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 assim as propriedades correspondentes do amido e transformando o amido original em um amido termoplástico.

nome chinês
Plásticos à base de amido

Campo
Manufatura química

Indústria
Manufaturação industrial

Campo de aplicação
Fabricação de plástico

índice
1 R& Fundo D
2 Princípio do processo
3 Status de desenvolvimento
4 vantagens do produto
5 sistema de certificação
6 candidatos em potencial

1 R& Fundo D
O amido é um polímero natural cujo rendimento perde apenas para a celulose na terra. É rico em fontes, renováveis e de baixo preço. Ele pode ser usado para produzir plásticos à base de amido por meio de modificação e plastificação. Como uma categoria importante de materiais de base biológica, os plásticos à base de amido realizaram com sucesso a produção e aplicação industrializada. O plástico à base de amido é um tipo de produto plástico feito do amido como principal matéria-prima, que é modificado e plastificado e depois misturado com outros polímeros. É uma espécie 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, compostável, ecologicamente correto e adequado para compostagem de resíduos, 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.). Sua importância para a proteção ambiental está na redução do uso de recursos petroquímicos e na redução das 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 plásticos e sacos plásticos, talheres descartáveis, recipientes para alimentos, brinquedos, etc.

2 Princípio do processo

O amido é um tipo de polímero natural de alto peso molecular. Sua molécula contém muitos grupos hidroxila (a estrutura molecular é II e III). Portanto, a força de interação entre as macromoléculas de amido é muito forte, o que dificulta o processo de fusão do amido nativo, e está em copolimerização com outros polímeros. A compatibilidade com outros polímeros durante a mistura também é pobre. Mas esses grupos hidroxila podem sofrer reações químicas como esterificação, eterificação, enxerto e reticulação. Usando essas reações químicas para modificar quimicamente o amido, reduzir os grupos hidroxila do amido, alterar sua estrutura original, alterando assim as propriedades correspondentes do amido e transformando o amido original em amido termoplástico.

1. Reação de esterificação, transesterificação ou eterificação
A fim de alterar a hidrofilicidade do amido para hidrofobicidade, os grupos hidroxila na molécula de amido são esterificados e transesterificados com ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos, etc., para formar ésteres de amido.

2. Reação de reticulação

A fim de melhorar a força e a resistência ao calor dos materiais de amido, o amido é reticulado com compostos com dois ou mais grupos funcionais (como ácidos polibásicos, etc.), de modo que o amido seja reticulado de forma apropriada.

3. Inovação independente de combinação e co-coleta
A maioria dos plásticos de amido é preparada enchendo e misturando amido com outros materiais poliméricos. Os produtos obtidos desta forma têm baixa compatibilidade e baixa resistência, e sua faixa de aplicação é limitada. Nos plásticos à base de amido, o amido é copolimerizado no processo de modificação do amido para obter copolímeros enxertados de amido e outros polímeros, melhorando assim a compatibilidade do amido com outros materiais poliméricos. Por meio da modificação química, três modificações do amido foram realizadas: a hidrofilia mudou para hidrofobia; a sensibilidade ao calor mudou para resistência à temperatura; dureza e fragilidade mudaram para plasticidade. Esta modificação resolve o problema mundial de modificação do amido e estabelece uma boa base para o processamento subsequente.

3 Status de desenvolvimento
Os bioplásticos à base de amido têm uma história de 30 anos de pesquisa e desenvolvimento. É um 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 1980, a pesquisa e o desenvolvimento de lotes mestres de amido modificado e ligas de plástico degradáveis que podem ser completamente biodegradáveis ou plásticos solúveis e a mistura de amido e resinas biodegradáveis receberam atenção. Entre eles, o mais bem sucedido é o" MaterBi" de Novamont, Itália. É uma liga de plástico polimérico com estrutura de rede interpenetrante composta por uma mistura de amido modificado e álcool polivinílico modificado. Possui boas propriedades de processamento, propriedades de processamento secundário e propriedades mecânicas. Desempenho e excelente biodegradabilidade. Além disso, o" Vinex" desenvolvido por Air Product& O Chemical nos Estados Unidos é uma resina à base de álcool polivinílico com baixo grau de polimerização. Possui também solubilidade em água, processabilidade termoplástica e biodegradabilidade, tendo recebido grande atenção nos últimos anos.

