Plásticos à base de amido
Os plásticos à base de amido usam reações químicas para modificar quimicamente o amido para reduzir os grupos hidroxila do amido e alterar sua estrutura original, alterando as propriedades correspondentes do amido e transformando o amido bruto em amido termoplástico.
Nome chinês Plásticos à base de amido Indústria Indústria Indústria Indústria Química Campo de Aplicação Fabricação de Plástico
índice
1 fundo de pesquisa e desenvolvimento
2 Princípio do processo
3 Status de desenvolvimento
4 vantagens do produto
5 sistema de certificação
6 Perspectivas de aplicação
Editor de experiência em pesquisa e desenvolvimento
O amido é um polímero natural cuja produção perde apenas para a celulose na terra. É rico em fontes, renovável e barato. Ele pode ser usado para produzir plásticos à base de amido através de modificação e plastificação. Como uma categoria importante de materiais de base biológica, os plásticos à base de amido alcançaram com sucesso a produção e aplicação industrial. O plástico à base de amido é um tipo de produto plástico feito de amido como principal matéria-prima, misturado com outros polímeros após modificação e plastificação, e pertence a um tipo de bioplástico. Os bioplásticos à base de amido podem ser divididos em duas categorias: plásticos de base biológica e plásticos biodegradáveis.
O plástico biodegradável à base de amido é geralmente uma mistura de amido modificado e poliéster biodegradável (como PLA / PBAT / PBS / PHA / PPC, etc.). Pode ser completamente biodegradável, pode ser compostado e não tem poluição para o meio ambiente. Compostagem, aterro e outros métodos de tratamento. Os plásticos de base biológica à base de amido são geralmente uma mistura de amido modificado e poliolefinas (como PP / PE / PS, etc.). Seu significado ambiental é que ele pode reduzir o uso de recursos petroquímicos, reduzir as emissões de dióxido de carbono e os resíduos são adequados para incineração. Ambos os materiais podem substituir os plásticos tradicionais à base de petróleo e são amplamente utilizados em materiais de embalagem de plástico, materiais à prova de choque, filmes e sacolas plásticas, utensílios de mesa descartáveis, recipientes para alimentos, brinquedos, etc.
Edição de princípios de processo
O amido é um polímero natural de alta molécula com um grande número de grupos hidroxila em sua molécula (a estrutura molecular é Ⅱ e Ⅲ), portanto, a forte interação entre as macromoléculas do amido dificulta o processo de fusão do amido original e coexiste com outros polímeros. A compatibilidade com outros polímeros durante a mistura também é baixa. Mas esses hidroxilos podem
O suficiente para sofrer esterificação, eterificação, enxerto, reticulação e outras reações químicas. Essas reações químicas são usadas para modificar quimicamente o amido para reduzir o grupo hidroxila do amido e alterar sua estrutura original, alterando as propriedades correspondentes do amido e transformando o amido original em amido termoplástico.
1.Esterificação, transesterificação ou eterificação
Para alterar a hidrofilicidade do amido para hidrofóbica, os grupos hidroxila nas moléculas de amido e ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos, etc. sofrem reações de esterificação e transesterificação para gerar ésteres de amido.
2. Reação de reticulação
A fim de melhorar a força e a resistência ao calor do material de amido, o amido é submetido a uma reação de reticulação com um composto com dois ou mais grupos funcionais (como poliácidos, etc.), de modo que o amido seja reticulado adequadamente.
3. Inovação independente de mistura, reforma e aglomeração
A maioria dos plásticos de amido é preparada misturando amido com outros materiais de alta molecular. Os produtos assim obtidos apresentam baixa resistência e compatibilidade limitada devido à baixa compatibilidade. Os plásticos à base de amido também sofrem copolimerização do amido durante a modificação do amido para obter copolímeros enxertados de amido e outros polímeros, melhorando assim a compatibilidade do amido com outros materiais poliméricos. Através da modificação química, três modificações no amido foram obtidas: a hidrofilicidade foi alterada para hidrofobicidade; a sensibilidade ao calor foi alterada para resistência à temperatura; duro e fragilidade foi alterado para plasticidade. Essa modificação resolve o problema mundial da modificação do amido e estabelece uma boa base para o processamento subsequente.
