Plástico a base de almidón
Los plásticos a base de almidón utilizan reacciones químicas para modificar químicamente el almidón, reducir los grupos hidroxilo del almidón y cambiar su estructura original, cambiando así las propiedades correspondientes del almidón y convirtiendo el almidón original en almidón termoplástico.
Plástico a base de almidón de nombre chino
Tabla de contenido
1 amplificador R GG; Fondo D
2 Principio de proceso
3 Estado de desarrollo
4 Ventajas del producto
5 Sistema de certificación
6 perspectivas de aplicación
R& Fondo D
El almidón es un polímero natural con la segunda producción más grande del mundo después de la celulosa. Es rico en fuentes, renovable y de bajo precio. Se puede utilizar para producir plásticos a base de almidón mediante plastificación modificada. Como categoría importante en materiales de base biológica, los plásticos a base de almidón han logrado con éxito la producción y aplicación industrial. El plástico a base de almidón es un tipo de producto plástico elaborado con almidón como materia prima principal, modificado y plastificado y luego mezclado con otros polímeros, que pertenece a la categoría de bioplásticos. Los bioplásticos a base de almidón se pueden dividir en dos categorías: plásticos de base biológica y plásticos biodegradables.
El plástico biodegradable a base de almidón es generalmente una mezcla de almidón modificado y poliéster biodegradable (como PLA / PBAT / PBS / PHA / PPC, etc.), puede ser completamente biodegradable, compostable, no contamina el medio ambiente, apto para residuos de abono , vertederos y otros métodos de tratamiento. Los plásticos de base biológica a base de almidón son generalmente una mezcla de almidón modificado y poliolefinas (como PP / PE / PS, etc.). Su importancia para la protección ambiental es reducir el uso de recursos petroquímicos y reducir las emisiones de dióxido de carbono. Los residuos son aptos para la incineración. Ambos materiales pueden reemplazar los plásticos tradicionales a base de petróleo y se utilizan ampliamente en materiales de embalaje de plástico, materiales a prueba de golpes, películas de plástico y bolsas de plástico, vajillas desechables, recipientes para alimentos, juguetes, etc.
Principio de proceso
El almidón es un polímero natural con una gran cantidad de grupos hidroxilo en su molécula (la estructura molecular es Ⅱ y Ⅲ), por lo que la interacción entre las macromoléculas del almidón es muy fuerte, lo que dificulta el proceso de fusión del almidón original, y es compatible con otros Los polímeros durante la mezcla también son pobres. Pero estos grupos hidroxilo pueden
Suficiente para reacciones químicas como esterificación, eterificación, injerto, reticulación. Estas reacciones químicas se utilizan para modificar químicamente el almidón, reducir los grupos hidroxilo del almidón y cambiar su estructura original, cambiando así las propiedades correspondientes del almidón y convirtiendo el almidón original en un almidón termoplástico.
1. Esterificación, transesterificación o eterificación
Para cambiar la hidrofilia del almidón a hidrofobicidad, los grupos hidroxilo de la molécula de almidón se esterifican y transesterifican con ácidos grasos, ésteres de ácidos grasos, etc. para producir ésteres de almidón.
2. Reacción de reticulación
Para mejorar la resistencia y la resistencia al calor de los materiales de almidón, el almidón se somete a una reacción de reticulación con compuestos que tienen dos o más grupos funcionales (tales como poliácidos, etc.), de modo que el almidón se reticula moderadamente.