Nos últimos anos, vários países geralmente mudaram seu foco de pesquisa para plásticos com o maior teor de amido possível, e desenvolveram alguns materiais completamente degradáveis com excelente desempenho, e ainda obtiveram produtos de amido puro sem polímeros sintéticos, ou seja, amido termoplástico. O" Novon" o material biodegradável produzido pela Warner-Lambert Company dos Estados Unidos tem um teor de amido de mais de 90%; a Japanese Corn Company e o Michigan Production Technology Research Institute desenvolveram em conjunto um material com alto teor de amido, que tem as vantagens de uma forte resistência à água. Além disso, a Sumitomo Corporation do Japão' s, Itália' s Ferrizz Corporation, etc. também afirmou ter estudado com sucesso todos os plásticos de amido com 90% de conteúdo de amido. Instituições de pesquisa como o Instituto Alemão de Pesquisa Batekke, a Warner-Lambert Company dos Estados Unidos e a Universidade Suíça fizeram grandes progressos na conversão de amido em amido termoplástico para a produção de plásticos biodegradáveis. O Australian National Food Processing and Packaging Science Center lançou um termoplástico de amido completo, que tem boa fluidez, ductilidade, desmoldagem, macio, transparente, de alta resistência e taxa de degradação controlável. Ele pode ser usado para fazer filmes agrícolas e alimentos. Filme de embalagem e outros produtos.

Os plásticos de amido da China foram desenvolvidos pela primeira vez pelo Instituto de Química Aplicada da Academia de Ciências de Jiangxi no final dos anos 1980. De acordo com estatísticas incompletas, há mais de 60 universidades, institutos de pesquisa e empresas participando da pesquisa. meu país está gradualmente estreitando a lacuna com os países desenvolvidos estrangeiros na pesquisa e desenvolvimento de plásticos à base de amido. Atualmente, os principais fabricantes nacionais de materiais e produtos à base de amido e sua situação atual são os seguintes: Wuhan Huali é de 40.000 toneladas / ano e 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; Zhejiang Tianhe 10.000 toneladas / ano; Zhejiang Huafa 10.000 toneladas / ano; Shandong Bicacheng 10.000 toneladas / ano; outras empresas de produção incluem Nanjing Biaoge e Changzhou Longjun.

O amido é modificado e plastificado por métodos químicos, sendo que o amido modificado obtido possui três características: 1. Hidrofobicidade. O amido é completamente hidrofóbico após a modificação química e o teor de umidade é< 1%,="" que="" tem="" boa="" compatibilidade="" com="" outros="" materiais="" poliméricos="" sintéticos.="" 2.="" resistência="" à="" temperatura.="" o="" amido="" modificado="" pode="" suportar="" uma="" alta="" temperatura="" de="" 230="" °="" c="" durante="" o="" processamento="" termoplástico="" sem="" amarelar="" ou="" se="" decompor.="" 3.="" termoplasticidade.="" o="" amido="" modificado="" pode="" ser="" termoplástico="" processado="" 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="" diferentes="" técnicas="" de="" processamento,="" eles="" são="" divididos="" em="" materiais="" de="" filme="" soprado,="" materiais="" de="" moldagem="" por="" injeção,="" materiais="" de="" folha="" e="" materiais="" de="" espuma.="" eles="" podem="" substituir="" os="" plásticos="" petroquímicos="" comuns="" e="" são="" amplamente="" utilizados="" na="" indústria,="" medicina,="" alimentos,="" aparelhos="" elétricos="" e="" outras="" embalagens="" de="" produtos="" e="" talheres,="" utensílios="" de="" cozinha,="" brinquedos="" e="" plantio="" de="" flores="" e="" outros="" campos.="" desta="" forma,="" uma="" grande="" quantidade="" de="" recursos="" petrolíferos="" é="" economizada,="" as="" emissões="" de="" dióxido="" de="" carbono="" são="" reduzidas="" e="" o="" tratamento="" inofensivo="" do="" lixo="" é="" realizado.="" também="" é="" favorável="" à="" promoção="" do="" desenvolvimento="" agrícola="" e="" dos="" agricultores'="" renda="" e="" promovendo="" o="" desenvolvimento="" vigoroso="" da="" economia="">

Foi relatado em 12 de julho de 2018 que Yu Long desenvolveu e industrializou com sucesso um material biodegradável de amido completo pela primeira vez no mundo.

