产品付加值增加农民的收入。 综上所述足以证明全世界各国各地区政府对日常生活中一次性塑料制品所造成的危害充分重视。纷纷列入政府的重要议事日程中，彻底清除的决心扰然可
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国内生物基材料的现状及发展
国内生物基材料的现状及发展 姓名：吕远 班级：生工A1101 学号：2011018099 摘要：随着人们对气候变化和化石资源枯竭等问题的关注，低碳、环保，可持续的经济发展模式日益为世界各国政府所重视。将可再生的原料转化为生物高分子材料或者单体，进而开发各种产品，获得环境友好的功能性材料，能够降低碳排放，缓解石油危机，已经成为全球研究的热点领域。本文将对我国生物基材料的现状以及未来发展做出阐明。 生物基材料是指利用可再生生物质，包括农作物、树木和其它植物及其残体和内含物为原料，通过生物、化学以及物理等手段制造的一类新型材料。主要包括生物塑料、生物基平台化合物、生物质功能高分子材料、功能糖产品、木基工程材料等产品，具有绿色、环境友好、原料可再生以及可生物降解的特性。 新材料产业是我国战略性新兴产业主要内容。利用丰富的农林生物质资源，开发环境友好和可循环利用的生物基材料，最大限度地替代塑料、钢材、水泥等材料，是国际新材料产业发展的重要方向。新世纪以来，生物基材料受到发达国家广泛重视，呈现快速发展的势头，以农林生物质为原料转化制造的生物塑料、节能保温材料、木塑复合材料、热固性树脂材料、功能高分子材料等生物基材料和生物基单体化合物、生物基助剂、表面活性剂等生
物基大宗精细化学品快速增加，产品经济性正在逐步增强。拜耳、巴斯夫、埃克森美孚、三星道达尔、杜邦化工等跨国公司长期致力于生物基材料的研发，推动了全球生物基材料的商业化进程。对于一异戊二烯来说，因其可生产轮胎，在工业发展上十分重要。目前，美国丹尼斯克公司与固特异公司正在合作开辟生物基异戊二烯工艺路线，以部门替换石油(petro)基橡胶和苯乙烯基弹性体工艺。生物基异戊二烯可以出产轮胎用的合成橡胶和其他弹性体，可使轮胎产业更少地依靠石油衍生物产物。同样，另一种生物基材料丁二醇也已获得大量工业化生产。 目前，我国生物基材料产业科技取得了显著的成效，形成了如全降解生物基塑料、木基塑料、聚合超大分子聚乳酸、农用地膜等一大批具有自主知识产权的技术。全国性的“木塑热”正逐渐兴起，木塑制品年产销量已超过20万吨，并以20%以上的年增长率高速增长。生物基材料作为石油基材料的升级替代产品，正朝着以绿色资源化利用为特征的高效、高附加值、定向转化、功能化、综合利用、环境友好化、标准化等方向发展。与国际先进水平相比，在产品性能、制造成本、关键技术、技术集成与产业化规模等方面还存在差距，必须加快突破生物基材料制造过程的生物合成、化学合成改性及树脂化、复合成型等关键技术，促进重要生物基材料低成本规模化生产与示范，构建生物基材料研发平台，提升生物基材料企业科技创新能力，实现化石资源的有效替代，为生物基材料产业培育提供科技支撑。
高分子材料基础论文-淀粉基可降解材料
淀粉基可降解材料的研究、应用现状及发展趋势 摘要：本文介绍了淀粉直接填充型塑料、淀粉/合成高分子共混型塑料和全淀粉型塑料的研究现状、降解性能、应用现状。分析了淀粉基可降解塑料的发展前景和现今存在的问题。关键词：淀粉；可降解；填充型；改性 塑料因具有密度小、强度高和化学稳定性好,以及价格低廉等优点,不仅在我们日常生活中被普遍使用,而且已成为材料领域的四大支柱之一[1]。然而塑料的大量使用,产生了许多无法回收的一次性塑料废弃品,造成了日益严重的“白色污染”,如地下水体污染和土壤污染,动植物资源被破坏,严重危害着人类的生存与健康。 淀粉有着再生、廉价、易保存和便于运输的特点,在一定条件下可进行各种反应,派生出众多衍生物。而淀粉良好的可再生利用性和生物降解性使其成为生物降解材料的极好原料。目前淀粉塑料制品成本虽然比一般塑料高10%~30%,但随着生产规模的扩大及其技术进步,用淀粉作为原料来生产生物降解制品以替代部分塑料制品有着很大的发展潜力。 1 淀粉的结构和性能[2] 淀粉是来源丰富、价格便宜的天然高分子物质。它具有强极性的结晶性质，是由葡萄糖单元组成的多糖类碳水化合物，化学结构式为(C6H10O5)n，n为800-3000。淀粉分子在结构上可分为直链淀粉(amylose)和支链淀(amylopectin)两类。直链淀粉通常以单螺旋结构存在，庞大的支链淀粉分子成束状结构，见Fig.1-1及Fig.1-2。 Fig.1-1 直链淀粉