3. Mezcla, reforma y copolimerización de innovación independiente
La mayoría de los plásticos de almidón se preparan mezclando almidón con otros materiales poliméricos. El producto resultante tiene poca resistencia debido a la mala compatibilidad y al uso limitado. Los plásticos a base de almidón también experimentan copolimerización de almidón en el proceso de modificación del almidón para obtener copolímeros de injerto de almidón y otros polímeros, mejorando así la compatibilidad del almidón con otros materiales poliméricos. Mediante la modificación química, se lograron tres modificaciones del almidón: se cambió la hidrofilicidad a hidrofobicidad; la sensibilidad al calor se cambió a la resistencia a la temperatura; la dureza y la fragilidad se transformó en plasticidad. Esta modificación resuelve el problema mundial de la modificación del almidón y sienta una buena base para el procesamiento posterior.
estado del proceso
Los bioplásticos a base de almidón tienen una historia de investigación y desarrollo de 30 años. Es un plástico biodegradable con el amplificador R&más largo; D historia, la tecnología más madura, la mayor escala industrial y la mayor participación de mercado. A principios de la década de 1980, la investigación y el desarrollo de masterbatches de almidón modificado y aleaciones plásticas degradables que eran plásticos completamente biodegradables o solubles, la combinación de almidón y resinas biodegradables recibió atención. Entre ellos, el más exitoso es el" MaterBi" de Novamont, Italia. Es una aleación de plástico polimérico con estructura de red interpenetrante compuesta de una mezcla de almidón modificado y alcohol polivinílico modificado. Tiene buena procesabilidad, procesabilidad secundaria y mecánica. Rendimiento y excelente biodegradabilidad. Además," Vinex" desarrollado por American Air Product& Chemical Company es una resina a base de alcohol polivinílico con un bajo grado de polimerización. También tiene solubilidad en agua, procesabilidad termoplástica y biodegradabilidad, y ha recibido gran atención en los últimos años.
En los últimos años, los países en general han cambiado su enfoque de investigación a plásticos con el mayor contenido de almidón posible, y han desarrollado algunos materiales completamente degradables con excelentes propiedades, e incluso han obtenido productos de almidón puro sin polímeros sintéticos, a saber, almidón termoplástico. El" Novon" el material biodegradable producido por Warner-Lambert de los Estados Unidos tiene un contenido de almidón de más del 90%; la Compañía Japonesa de Maíz y el Instituto de Tecnología de Producción de Michigan desarrollaron conjuntamente un material con alto contenido de almidón, que tiene las ventajas de una fuerte resistencia al agua.Además, Sumitomo Corporation de Japón y Ferrizz Corporation de Italia también anunciaron que han estudiado con éxito el plástico con almidón con un contenido de almidón del 90%. En términos de convertir almidón en almidón termoplástico para la producción de plásticos biodegradables, institutos de investigación como el German Batekke Institute, la American Warner-Lambert Company y la Swiss University han logrado grandes avances. El Centro Nacional de Ciencias de Procesamiento y Envasado de Alimentos de Australia ha lanzado un termoplástico de almidón con buena fluidez, ductilidad y desmoldeo. El producto es suave, transparente, de alta resistencia y tiene una tasa de degradación controlable. Película de embalaje y otros productos.
Los plásticos de almidón de China&fueron desarrollados por primera vez por el Instituto de Química Aplicada de la Academia de Ciencias de Jiangxi a fines de la década de 1980. Según estadísticas incompletas, ahora hay más de 60 universidades, institutos de investigación y empresas que participan en la investigación. China está reduciendo gradualmente la brecha con los países desarrollados extranjeros en la investigación y el desarrollo de plásticos a base de almidón. En la actualidad, los principales fabricantes nacionales de materiales y productos a base de almidón y su estado son los siguientes: Wuhan Huali 40.000 toneladas / año, tiene previsto construir una línea de producción con una producción anual de 60.000 toneladas; Shenzhen Hongcai 15.000 toneladas / año; Suzhou Hanfeng 10,000 toneladas / año; Zhejiang Tianhe es de 10,000 toneladas / año; Zhejiang Huafa es de 10,000 toneladas / año; Shandong Boke es de 10.000 toneladas / año; otras empresas de producción incluyen Nanjing Biaoge y Changzhou Longjun.