4 vantagens do produto
Em comparação com os produtos de plástico tradicionais, as vantagens dos materiais e produtos à base de amido são mostradas nos seguintes aspectos:

⑴Desempenho semelhante: Possui desempenho igual ou semelhante aos produtos plásticos tradicionais do mesmo tipo;

⑵Proteção ambiental: Os 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 serem totalmente biodegradáveis, compostáveis e de tratamento inofensivo do lixo;

⑶Segurança: os materiais e produtos à base de amido não contêm substâncias tóxicas e prejudiciais, como plastificantes, bisfenol A e metais pesados. Os materiais de qualidade alimentar atendem aos requisitos das normas de plástico de qualidade alimentar nacionais e estrangeiras;

⑷ Processo de produção: três resíduos não são descartados durante o processo de produção e nenhuma nova poluição será causada ao meio ambiente;

⑸Custo: Os materiais e produtos plásticos de base biológica à base de amido são iguais aos produtos plásticos de petróleo comuns, e o custo dos materiais e produtos totalmente biodegradáveis à base de amido é cerca de duas vezes maior do que os dos plásticos de petróleo comuns.

5 sistema de certificação
Nos últimos anos, o desempenho ambiental dos produtos de base biológica foi gradualmente reconhecido em casa e no exterior, o que expandiu enormemente os campos de aplicação de materiais de base biológica. O conteúdo de bio-carbono dos materiais de base biológica é uma característica importante que os distingue dos plásticos comuns. A definição de conteúdo de bio-carbono é a porcentagem de bio-carbono no produto em relação ao carbono orgânico (incluindo bio-carbono e carbono fóssil). Como o biochar é um carbono novo, ele não causa poluição ao meio ambiente, por isso tem um efeito de proteção ambiental muito bom. Os padrões de teste de conteúdo de bio-carbono incluem o ASTM D6866-08 dos Estados Unidos: O método de teste para a determinação do conteúdo biológico de amostras sólidas, líquidas e de gás por análise de radiocarbono e o líquido de determinação de conteúdo de material biológico GB / T29649-2013 chinês método do contador de cintilação. Visto que todos os organismos contemporâneos contêm a mesma quantidade de elementos de radiocarbono, o princípio da ASTM D6866 é usar essa característica dos organismos para medir o conteúdo de base biológica das amostras em qualquer estado; este método de medição pode determinar quaisquer produtos e organismos de base biológica. A porcentagem exata de substâncias de base biológica ou renováveis contidas no produto de base mista.

Em 2009, Vincotte, um organismo de certificação autorizado na Bélgica, emitiu o primeiro lote mundial de certificações de produtos com estrela OK Biobased, que certificou o conteúdo de bio-carbono de materiais de base biológica e também forneceu produtos de qualidade confiável para os mercado de materiais. Avaliações de terceiros. OK-Biobased é o selo ambiental da Bélgica' Após obter a certificação, os fabricantes de plásticos de base biológica podem colocar seus rótulos nas embalagens externas ou nos produtos para distinguir os 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 de carbono total para avaliar. Seu padrão é ASTM D6866, que distingue os materiais por estrelas, e é a marca de certificação oficial da UE&nº 39 para materiais de base biológica. O logotipo da OK Biobased usa asteriscos para distinguir o grau ambiental do produto. Um produto certificado obtém uma marca de 1 estrela para provar que seu produto contém 20% -40% de biocarbono, 2 estrelas 40% -60%, 3 estrelas 60% -80% e conteúdo de bio-carbono de 4 estrelas ou mais do que 80% do produto. A certificação OK Biobased da Vincotte' visa ajudar as empresas ou distribuidores a melhorar a competitividade do mercado de produtos renováveis e orientar os consumidores a escolherem melhor os 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 plano tem dois procedimentos, um é um plano prioritário para compras governamentais e um plano de rotulagem voluntária para os consumidores. O primeiro foi criado em 2002 para estimular o desenvolvimento de produtos de base biológica, enquanto o segundo foi lançado em 2008. O objetivo do Programa Biofirst é estimular o consumo de produtos de biomassa nos Estados Unidos. Órgãos do governo federal e seus contratados priorizam a compra de produtos com o maior conteúdo de biomassa. Se o produto atender aos padrões mínimos de conteúdo biológico na lista de produtos biológicos do Departamento de Agricultura dos EUA' qualquer fábrica e distribuidor podem participar deste programa, e a marca de certificação emitida pela agência pode ser aposta na embalagem do produto.