Fig.1-2 支链淀粉 天然淀粉通常大多天然淀粉都是这两种淀粉的混合物，两者的比例因植物的品种和产地而不同。直链淀粉是葡萄糖以α-1,4-糖苷键结合的链状结构，分子量为20-200万左右；支链淀粉中各葡萄糖单元除α-1,4-糖苷键连接外，还存在α-1,6-糖苷键结构，所以带有分支，约20个葡萄糖单位就有一个分支。分子量在107-109左右。以15-100μm的颗粒存在，玉米淀粉颗粒大小中等，直径为5-26μm，形状为圆形和多角形。直链淀粉含量相对较高，达28%，淀粉糊不透明，具有较好的抗剪切能力。玉米淀粉占全部商品淀粉的80%，价格最为低廉。马铃薯淀粉颗粒属于单粒，为椭圆形，平均粒径50微米，是所有商品淀粉中颗粒最大的。它含21%的直链淀粉，其余为支链结构，支链上有5-6个葡萄糖单元，支链之间平行排列并由于氢键形成具有一定强度的散射状结晶“束”，束间分子杂乱无定型。马铃薯淀粉糊高度透明，但抗剪切能力较差。马铃薯淀粉产量占所有淀粉的8-10%，居第二位。 天然淀粉的高分子链间由于存在氢键，分子间作用力较强，因此天然淀粉的溶解性差，不易溶于水，并且加热不熔融，在加热到300℃以后分解，成型性能较差。为改善其加工工艺性能，一般是通过打开淀粉链间的氢键，使淀粉失去结晶性的方法来实现。其操作方法有两种，一种是加热含水量大于90%的淀粉水溶液，淀粉颗粒在60-70℃间开始溶胀，在温度达到90℃以后淀粉颗粒开始崩裂，高分子链间氢键被打开，产生凝胶化；另一种是在密封状态下加热，塑炼挤出含水量小于28%的淀粉。这种过程中淀粉加热后可以塑化，故称之为热塑性淀粉[3]。 2 淀粉基可降解材料的研究现状 淀粉与其它生物降解聚合物相比，具有来源广泛、价格低廉、易生物降解的优点，因而在生物降解材料领域中具有重要的地位。淀粉塑料也称淀粉基塑料(Starch-based Plastics)，
淀粉基生物降解塑料的研究进展
＿＝＝Ｊ９６ ２００５．ｖ０１．２６．ＮＯ．５食品硪究与开发综述 淀粉基生物降解塑料的研究进展 何小维罗志刚 华南理工大学轻工与食品学院广州５１０６４０ 摘要：我国淀粉资源丰富、价格低廉，淀粉作为可完全生物降解的天然高分子材料日益受到人们的重视。本文综述了当今淀粉基生物降解塑料的分类、研究方法、发展状况，以及当今淀粉基生物降解塑料发展中存在的一些问题和应用前景。 关键词：淀粉塑料生物降解 ＲＥＳＥＡＲＣＨＰＲＯＧＲＥＳＳＡＢＯＵＴＢ１０ＤＥＧＲＡＤＡＢＬＥＰＬＡＳ’１１ＣＳＢＡＳＥＤＯＮＳ’ｌＡＲＣＨ ＨＥＸｉａｏｗｅｉＬＵＯＺｈｉｇａｎｇ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅＩｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，５１０６４０Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔａｒｃｈｉｓｖｅｒｙａｂｕｎｄａｎｔａｎｄｃｈｅ印ｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ．Ａｓａｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｎａｔｕｒａｌ ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｓｔａｒｃｈｗａｓ ｇｉｖｅｎ ｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓｔｕｄｙ— ｉｎｇａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｔａＩ℃ｈｐｌａｓｔｉｃｓａｒｅｓｕｍｍ赫ｚｅｄｉｎｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．ＳｏｍｅｐＩ．ｏｂｌｅｍｓｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄ－ ｅｒｅｄａｒｅｐｍｐｏｓｅｄ，ｔｈｅｆｏｒｅｇｍｕｎｄｉｓａｌｓｏｆｏｒｅｃａｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔａｒｃｈ；ｐｌａｓｔｉｃｓ；ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ 塑料与混凝土、钢铁、木材并称为四大工业材料。自１９９７年利奥?柏兰克制得第一个以合成材料树脂为基础的塑料——酚醛树脂以来，几十年间，塑料工业得到了飞速的发展。