El almidón se modifica y plastifica mediante métodos químicos. El almidón modificado resultante tiene tres características principales: 1. Hidrofobicidad. El almidón es completamente hidrófobo después de la modificación química, y el contenido de humedad es< 1%,="" y="" tiene="" buena="" compatibilidad="" con="" otros="" materiales="" poliméricos="" sintéticos.="" 2.="" resistencia="" a="" la="" temperatura.="" el="" almidón="" modificado="" puede="" soportar="" una="" temperatura="" alta="" de="" 230="" °="" c="" sin="" amarillear="" ni="" descomponerse="" durante="" el="" procesamiento="" termoplástico.="" 3.="" termoplástico.="" el="" almidón="" modificado="" se="" puede="" procesar="" con="" termoplástico="" en="" equipos="" de="" procesamiento="" de="" plástico.="" los="" plásticos="" a="" base="" de="" almidón="" de="" la="" empresa&se="" dividen="" en="" dos="" series:="" de="" base="" biológica="" y="" biodegradables.="" de="" acuerdo="" con="" diferentes="" técnicas="" de="" procesamiento,="" se="" dividen="" en="" materiales="" de="" película="" soplada,="" materiales="" de="" moldeo="" por="" inyección,="" materiales="" en="" láminas="" y="" materiales="" de="" espuma.="" pueden="" ser="" ampliamente="" utilizados="" en="" la="" industria,="" farmacéutica,="" envasado="" de="" alimentos,="" electrodomésticos="" y="" otros="" productos="" y="" campos="" como="" vajillas,="" utensilios="" de="" cocina,="" juguetes="" y="" cultivo="" de="" flores.="" de="" este="" modo,="" el="" ahorro="" de="" una="" gran="" cantidad="" de="" recursos="" petrolíferos,="" la="" reducción="" de="" las="" emisiones="" de="" dióxido="" de="" carbono="" y="" el="" tratamiento="" inofensivo="" de="" la="" basura,="" también="" es="" propicio="" para="" promover="" el="" desarrollo="" agrícola="" y="" aumentar="" los="" agricultores'="" ingresos="" y="" promover="" el="" vigoroso="" desarrollo="" de="" la="" economía="">
El 12 de julio de 2018 se informó que Yu Long desarrolló e industrializó con éxito materiales biodegradables a base de almidón por primera vez en el mundo. [1]
Ventajas del producto
En comparación con los productos plásticos tradicionales, las ventajas de los materiales y productos a base de almidón son las siguientes:
⑴ Rendimiento similar: tiene el mismo y similar rendimiento que los productos plásticos tradicionales del mismo tipo;
⑵Protección del medio ambiente: los plásticos y productos de base biológica a base de almidón tienen la ventaja de ahorrar recursos petroleros y reducir las emisiones de dióxido de carbono; Los plásticos y productos biodegradables a base de almidón tienen las ventajas de una completa biodegradación y compostabilidad, y las ventajas de un tratamiento inofensivo de la basura;
⑶ Seguridad: Los materiales y productos a base de almidón no contienen sustancias tóxicas y nocivas como plastificantes, bisfenol A y metales pesados. Los materiales de calidad alimentaria cumplen con los requisitos de las normas pertinentes para plásticos de calidad alimentaria en el país y en el extranjero;
⑷ Proceso de producción: No hay descarga de tres residuos en el proceso de producción, lo que no provocará una nueva contaminación al medio ambiente;
⑸ Costo: Los materiales y productos plásticos de base biológica a base de almidón son los mismos que los productos plásticos de petróleo ordinarios. El costo de los materiales y productos biodegradables a base de almidón es aproximadamente el doble que el de los plásticos de petróleo ordinarios.