As certificações internacionais para plásticos biodegradáveis incluem a certificação Belgian OK Compost, a certificação German Compostável e a certificação US BPI.

OK Compost é uma certificação compostável chamada" OK Compost" emitido pelo organismo de certificação belga AIB-Vincotte Group após o teste de acordo com os padrões de teste EN13432 ou ASTM D6400 para materiais biodegradáveis. O objetivo da certificação OK Compost é ajudar empresas ou distribuidores a melhorar a competitividade de mercado de produtos totalmente degradáveis e orientar os consumidores a escolherem melhor os produtos ecologicamente corretos.

A certificação compostável é uma certificação para produtos biodegradáveis lançada pela DIN CERTCO, um organismo de certificação conjunto da TUV Rheinland e da Associação Alemã de Padronização (Deutsches Institut fr Normun, DIN). A marca de certificação é o" semeadura" marca. A certificação compostável pode ajudar os compradores a selecionar produtos com qualidade, segurança e proteção ambiental estritas de muitos fornecedores e fabricantes. Ao mesmo tempo, os produtos com o logotipo Compostable indicam que foram aprovados no teste e na avaliação de uma organização terceirizada confiável, o que ajuda a aprimorar os clientes' confiança na compra e promoção eficaz da venda dos produtos. Além disso, as informações relevantes do titular podem ser consultadas no site oficial da DIN CERTCO para evitar o abuso ou falsificação da marca.

BPI é a abreviatura de Biodegradable Products Insitute (Degradable Products Association). Através de um programa inovador de etiquetagem compostável, o BPI educa fabricantes, legisladores e consumidores sobre os padrões científicos para materiais degradáveis. Ao mesmo tempo, através de uma série de procedimentos para garantir que os produtos relacionados atendam aos requisitos dos padrões de materiais degradáveis.

O primeiro lote de empresas chinesas em Wuhan Huali Environmental Protection a obter a certificação OK Biobased obteve a certificação de produto bio-baseado de quatro estrelas. Ao mesmo tempo, os materiais biodegradáveis da empresa' s obtiveram a certificação OK Compost e a certificação Compostável.

6 candidatos em potencial
Com a mudança gradual na preferência do consumidor por produtos de plástico, os materiais renováveis e ecologicamente corretos se tornaram cada vez mais populares no mercado. Afetada por isso, a demanda por plásticos de base biológica aumentou. Com a ênfase em bioplásticos por parte dos governos, o valor total da demanda global por bioplásticos deve aumentar para 5,9 bilhões de dólares 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 proporção de energia nuclear na estrutura energética da França' a nova lei também contém propostas legislativas relacionadas à energia renovável e embalagens plásticas. Por exemplo, a energia renovável aumentará 40% até 2030 e as emissões de dióxido de carbono serão reduzidas em 40% até 2030; Os sacos de embalagem leves usados para embalar frutas e vegetais terão que ser feitos de materiais de base biológica a partir de 1 ° de janeiro de 2017; Além disso, as embalagens de plástico usadas para correio comercial também serão implementadas com os mesmos padrões ao mesmo tempo. A última legislação do governo francês exige que talheres descartáveis, como pratos, xícaras e garfos, sejam feitos de matérias-primas de base biológica, em vez de matérias-primas à base de petróleo.

Um analista de mercado da RnR Market Research previu recentemente 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 alcançará 950.000 toneladas em 2017. A Europa é o mundo' o maior mercado consumidor de plásticos de base biológica. Em 2012, o uso de plásticos de base biológica nessa região representou mais da metade do total global. O relatório da pesquisa mostra que, em comparação com os 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 o ranking de consumo de plástico de base biológica. Em termos de tipos, os plásticos à base de amido e o ácido polilático continuarão a ser os plásticos de base biológica mais demandados nos próximos anos, e seu consumo no mercado representará mais de 60% do total. A RnR Market Research disse que, nos últimos anos, vários países introduziram sucessivamente restrições ao plástico e aumentaram continuamente a supervisão do uso de plásticos tradicionais, o que é propício para aumentar ainda mais a tendência de demanda de plásticos de base biológica, especialmente plásticos à base de amido.

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