特别是２０世纪５０年代以来，以聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等为原料制成的塑料制品被大量使用，极大地促进了生产力的发展。 塑料制品因其具有重量轻、机械性能良好、耐水、耐化学腐蚀、外形美观、制造及安装方便以及价格低廉等特点，在很大程度上迅速代替了金属、木材、玻璃甚至纸制品，被广泛应用于国民经济各个部门。据统计，全世界每年的塑料产量近１亿ｔ，在三大合成材料中约占其总产量的７５％以上，与钢铁的体积产量之比已达到９２％。美国自１９７４年以来，塑料行业一直发展很快，发展速度为其他工业的２倍。１９７９年美国的塑料产量首次超过了钢铁产量。塑料在美国四大材料中名列第二。我国于２０世纪５０年代末期开始发展塑料加工工作，当时着重发展日用塑料制品（如塑料鞋、日用塑料薄膜制品），后开始努力发展农用塑料制品，满足水稻育秧和大棚用膜需要，以提高水稻及蔬菜的产量并延长蔬菜供应时间。目前我国农地膜和应用耕地面积已为世界之最。据１９９６年不完全统计，我国塑料制品总产量已达８００万ｔ［１］ｏ 塑料的诞生确实给人们的日常生活带过来很广东省自然科学基金（９７０４６８）多方便。然而，随着塑料工业发展到一定的程度，其本身存在的一些隐患也逐渐暴露出来。塑料的化学稳定性使得塑料在自然界中几乎不被降解，塑料垃圾越来越多，弃于环境中的塑料废弃物、残膜急剧增加，几乎到了随处可见、无处不有的程度。以我国的塑料包装为例，其中一次性包装材料如以１／３计，每年就有７０多万ｔ的塑料废弃物作为垃圾抛弃［２］。 塑料垃圾不仅影响环境美观，而且污染了水源和土壤，危及禽畜及野生动物，给地球生态环境带来了沉重负担。由于现行塑料主要是以石油基聚合物为基础的，其污染又具有污染范围广、污染物量增长快、处理难、回收利用难、对生态环境危害大等特点。而且，由于其质量轻，总体积十分惊人。有资料表明，在日本海域的漂浮物中，有６０％是废弃的发泡聚苯乙烯和乙烯基塑料［３｜。以重量计，塑料垃圾的重量也占全球垃圾总量的８％，且在继续增加。 目前对塑料废弃物的处理，主要采用回收、焚烧、掩埋等方法，但效果均不理想。如做填埋处理，不但占用土地，而且由于一般塑料要经２００～４００年才会降解因而对土壤造成长期危害；做焚烧处理，会产生有害气体，形成对环境的二次污染；做回收处理，则仅可处理２５％的塑料垃圾，且因为回收技术跟不上，使得处理费用过高，并且回收产品的性能和使用价值会大大降低［４］。因而，越来越多的人提倡开发和应用降解塑料。
生物降解材料
生物降解材料： 1.天然生物材料如淀粉、纤维素的改性材料制成的塑料； 2.化学合成聚脂：PLA、PCL、PBS、PPC等； 3.微生物发酵合成高分子化合物：PLA、PHA； 4.转基因植物合成高分子化合物：PHA。 生物基含量和价格 材料优缺点
1.可完全生物降解 2.可替代大部分塑料，价格可以和石油塑料 竞争 3.分子结构多样性，综合性能好 4.可单独使用或和淀粉等其他生物质共同 使用 5.可取代PCL、Ecoflex等石油基可降解材 料 6.核心技术门槛高竞争者很难模仿进入材料具体价格
生物降解塑料生产厂家 种类公司型号产能（吨/年）
PLA PLA产业链
→ → → 产业链分析： 1.PLA改性材料生产企业：其生产受到上下游的影响比较严重。 2.PLA生产企业：此类企业上游供给影响不大，来源和供应量很充足，关键在于企业的生产技术和产能。美国的natureworks处于领先地位，每年14万吨的产能，巴斯夫、日本三井和荷兰普拉克都有超万吨的产能。国内海正生物和金发科技分别拥有5000吨左右的产能，在国内PLA生产商中实力较强。 3.PLA原料（中间物）生产商：PLA生产主要有一步法和两步法两种工艺，两步法应用较多，即先由乳酸聚合并解聚得到中间体丙交酯，再由丙交酯开环聚合得到PLA，两步法中，中间体丙交酯的生产成本和纯度直接影响PLA产品的成本和性能。 4.PLA改性材料使用企业：这些企业使用PLA改性材料作为生产进一步产品的原料，成品涵盖范围包括农业、工业、门用等等领域。PLA材料经过改性和复合，其理化性质得到相应改进，可以采用传统吹塑、热塑机械生产成品，传统成品生产企业的转换成本并不高，而此类企业在国内数量巨大，并不构成对于PLA改性材料生产企业的直接瓶颈。 5.消费者终端：消费者的最终需求，决定了PLA改性和复合材料使用企业对PLA改性材料的间接需求，成为真正的、可能的需求瓶颈。因此，分析PLA改性和复合材料行业下游的关键，在于消费者终端的分析。 PLA改性材料企业
可生物降解高分子材料的分类及应用