Editor de status de desenvolvimento
Os bioplásticos à base de amido têm uma história de pesquisa e desenvolvimento de 30 anos e são o tipo de plástico biodegradável com a mais longa história de pesquisa e desenvolvimento, a tecnologia mais madura, a maior escala de industrialização e a maior participação de mercado. No início dos anos 80, a pesquisa e o desenvolvimento de masterbatches modificados de amido e de liga de plástico degradável que podem ser plásticos totalmente biodegradáveis ou solúveis, e a mistura de amido com resinas biodegradáveis atraiu atenção. Entre eles, o mais bem-sucedido é o "MaterBi" da Itália Novamont Company, uma liga plástica de polímero de estrutura de rede interpenetrante composta de mistura de amido modificado e álcool polivinílico modificado, que possui boa processabilidade, processabilidade secundária e mecânica. Desempenho e excelente biodegradabilidade. Além disso, o "Vinex" desenvolvido pela American Air Product & Chemical Company é uma resina à base de álcool polivinílico com baixo grau de polimerização. Também possui solubilidade em água, processabilidade termoplástica e biodegradabilidade.
Nos últimos anos, os países geralmente mudaram seu foco de pesquisa para plásticos que aumentam o teor de amido, tanto quanto possível, e desenvolveram alguns materiais completamente degradáveis com excelentes propriedades e até obtiveram produtos de amido puro sem polímeros sintéticos, ou seja, amido termoplástico. O material biodegradável "Novon" produzido pela empresa americana Warner-Lambert tem um teor de amido superior a 90%; a empresa japonesa de milho e o Instituto de Tecnologia de Produção de Michigan desenvolveram em conjunto um material com alto teor de amido, que tem a vantagem de uma forte resistência à água. Além disso, a Sumitomo Corporation do Japão e a Ferrizz da Itália também anunciaram que estudaram com sucesso plásticos com amido. teor de amido de 90%. Em termos de transformar amido em amido termoplástico para a produção de plásticos biodegradáveis, institutos de pesquisa como o Instituto Alemão de Pesquisa Batekke, a American Warner-Lambert Company e a Universidade Suíça fizeram grandes progressos. O Centro Nacional de Ciência de Embalagens e Processamento de Alimentos da Austrália introduziu um termoplástico de amido completo que apresenta boa fluidez, ductilidade e liberação de mofo. O produto é macio, transparente, de alta resistência e possui uma taxa de degradação controlada. Pode ser usado para produzir filmes e alimentos agrícolas. Filme de embalagem e outros produtos.
O plástico de amido da China foi desenvolvido pela primeira vez pelo Instituto de Química Aplicada da Academia de Ciências Jiangxi no final dos anos 80. Segundo estatísticas incompletas, agora existem mais de 60 universidades, institutos de pesquisa e empresas que participam da pesquisa. A China está gradualmente diminuindo a lacuna com os países desenvolvidos estrangeiros na pesquisa e desenvolvimento de plásticos à base de amido. Atualmente, as principais empresas de fabricação de materiais e produtos à base de amido e seu status atual são: Wuhan Huali 40.000 toneladas / ano, está se preparando para construir uma linha de produção com uma produção anual de 60.000 toneladas; Shenzhen Hongcai 15.000 toneladas / ano; Suzhou Hanfeng 10.000 toneladas / ano; 10.000 toneladas / ano para a Tianhe em Zhejiang; 10.000 toneladas / ano para Zhejiang Huafa; 10.000 toneladas / ano para Shandong Bake; outras empresas de produção incluem Nanjing Biaoge e Changzhou Longjun.
Métodos químicos são usados para modificar e plastificar amido. O amido modificado possui três características: 1. Hidrofobicidade. Após modificação química, o amido é completamente hidrofóbico e o teor de umidade é <1%, e="" tem="" boa="" compatibilidade="" com="" outros="" materiais="" poliméricos=""> 2. resistência à temperatura. O amido modificado pode suportar altas temperaturas de 230 ° C sem amarelecimento e decomposição durante o processamento termoplástico. 3. Termoplástico. O amido modificado pode ser processado termoplasticamente em equipamentos de processamento de plástico. Os plásticos à base de amido produzidos pela empresa são divididos em duas séries, de base biológica e biodegradável. De acordo com as diferentes tecnologias de processamento, elas são divididas em filme soprado, moldagem por injeção, chapas e espumas. Alimentos, eletrodomésticos e outros produtos embalagens e utensílios de mesa, utensílios de cozinha, brinquedos e plantio de flores. Como resultado, uma grande quantidade de recursos petrolíferos é economizada, as emissões de dióxido de carbono são reduzidas, o lixo é tratado inofensivamente e é benéfico promover o desenvolvimento agrícola e aumentar a renda dos agricultores, além de promover o vigoroso desenvolvimento da economia circular.