Sistema de certificación
En los últimos años, el desempeño ambiental de los productos de base biológica se ha ido reconociendo gradualmente en el país y en el extranjero, lo que ha ampliado enormemente el campo de aplicación de los materiales de base biológica. El contenido de biocarbono de los materiales de base biológica es una característica importante diferente de los plásticos ordinarios. La definición de contenido de biocarbono es el porcentaje de biocarbono en el producto con respecto al carbono orgánico (incluido el biocarbono y el carbono fósil). Dado que el biocarbono es carbono nuevo y no contamina el medio ambiente, tiene un buen efecto de protección medioambiental. Los estándares para la detección del contenido de biocarbono incluyen la American ASTM D6866-08: Método de prueba para medir el biocontenido de muestras sólidas, líquidas y gaseosas mediante el método de análisis de radiocarbono y el método de contador de centelleo líquido para la determinación de biocarbono. contenido en materiales de base biológica en China GB / T29649-2013 Dado que los organismos contemporáneos contienen cantidades iguales de elementos de carbono radiactivo, el principio de ASTM D6866 es utilizar esta característica de los organismos para medir el contenido de base biológica de las muestras en cualquier estado; este método de medición puede determinar cualquier producto y organismo de base biológica. El porcentaje exacto de sustancias renovables o de base biológica contenidas en un producto mixto.
En 2009, la agencia de certificación autorizada belga Vincotte emitió el primer lote mundial de certificados de certificación de productos de certificación OK Biobased Star, que llevó a cabo una certificación de grado autorizada sobre el contenido de biocarbono de materiales de base biológica, y también proporcionó una calidad de producto confiable para el mercado de materiales de base biológica Reseñas de terceros. OK-Biobased es la etiqueta de protección ambiental de Bélgica¶ productos de base biológica bajos en carbono. Los fabricantes de plásticos de base biológica pueden colocar sus etiquetas en el empaque del producto o en los productos después de estar certificados para distinguir los productos petroquímicos comunes. Define los materiales de base biológica en función del contenido de biocarbono y evalúa el porcentaje de contenido de biocarbono y el contenido de carbono total. Su estándar es ASTM D6866, que clasifica la calificación de estrellas de los materiales y es la marca de certificación de materiales de base biológica autorizada de la UE. El logotipo de OK Biobased utiliza un asterisco para distinguir el nivel de protección ambiental del producto. Un producto certificado obtiene una marca de 1 estrella para demostrar que su producto contiene 20% a 40% de biocarbón, 2 estrellas a 40% a 60%, 3 estrellas a 60% a 80% y 4 estrellas a más del 80% de producto con contenido de biocarbono . La certificación OK Biobased de Vincotte&tiene como objetivo ayudar a las empresas o distribuidores a mejorar la competitividad del mercado de productos renovables y guiar a los consumidores para que elijan mejor los productos ecológicos.
Para fomentar el desarrollo de materiales y productos de base biológica, el USDA ha implementado un programa de prioridad biológica. El plan tiene dos procedimientos, un plan de prioridades para la contratación pública y un plan de etiquetado voluntario para los consumidores. El primero fomentó el desarrollo y establecimiento de bioproductos en 2002, mientras que el segundo se lanzó en 2008. El propósito del Programa BioPriority es incentivar el consumo de productos de biomasa en los Estados Unidos. Las agencias del gobierno federal y sus contratistas dan prioridad a la compra de productos con el mayor contenido de biomasa. Si el producto cumple con los estándares mínimos para el contenido de base biológica de la lista de productos de base biológica del USDA, cualquier fábrica o distribuidor puede participar en este programa, y la marca de certificación emitida por la agencia se puede colocar en el empaque del producto.
La certificación internacional de plásticos biodegradables incluye la certificación OK Compost en Bélgica, la certificación Compostable en Alemania y la certificación BPI en los Estados Unidos.
OK Compost es una certificación compostable llamada" OK Compost" emitido por el organismo de certificación belga AIB-Vincotte Group después de ser probado de acuerdo con la norma de detección EN13432 o ASTM D6400 para materiales biodegradables. El propósito de la certificación OK Compost es ayudar a las empresas o distribuidores a mejorar la competitividad del mercado de productos totalmente degradables y guiar a los consumidores para que elijan mejor los productos ecológicos.