四川工业学院学报 Journa l of S ich ua n Uni vers ity o f Sc ience and Tec hnolog y 文章编号:1000-5722(2003)增刊-0145-03 收到日期:2003-03-22 基金项目:中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目(部(基)349):四川工业学院人才引进项目(0225964) 作者简介:王周玉(1977-),女,四川省彭州市人,西华大学生物工程系助教,硕士,主要从事高聚物的合成、改性性质及其应用的研究。 可生物降解高分子材料的分类及应用 王周玉,岳 松,蒋珍菊,芮光伟,任川宏 (西华大学生物工程系,四川成都 610039) 摘 要: 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述,并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。 关键词: 生物降解;高分子材料;应用 中图分类号:O631.2 文献标识码:B 0前言 塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式,规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围;我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨不可降解的废旧物,严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。 降解高分子材料[1]是指在使用后的特定环境条件下,在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下,使其化学结构能在较短时间内发生明显变化,从而引起物性下降,最终被环境所消纳 的高分子材料。根据降解机理[1,2] 的不同,降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光-生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等,其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下,使其化学结构发生变化,致使分子量下降及性能发生变化的高分子材料。生物降解高分子材料的应用广泛,在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景,所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类 根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全 生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性,Biodestruc tible ma terials);按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1.1 天然高分子材料 [3,4] 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉,特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素,年生物合成量超过1010 吨。利用它们制备的生物高分子材料可完全降解、具有良好的生物相容性、安全无毒,由此形成的产品兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义,因而受到各国的重视,特别是日本。如日本四国工业技术实验所用纤维素和从甲壳素制得的脱乙酰壳聚糖复合,采用流延工艺制成的薄膜,具有与通用薄膜同样的强度,并可在2个月后完全降解;他们还对壳聚糖)淀料复合高分子材料进行了大量的研究工作,发现调节原料的比例、热处理温度,可改变高分子材料的强度和降解时间。 天然高分子材料虽然具有价格低廉、完全降解等诸多优点,但是它的热力学性能较差,不能满足工程高分子材料加工的性能要求,因此对天然高分子进行化学修饰、天然高分子之间的共混及天然高分子与合成高分子共混以制得具有良好降解性、实用性的生物降解高分子材料是目前研究的一个主要方向。1.2 微生物合成高分子材料[3,4,5] 微生物合成高分子材料是由生物通过各种碳源发
淀粉基塑料