Foi relatado em 12 de julho de 2018 que Yu Long desenvolveu e industrializou com sucesso todo o material biodegradável de amido pela primeira vez no mundo. [1]
Editor de vantagens do produto
Comparadas aos produtos plásticos tradicionais, as vantagens de materiais e produtos à base de amido são mostradas nos seguintes aspectos:
PerformanceDesempenho semelhante: tem o mesmo desempenho e o mesmo desempenho dos produtos plásticos tradicionais similares;
ProtectionProteção ambiental: plásticos e produtos de base biológica à base de amido têm as vantagens de economizar recursos de petróleo e reduzir as emissões de dióxido de carbono; Os plásticos e produtos biodegradáveis à base de amido têm as vantagens de biodegradação completa, compostagem e destinação inofensiva de resíduos;
⑶ Segurança: Os materiais e produtos à base de amido não contêm substâncias tóxicas e nocivas, como plastificantes, bisfenol A e metais pesados. Os materiais de qualidade alimentar atendem aos requisitos das normas nacionais e estrangeiras de plástico de qualidade alimentar;
Process Processo de produção: Não há três emissões de resíduos durante o processo de produção, o que não causará nova poluição ao meio ambiente;
OstCusto: os materiais e produtos plásticos à base de amido são iguais aos produtos plásticos comuns de petróleo. O custo de materiais e produtos totalmente biodegradáveis à base de amido é aproximadamente o dobro do de plásticos de petróleo comuns.
Editor do sistema de certificação
Nos últimos anos, o desempenho ambiental de produtos de base biológica foi gradualmente reconhecido em casa e no exterior, o que expandiu bastante o campo de aplicação de materiais de base biológica. O conteúdo de bio-carbono dos materiais de base biológica é uma característica importante, diferente dos plásticos comuns. O conteúdo de biocarbonetos é definido como a porcentagem de biocarbonetos em carbono orgânico (incluindo biocarbonetos e carbono fóssil) em um produto. Como o biocarboneto é um carbono novo, ele não causa poluição ao meio ambiente e, portanto, tem um bom efeito de proteção ambiental. Os padrões de teste de conteúdo biológico de carbono incluem US ASTM D6866-08: método de teste para determinação do conteúdo biológico de amostras sólidas, líquidas e gasosas por análise de radiocarbono e o método do contador de cintilação líquida para a determinação de conteúdo biológico em materiais de base biológica na China GB / T29649-2013. Como a mesma quantidade de carbono radioativo está contida nos organismos vivos da mesma geração, o princípio da ASTM D6866 é medir o conteúdo de base biológica das amostras em qualquer estado, usando essa característica do organismo; esse método de medição pode determinar quaisquer produtos e organismos de base biológica. Com base na porcentagem exata de materiais de base biológica ou renovável contidos na mistura base.
Em 2009, a Vincotte, o organismo de certificação autorizado belga, emitiu o primeiro certificado de certificação de produtos de certificação OK Biobased do mundo, que certificou autoritariamente o conteúdo de biocarbono de materiais de base biológica e também forneceu qualidade de produto confiável para a base biológica mercado de materiais. Revisões de terceiros. O OK-Biobased é um rótulo ambiental para produtos de baixo carbono com base biológica na Bélgica. Após a obtenção da certificação, os fabricantes de plásticos de base biológica podem fixar seus rótulos nas embalagens ou nos produtos para distinguir produtos petroquímicos comuns. Ele define materiais de base biológica com base no conteúdo de bio-carbono e usa a porcentagem de conteúdo de bio-carbono e o conteúdo total de carbono para avaliação. Seu padrão é o ASTM D6866, que classifica os materiais em estrelas, e é a marca oficial de certificação de materiais de base biológica da UE. O logotipo da OK Biobased usa um asterisco para distinguir o grau ambiental do produto. Um produto certificado obtém uma marca de 1 estrela para provar que seu produto contém 20% a 40% de biocarbono, 2 estrelas é de 40% a 60%, 3 estrelas é de 60% a 80% e 4 estrelas tem mais de 80% de conteúdo de biocarbono . produtos. A certificação OK Biobased da Vincotte visa ajudar empresas ou distribuidores a melhorar a competitividade de produtos renováveis no mercado e orientar os consumidores a escolher melhor produtos ecológicos.
Para incentivar o desenvolvimento de materiais e produtos de base biológica, o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos implementou um programa de prioridade biológica. O programa possui dois procedimentos, um programa prioritário de compras governamentais e um programa de rotulagem voluntária para os consumidores. O primeiro incentivou o desenvolvimento de produtos de base biológica em 2002, enquanto o último foi lançado em 2008. O objetivo do Programa de Prioridade Biológica é estimular o consumo de produtos de biomassa nos Estados Unidos. As agências do governo federal e seus contratados dão preferência a produtos com o maior conteúdo de biomassa. Se o produto atender ao padrão mínimo de conteúdo de base biológica da lista de produtos de base biológica do USDA, qualquer fábrica e distribuidor poderá participar deste programa e a embalagem do produto poderá ser afixada com a marca de certificação emitida pela agência.