La certificación compostable es una certificación de productos biodegradables lanzada por DIN CERTCO, un organismo de certificación conjunto de TUV Rheinland Group y Deutsches Institut fr Normun (DIN). La marca de certificación es" seeding" marca. La certificación compostable puede ayudar a los compradores a seleccionar productos de muchos proveedores y fabricantes que controlan estrictamente la calidad, la seguridad y la protección del medio ambiente. Al mismo tiempo, los productos con el logotipo de Compostable indican que han pasado con éxito la prueba y la evaluación de una organización externa autorizada, lo que ayuda a mejorar los clientes' comprar confianza y promover eficazmente las ventas de productos. Además, la información relevante del titular del certificado se puede consultar en el sitio web oficial de DIN CERTCO para evitar el uso indebido o la falsificación del logotipo.
BPI es una abreviatura de Biodegradable ProductsInsitute. BPI educa a los productores, legisladores y consumidores sobre los estándares científicos de los materiales degradables a través de innovadores esquemas de etiquetado compostables. Al mismo tiempo, a través de una serie de procedimientos para asegurar que los productos relacionados cumplan con los requisitos de los estándares de materiales degradables.
El primer grupo de empresas chinas en Wuhan Huali Environmental Protection que obtuvo la certificación OK Biobased ya obtuvo la certificación de producto biológico de cuatro estrellas. Al mismo tiempo, los materiales biodegradables de la empresa&obtuvieron la certificación OK Compost y la certificación Compostable.
Perspectiva de aplicación
Con el cambio gradual de los consumidores' preferencia por los productos plásticos, los materiales renovables y respetuosos con el medio ambiente están ganando popularidad en el mercado. Afectado por esto, la demanda del mercado de plásticos de origen biológico ha aumentado. Dado que los gobiernos de todos los países otorgan importancia a los bioplásticos, se espera que el valor total de la demanda mundial de bioplásticos aumente a US $ 5.9 mil millones en 2020, equivalente a una tasa de crecimiento anual promedio del 20%.
Recientemente, el Parlamento francés aprobó leyes sobre transición energética y crecimiento verde. Además de reducir la proporción de energía nuclear en la estructura energética francesa, la nueva ley también contiene propuestas legislativas relacionadas con las energías renovables y los envases de plástico. Por ejemplo, la energía renovable crecerá en un 40% para 2030 y las emisiones de dióxido de carbono se reducirán en un 40% para 2030; las bolsas de embalaje livianas que se utilizan para envasar frutas y verduras deberán estar hechas de materiales de base biológica a partir del 1 de enero de 2017; Además, los envases de plástico utilizados para el correo comercial también se implementarán con los mismos estándares al mismo tiempo. La última legislación del gobierno francés exige que la vajilla desechable, como platos, tazas y tenedores, esté hecha de materiales de origen biológico en lugar de materiales a base de petróleo.
Los analistas de mercado de la empresa consultora RnR Market Research han pronosticado recientemente que la demanda mundial de plásticos de origen biológico aumentará a una tasa de crecimiento anual del 19% en los próximos cuatro años, y su demanda de mercado alcanzará las 950.000 toneladas en 2017. Europa es el mundo El mercado de consumo más grande de¶ plásticos de base biológica. En 2012, el uso de plásticos biológicos en la región representó más de la mitad del total mundial. El informe de la encuesta muestra que los consumidores de los países europeos están más inclinados a elegir nuevos productos de plástico biológico que los plásticos tradicionales. Por lo tanto, se espera que la región continúe liderando la lista de consumo de plástico biológico. En cuanto a tipos, los plásticos a base de almidón y el ácido poliláctico seguirán siendo los bioplásticos más demandados en los próximos años, y su consumo en el mercado supondrá más del 60% del total. RnR Market Research dijo que en los últimos años los países han emitido restricciones de plástico para aumentar continuamente la supervisión del uso de plásticos tradicionales, lo que conduce a impulsar aún más la tendencia de demanda de plásticos de base biológica, especialmente plásticos a base de almidón.
En 2013, el Consejo de Estado emitió el" Plan de desarrollo de bioindustria" (en lo sucesivo," Plan"). El "Plan GG" de GG; señaló que los materiales de base biológica se acelerarán
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