淀粉是一种天然高分子聚合物，其分子中含有大量羟基（分子结构为Ⅱ和Ⅲ），因此淀粉大分子间相互作用力很强，导致原淀粉难以熔融加工，而且在和其他聚合物共混加工中和其他聚合物的相容性也差。但这些羟基能够发生酯化、醚化、接枝、交联等化学反应。利用这些化学反应对淀粉进行化学改性，减少淀粉的羟基、改变其原有的结构，从而改变淀粉相应的性能，把原淀粉变成热塑淀粉。 1、酯化、酯交换或醚化反应 为了将淀粉的亲水性改为疏水性，使淀粉分子上的羟基与脂肪酸、脂肪酸酯等发生酯化、酯交换反应，生成淀粉酯。其反应式为： 2、交联反应 为了提高淀粉材料的强度和耐热性，将淀粉与具有两个或两个以上官能团的化合物（如多元酸等）进行交联反应，使淀粉发生适度交联。其反应式为： 3、共混改共聚自主创新
目前多数淀粉塑料的制备技术都是将淀粉与其它高分子材料填充共混，这样得到的产品由于相容性差强度不高，使用范围受限。PSM 材料在淀粉改性过程中还将淀粉进行共聚反应，得到淀粉与其它高分子的接枝共聚物，从而改善了淀粉与其他高分子材料的相容性。例如发生如下反应： 通过化学改性，实现了淀粉三改性：亲水性改为疏水性；热敏性改为耐温性；硬脆性改为可塑性。这样改性解决了淀粉改性这一世界性难题，为后续加工奠定了良好的基础。 经过近十年的发展，武汉华丽环保公司已形成年产4万吨生物降解材料规模，拥有国内最先进的全自动化生产线与实验设备，生产多系列、多牌号、多用途的PSM低碳材料，可替代普通石化塑料广泛用于工业、医药、食品、电器等产品的包装和餐饮具、厨具、玩具以及花卉种植等领域。低碳材料行业在不久的将来一定会发展成为包装材料的主导产业甚至是支柱产业．
淀粉基可降解塑料
淀粉基可降解塑料 摘要：介绍了淀粉的结构，性能，降解塑料的概念、特点，以及淀粉基可降解塑料的分类，分析了淀粉基可降解塑料的优势和存在的问题，并对其作了展望。 关键词：淀粉、可降解塑料、研究现状 背景 目前，世界各国竞相开发和应用降解塑料，如美国、日本、德国等都先后制定了限用或禁用非降解塑料的法规，不少国家还制定了降解塑料的研究开发计划和措施，投入了大量的人力和物力，研制各种真正能完全降解的塑料，因而使降解塑料的研制在这些地区得到迅速发展，北美及欧洲每年的增长速度分别为：17%、 59%【1】。完全降解塑料的使用，无疑促进了环境的良性循环。 1白色污染源 随着塑料工业的快速发展，塑料制品被一次性广泛应用，结果给环境带来了严重的污染，即塑料不易分解也不易回收，塑料废弃物成为污染环境的有害垃圾，对土壤、海洋以及空气的污染巨大，导致了破坏生态平衡的后果。 尤其是曾经风靡全球的小小塑料袋，尽管它不是时尚之物，但由于它方便易用，价格低廉，因而几乎无处不在，成了全球最大的白色污染源。 2塑料工业的原材料来源 塑料工业以石油资源为基础，而到二十一世纪上半期，石油和天然气将面临可能枯竭的窘境，有可能塑料工业也面临着原材料短缺的局面。因而，越来越多学者提倡开发和应用完全降解塑料。因为完全降解塑料具有完全降解能力，降解后不会带来有危害的产物，不会对生态环境造成污染，而且完全降解塑料中还包括一种天然高分子降解塑料，这种塑料材料以农副产品为原料来源，而农副产品资源是来源丰富且取之不尽的再生资源。原料主要是由玉米、大豆、土豆、木薯、桔梗制成的淀粉，以及适量的聚乙烯醇、甘油、核心助剂等，生产出“完全生物降解塑料”的粒料，再以粒料直接生产出各种塑料制品，生产过程基本按照塑料企业原来的加工设备生产，不会对原有生产构架形成冲击【2】。 现状 目前主要有3类生物降解技术：(1)可生物降解的合成高分子材料，如聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)等；(2)可生物降解聚酯塑料，如，聚羟基丁酸酯(PHB和
生物降解高分子材料
生物降解高分子材料 肖群 （东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150040） 摘要：高分子材料在日常生活中的使用量越来越大．然而高分子材料给人们生活带来便利、改善生活品质的同时，其使用后的大量塑料废弃物也与日俱增。给人类赖以生存的环境造成了不可忽视的负面影响。本文简要介绍生物降解高分子材料的定义、降解机理及影响因素的基础上，较为全面的阐述了当前生物降解高分子材料的应用领域。 关键词：生物降解，医用生物材料， 1 前言 聚合物工业蓬勃发展的同时也导致了环境污染的加剧，引起了人们对聚合物废料处理的关注。目前全世界每年生产塑料约1．2亿吨．用后废弃的大约占生产量的50％～60％。废塑料的处理以掩埋和焚烧为主，但这两种处理方法会产生新的有害物质。对此，一些国家实行了3R工程，即减少使用、重复使用和回收循环。但对一些回收困难、不宜回收或需要追加很大能量才能回收的领域(如食品包装、卫生用品)，实施3R工程很困难，而如果使用生物降解材料则十分有利[1]。 