玉米塑料

玉米塑料

全生物降解的環保材料
PLA學名聚乳酸,俗稱玉米塑料,是一種全生物降解的環保材料。它性能優異,不僅沖擊韌性極好,而且耐磨、使用溫度範圍寬、尺寸穩定性好、電絕緣性優良、無毒性。适用于一般設備加工。
  • 中文名:玉米塑料
  • 作用:經濟發展中具有重要戰略意義
  • 原料玉米澱粉分類:紡織面料日用器具
  • 優點:新型環保、可持續發展
  • 性質:生物降解塑料
  • 外文名:zein plastics
  • 成分:聚乳酸

概念

飽含澱粉質的玉米經過現代生物技術可生産出無色透明的液體——乳酸,再經過特殊的聚合反應過程生成顆粒狀高分子材料——聚乳酸。從玉米中提取的聚乳酸顆粒稱為“玉米塑料”,可代替化工塑料粒子,根據不同需要制成建築牆體闆材、包裝材料、紡織面料、日用器具、農用地膜、地毯、醫用材料、汽車内飾和家庭裝飾品等。由這種生物高分子材料制成的物品,廢棄後可采用堆肥填埋處理,在自然界微生物的作用下徹底分解為水和二氧化碳,并可當作有機肥施入農田成為植物養料。

實驗過程

學名叫做“聚乳酸”的“玉米塑料”經過8年研發、1年産業化放大,終于走出了同濟大學實驗室,目前進入了工業化試生産階段。這種能全部降解的生物環保材料可全面取代化工塑料,被視作繼金屬材料、無機材料、高分子材料之後的“第四類新材料”,在社會和經濟發展中具有重要戰略意義。

從玉米中提取的液态乳酸及其生成的聚乳酸顆粒,還有用“玉米塑料”制成的杯碗瓢盆和一次性餐具等,各種産品色澤溫潤,手感比傳統塑料制品更加柔和。項目領軍人物、同濟大學專攻高分子材料的任傑教授向記者介紹說,要将這項生物和材料高科技成果轉化為産業,必須降低生産成本,使市場能普遍接受。在曆經8年潛心攻關後,研究人員終于通過“一步法”制取聚乳酸,得到了理想的生産成本,目前全球隻有美國一家公司能生産聚乳酸,由于生産工藝采用“二步法”,使其生産成本居高難下,每噸售價在3000美元左右,取代傳統化工塑料困難重重。而通過生物工程技術和高分子合成技術有機結合,“一步法”将乳酸合成為聚乳酸粒子,生産成本大大降低,出廠價約在萬元人民币左右一噸,接近化工塑料粒子的價格,由此,“玉米塑料”具備了推廣應用和産業化的條件。

玉米塑料”可廣泛應用于工程材料、包裝材料、日用器具、農用地膜、家具闆材,在醫藥醫療領域也大有用武之地。“玉米塑料”制成的骨釘手術縫合線已應用于臨床,由于其具有在體内完全降解的特性,不用再施行拔除和拆線等醫療程序。用“玉米塑料”還能制成人造骨骼和人造皮膚的組織工程支架,在其上培植骨細胞或皮膚細胞,當支架材料降解後,人造骨骼和人造皮膚也長成了。利用“玉米塑料”無毒無害可降解的特性,還能制成緩釋膠囊,從而改變人們的服藥習慣,由于這種緩釋膠囊在人體内逐步消化降解,人們吃一顆用緩釋膠囊包裹的藥物,就能在幾天或一星期内持續獲得需要的藥量。

生産工藝

由乳酸到聚乳酸的生産工藝主要有以下兩種:⑴一步法:将由玉米發酵制得的L-乳酸直接一步縮聚成聚乳酸,該法簡單,但得到的聚合物分子量較小,一般小于5000;⑵二步法:也叫非溶劑法,将制得的L-乳酸先制成中間體丙交酯,再經開環聚合成聚乳酸,可以得到分子量較高的PLA,但工藝複雜。具體流程如圖1所示。玉米塑料

現實意義

(1)綠色環保,對環境無污染

玉米塑料與傳統化工塑料相比,生産、使用以及廢棄過程都是環保的。傳統化工塑料來自于石油化工産品,石油的煉制過程會産生大量溫室氣體和其它污染物;相反玉米生長過程可以吸收二氧化碳,釋放氧氣,廢棄後可全部降解,轉化成二氧化碳和水後再次參加光合作用,其整個生命過程可以實現物質的循環和空氣的淨化,是一種綠色環保的可再生資源。

(2)緩解石油消耗的壓力

化工塑料是石油産業的下遊産品,每年制備化工塑料要消耗大量的石油資源。玉米塑料開拓了石油以外的化工原料來源,據統計制備同樣的塑料制品,玉米塑料可節約将近70%的化石燃料

(3)解決糧食庫存壓力,提高農作物附加值

玉米和其他谷類作物存放1-2年時間後就可能會出現變質發黴現象,不能再被食用。此時進行化學深加工是一條很好的出路,若将每年庫存的玉米用于玉米塑料的加工生産,除了産品可以造福人類以外,玉米的附加值得以提高,而且減少了玉米庫存所需要的費用。

(4)玉米塑料可能産生的不利影響

玉米塑料雖有上述優勢,但仍沒有進行大規模的生産應用,可見其本身還存在着一定的問題。首先,生物方法生産聚乳酸的效率不高,難以大規模工業化生産;其次,以玉米作為塑料生産的主要原料,勢必消耗大量的玉米,擡高糧食價格,這将對世界上那些尚未解決溫飽問題的地區造成更加嚴重的影響;再次,随着工業化、城市化進程的迅速發展,耕地面積逐年減少,若為了滿足日益增加的玉米用量,勢必導緻毀林造田類的現象,會生态環境造成破換。玉米塑料

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