A certificação internacional de plástico biodegradável inclui a certificação Bélgica OK Compost, certificação Alemanha Compostable e certificação BPI dos EUA.
O OK Compost é uma certificação compostável denominada "OK Compost" emitida pelo organismo de certificação belga AIB-Vincotte Group após o teste de acordo com a norma de teste de material biodegradável EN13432 ou ASTM D6400. O objetivo da certificação OK Compost é ajudar as empresas ou distribuidores a melhorar a competitividade do mercado de produtos totalmente degradáveis e orientar os consumidores a escolher melhor produtos ecológicos.
A certificação compostável é uma certificação de produtos biodegradáveis lançada pela DIN CERTCO, uma agência de certificação conjunta da TUV Rheinland e do Deutsches Institut fr Normun (DIN). A marca de certificação é a marca "semeadura". A certificação compostável ajuda os compradores a selecionar produtos de qualidade, segurança e proteção ambiental rigorosas de muitos fornecedores e fabricantes. Ao mesmo tempo, os produtos com o logotipo Compostable indicam que foram aprovados nos testes e avaliações de agências autorizadas de terceiros, o que ajuda a fortalecer a confiança na compra do cliente e promover efetivamente as vendas do produto. Além disso, as informações relevantes do licenciado podem ser verificadas no site oficial da DIN CERTCO para evitar abuso ou falsificação do logotipo.
BPI é uma abreviação de BiodegradableProductsInsitute. O BPI educa fabricantes, legisladores e consumidores sobre padrões científicos para materiais degradáveis através de um inovador esquema de rotulagem compostável. Ao mesmo tempo, através de uma série de procedimentos para garantir que os produtos relevantes atendam aos requisitos dos padrões de materiais degradáveis.
A Wuhan Huali Environmental Protection Co., Ltd., a primeira empresa chinesa a obter a certificação OK Biobased, obteve a certificação de quatro estrelas baseada em produtos biológicos. Ao mesmo tempo, os materiais biodegradáveis da empresa obtiveram a certificação OK Compost e a certificação Compostable.
Editor de primeiro plano do aplicativo
Com a mudança gradual das preferências dos consumidores por produtos plásticos, a popularidade de materiais renováveis e ecológicos tem aumentado no mercado. Afetada por isso, a demanda pelo mercado de plásticos de base biológica aumentou. Como os governos atribuem importância aos bioplásticos, o valor total da demanda global por bioplásticos deve aumentar para US $ 5,9 bilhões em 2020, o que equivale a uma taxa média de crescimento anual de 20%.
Recentemente, o parlamento francês aprovou leis sobre transição energética e crescimento verde. Além de reduzir a participação da energia nuclear no mix energético francês, a nova lei também contém recomendações legislativas relacionadas a energias renováveis e embalagens plásticas. Por exemplo, as fontes de energia renováveis aumentarão 40% até 2030 e as emissões de dióxido de carbono serão reduzidas 40% até 2030; sacos leves para embalagem de frutas e legumes terão de ser feitos de materiais de base biológica a partir de 1º de janeiro de 2017; Além disso, as embalagens plásticas para correspondência comercial serão implementadas ao mesmo tempo, com os mesmos padrões. A legislação mais recente do governo francês exige que os utensílios de mesa descartáveis, como pratos, copos, garfos e garfos, sejam feitos de materiais de base biológica, e não de petróleo.
Analistas de mercado da RnR Market Research previram que a demanda global por plásticos de base biológica aumentará a uma taxa de crescimento anual de 19% nos próximos quatro anos, e sua demanda de mercado em 2017 chegará a 950.000 toneladas. A Europa é o maior mercado consumidor do mundo para plásticos de base biológica. O uso de plásticos de base biológica na região representou mais da metade do total global em 2012. O relatório da pesquisa mostra que, comparado aos plásticos tradicionais, os consumidores nos países europeus estão mais inclinados a escolher novos produtos de plástico de base biológica. Portanto, espera-se que a região continue liderando os rankings de consumo de plástico de base biológica. Em termos de espécies, os plásticos à base de amido e o ácido polilático ainda são os plásticos de base biológica mais demandados nos próximos anos, e seu consumo no mercado será responsável por mais de 60% do total. De acordo com a RnR Market Research, nos últimos anos, vários países emitiram ordens de restrição de plástico e aumentaram continuamente a supervisão do uso de plásticos tradicionais, o que é propício para impulsionar ainda mais a tendência de demanda de plásticos de base biológica, especialmente amido.
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