2生物降解高分子材料定义降解机理 2．1生物降解高分子定义 根据美国ASTM定义生物降解高分子材料是指在一定的条件下．一定的时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的高分子材料[2，3,4]。真正的生物降解高分子在有水存在的环境下，能被酶或微生物水解降解，从而高分子主链断裂，分子量 逐渐变小，以致最终成为单体或代谢成CO 2和H 2 O[5]。 2.2生物降解高分子材料的降解机理 生物降解机理和光一生物降解机理．完全生物降解机理大致有三种途径：①生物物理作用：由于生物细胞增长而使聚合物组分水解，电离质子化而发生机械性的毁坏．分裂成低聚物碎片：②生物化学作用：微生物对聚合物作用而产生新 物质(CH 4、C0 2 和H 2 0)：③酶直接作用：被微生物侵蚀部分导致材料分裂或氧化崩 裂。而光一生物降解机理则是材料中的淀粉等生物降解剂首先被生物降解，增大表面／体积比，同时，日光、热、氧引发光敏剂等使高聚物生成含氧化物，并氧化断裂．分子量下降到能被微生物消化的水平。进一步研究发现．不同的生物降解高分子材料的生物降解性与其结构有很大关系，包括化学结构、物理结构、表面结构等。 对不同种类的生物降解材料而言．它们降解机理的不同决定了它们具有不同的性质。天然降解高分子材料．其本身来源于生物体，能保证足够的细胞及组织亲和性．降解周期一般较短．最终降解产物为多糖或氨基酸．容易被机体吸收．但是这种材料力学性能差。难于满足组织构建的速度要求，应用时需要进行改性。化学合成的生物降解材料的组成、结构和降解行为更易于控制。比如降解速度和强度可调．易构建高孔隙率三维支架．但材料本身对细胞亲和力弱．往往需要引入适量能促进细胞黏附和增值的活性基团、生长因子或黏附因子等。[6] 3生物降解高分子材料的种类及降解过程
生物基材料需求明年翻四番
特别关注 【生物基材料需求明年翻四番】 《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》（下称《规划》） 将生物育种工程列为新兴战略之一，要求到2015年，突破一批分 子育种关键技术和装备，具有自主知识产权的主要农作物和畜禽 新品种市场占有率明显提高。据统计，2010～2011年，转基因农 作物种业销售额为156.85亿美元，占种子市场总量45.5%，增长 率达21.9%。而同期非转基因农作物种业销售增长率仅为4.8%。 另一个重点工程——生物基材料工程则提出，到2015年，突 破一批生物基材料开发和产业化技术，与化石原料相比具有竞争 力的一批生物基材料实现规模化增产。据Freedonia集团去年发布 的一份报告称，生物塑料需求正在迅速增长中。该报告预测说， 到2013年全球对生物塑料的需求有望增加四倍。 生物育种工程：关键技术和装备有待集中突破 目前越来越多的国家已将推进生物育种作为转变农业发展方 式、实现传统产业升级、培育新的经济增长点的国家战略和重要 举措，农业结构、产业布局、耕作制度、生产经营体系等正在发 生一系列变革。自《种子法》实施及中国加入WTO以来，中国 种业进入快速发展阶段，市场容量迅速扩张，种业产值由2000 年的250亿元增加到2008年的550亿元。随着种业市场化、产业 化进程的推进，未来市场容量有望达到900亿元。生物育种的优 势逐渐显现，未来我国的生物育种产业任重道远。 农业产业链前端受益 农业在我国占重要地位，中国以不足世界10%的耕地养活了 多于世界20%的人口。然而我国农业科研的投资、农业生产效益 率相比发达国家差距还很大，目前的生产方式、发展方式还是属 粗放型，对生物多样性、生态环境、自然资源都有一定危害。 在这样的背景下，农业产业不断被管理层提上日程。作为“十 二五”战略新兴产业之一的生物产业就对生物农业产业做出了明 确的规划，其中特别指出要对生物育种技术的研发和产业化逐步 推进。而之前“破题”的生物育种重大项目就着力于增强生物育 种能力、推动主要作物、畜禽水产品种丰富等，为农业产业明确 了重要的发展方向，研究、拥有杂交、基因技术的上市公司能够
淀粉基可降解泡沫材料的研究进展
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/2c5486792.html, 淀粉基可降解泡沫材料的研究进展 作者：孙迪喻亚格任道欢 来源：《中国科技博览》2013年第16期 [摘要]本文简述了目前淀粉基可降解发泡材料的最新研究进展，综述了国内外淀粉基可降解发泡材料的成型研究进展，并对未来的发展做了展望。 [关键词]淀粉；发泡；发泡成型；生物降解 中图分类号：TS236.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0273-01 聚苯乙烯，聚丙烯，聚乙烯和聚氯乙烯泡沫塑料的广泛应用已造成严重的白色污染，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，另外还能缓解生化能源紧缺的危机。本文就国内外淀粉基可降解泡沫塑料的研究进展作一综述，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，同时淀粉是亲水性物质，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/合成树脂复合泡沫塑料 3.1 与合成树脂共混 B. Catia 等[4]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5-13kg/m3，的泡沫塑料。A. Yoshimi等[5]用淀粉与合成树脂PVA和EVOH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
生物降解材料
生物降解材料https://www.360docs.net/doc/2c5486792.html,work Information Technology Company.2020YEAR
生物降解材料： 1.天然生物材料如淀粉、纤维素的改性材料制成的塑料； 2.化学合成聚脂：PLA、PCL、PBS、PPC等； 3.微生物发酵合成高分子化合物：PLA、PHA； 4.转基因植物合成高分子化合物：PHA。
6.核心技术门槛高竞争者很难模仿 进入 生物降解塑料生产厂家 种类公司型号产能（吨/
PLA PLA 产业链 产业链分析： 1.PLA 改性材料生产企业：其生产受到上下游的影响比较严重。
2.PLA生产企业：此类企业上游供给影响不大，来源和供应量很充足，关键在于企业的生产技术和产能。美国的natureworks处于领先地位，每年14万吨的产能，巴斯夫、日本三井和荷兰普拉克都有超万吨的产能。国内海正生物和金发科技分别拥有5000吨左右的产能，在国内PLA生产商中实力较强。 3.PLA原料（中间物）生产商：PLA生产主要有一步法和两步法两种工艺，两步法应用较多，即先由乳酸聚合并解聚得到中间体丙交酯，再由丙交酯开环聚合得到PLA，两步法中，中间体丙交酯的生产成本和纯度直接影响PLA产品的成本和性能。 4.PLA改性材料使用企业：这些企业使用PLA改性材料作为生产进一步产品的原料，成品涵盖范围包括农业、工业、门用等等领域。PLA材料经过改性和复合，其理化性质得到相应改进，可以采用传统吹塑、热塑机械生产成品，传统成品生产企业的转换成本并不高，而此类企业在国内数量巨大，并不构成对于PLA改性材料生产企业的直接瓶颈。 5.消费者终端：消费者的最终需求，决定了PLA改性和复合材料使用企业对PLA改性材料的间接需求，成为真正的、可能的需求瓶颈。因此，分析PLA改性和复合材料行业下游的关键，在于消费者终端的分析。 PLA改性材料企业 PLA PHA 基本性能： 生物相容性，良好的力学性能，非线性光学性，气体隔离性，耐水解性能，压电性，良好的加工性能，耐热性。 性能指标： 分子量： 1000-1000000 玻璃态温度： -60℃~+60℃ 熔点： 40℃~190℃ 结晶度： 10%~60% 断裂伸长率： 5%~1000%
cczzy淀粉基泡沫塑料的研究 (1)
百度文库- 让每个人平等地提升自我 课程论文 成绩题目：淀粉基泡沫塑料的研究所属系化工与制药工程系 专业化学工程与工艺 学号 06110435 姓名陈征远 任课教师王艳 起讫日期 2013.5-2013.6 地点东南大学成贤学院
搜索引擎1：中国知网 搜索词1：生物降解材料 检索结果： 淀粉基泡沫塑料的研究 王会才2004 摘要：淀粉基泡沫塑料是一种重要的生物降解材料。本文对淀粉进行了增塑、增韧、增强改性，并研究了淀粉的挤出发泡行为。本论文在淀粉塑化性能研究的基础上，采用部分凝胶化淀粉与纤维混合后，加入其余淀粉，由高速混合器混合分散纤维的方法，制备了分散效果较好的纤维增强淀粉体系，讨论了纤维含量对体系拉伸性能的影响；通过选用适当的增塑剂、适当牌号的PV A和合适的增塑工艺，实现了淀粉／PV A共混体系的热塑性加工，讨论了增塑剂、PV A、水分和己内酰胺等对淀粉／PV A体系的物理机械性能、热性能和生物降解性能的影响。在基础材料研究基础上，采用柠檬酸／碳酸钠、OBSH和AC发泡剂对淀粉、纤维增强淀粉和淀粉／PV A共混体系进行了挤出发泡研究，并就体系的发泡倍率和泡孔结构进行了研究。更多还原 讨。 关键词：淀粉；纤维；聚乙烯醇(PVA)；增强；共混；生物降解；发泡剂；挤出发泡；发泡倍率；搜索词2：天然生物质材料 检索结果： 淀粉基生物质材料的制备、特性及结构表征 熊汉国2008 随着石油短缺带来的能源危机和废弃塑料引起的“白色污染”日趋严重,对天然生物质材料的研究愈来愈引起各国政府和科学家们的重视与关注。淀粉这类来源广泛的天然高分子多糖,则是生物质材料较理想的选择之一。然而由于淀粉自身的多羟基结构和结晶规整排列,以及由此带来的许多特性,限制了直接将淀粉用于加工或代替塑料薄膜和其它用途的制品,特别是农用地膜,难度更大。为此,本文以淀粉为原料,选用不同的增强剂制备全生物降解包装膜、农用地膜和宠物玩具。根据加工材料的需要,选择不同粒度大小的淀粉,并对其进行特殊的物理和化学修饰,使淀粉分子链形态适应其加工性能。主要研究结果如下:1.纳米二氧化硅改性淀粉基生物降解包装膜的机理通过IR、XPS、XRD及DSC分析技术对纳米二氧化硅改性淀粉基生物降解包装膜的微观结构、原子组成变化、聚集态行为及热特性进行表征和分析,探讨了纳米二氧化硅改性淀粉基生物降解包装膜的机理:纳米二氧化硅不仅同ST和PVA分子间形成氢键,同时还通过化学键作用形成新的C-O-Si键,从而使纳米二氧化硅与ST-PVA分子间形成致密的网络结构,进一步揭示了纳米二氧化硅提高ST-PVA膜性能的本质原因。 【关键词】生物质材料；淀粉；纳米二氧化硅；生物降解；微细化；包装膜；地膜；宠物玩具；搜索引擎2：万方数据库 搜索词1：可降解泡沫塑料 检索结果： 淀粉基可降解泡沫塑料的发泡成型研究进展 刘军军何春霞2008
生物降解材料行业分析报告
生物降解材料行业分析报告 二0一二年十二月二十日
目录 1 概述----------------------------------------------------------- 1 2 可生物降解材料概况--------------------------------------------- 1 2.1 定义--------------------------------------------------------- 1 2.2 种类及性能--------------------------------------------------- 1 2. 3 降解机理----------------------------------------------------- 2 2.4 应用范围----------------------------------------------------- 3 3 常见可生物降解材料及发展趋势----------------------------------- 4 3.1 淀粉基生物降解材料------------------------------------------- 4 3.2 聚乳酸（PLA）------------------------------------------------ 5 3.3 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）-------------------------------------- 6 3.4 微生物合成聚羟基脂肪酸酯（PHA）------------------------------ 7 3.5 聚己内酯（PCL）---------------------------------------------- 8 4 国内外制定的相关政策------------------------------------------- 8 4.1 国外相关政策------------------------------------------------- 8 4.2 我国相关的政策----------------------------------------------- 9 5 发展面临的问题------------------------------------------------- 9 6 产业化现状---------------------------------------------------- 10 7 未来五年市场需求预测------------------------------------------ 11 8 投资建议------------------------------------------------------ 12