各种可降解材料性能对比及应用范围.docx

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1、可降解材料中PLA 综合性能具备优势PLA 在全球塑料使用量占比达 13.90%。可降解塑料种类繁多，通过降解途径与机制划分可将其分为光降解塑料、热氧降解塑料和可生物降解塑料三类，本文中所叙述的可降解塑料均为可生物降解塑料。按照原材料的来源不同，可生物降解塑料又可分为生物基可降解塑料和石油基可降解塑料，前者包括 PLA 和 PHA 等，后者包括 PBAT、PBS和 PCL 等。根据中国中国塑料的环境足迹评估的数据，2019 年全球可生物降解塑料的消耗以淀粉基、PLA 和PBA T 为核心，分别占到当年全球消费量的 21.30%、13.90%和 13.40%，其余的可生物降解塑料由于技术不成熟、

2、成本高等原因使用占比较小。图 ：塑料品种分类图 ：2019 年全球塑料产品使用占比可生物降解塑料中 PLA 综合性能具备优势。目前常见的可生物降解塑料包括 7 种，分别是淀粉、PLA、PBAT、PBS、PCL、PHA 和 PGA，其中，淀粉基塑料性能缺陷大，使用范围和规模均受限，被替代的可能性大。PHA 和 PGA 由于技术难度高，工业化程度低等原因售价较高，在可降解塑料中暂不具备竞争力。PBS 树脂由于国内丁二酸产能较少导致成本较高，PCL 的熔点过低导致其耐热性较差限制了应用范围， 同时 PBS 和 PCL的价格也是大幅高于 PLA，因此 PLA 是目前最具前景的可降解塑料品种之一，在硬质

3、材料领域占据绝对优势。对比 PLA 和 PBAT 材料，PLA 材料强度高，耐热性好且具备较好的水汽阻隔性能，而 PBAT 材料则延伸率较高，两者优势互补，未来的可降解市场是 PLA和 PBAT 共存的时代。表 ：可降解塑料与 PE性能对比PEPLAPBATPBSPCLPHAPGA熔点/13018012012060145225拉伸强度/MPa27601840203080延伸率50067504003001010降解速率慢适中快快快快极快氧气阻隔性较高适中差未知未知较高高水汽阻隔性适中适中差未知适中较高高商品化程度高较高较高一般低低极低当前价格/千元927.5-3221-2441-4440-465

4、0-601002PLA 下游应用领域跨度广。聚乳酸是生物基完全可降解塑料，由于其具备较高的力学性能和耐热性能， 在日常塑料中应用广泛，包括垃圾袋、餐盒和纤维等，其中聚乳酸纤维由于具备具有良好的生物相容性、生物可吸收性、抑菌性和阻燃性，其织物面料手感、悬垂性好，抗紫外线且具有较低的可燃性和优良的加工性能,适用于各种时装、休闲装、体育用品和卫生用品等，具有广阔的应用前景。聚乳酸也能应用于高端医药领域，如手术缝合线等，采用聚乳酸制备的手术缝合线可以直接被基体吸收而无需拆线从而避免了患者二次伤害。表 ：各可降解塑料下游应用范围PLA PBAT PCL PHAPGA垃圾袋日常塑料餐盒纤维高性能塑料高端医

5、用农膜高阻气性能包装手术缝合线医药载体PLA 碳排放系数低，碳中和背景下优势明显。中国塑料的环境足迹评估深入探究了三种情境对谷物（玉米）基PLA对环境的影响，三种情形分别为：l 情境1：既考虑玉米的碳库功能，也考虑秸秆在产业链的能源化利用。假定 50%的秸秆被收集制能，能源转化效率为 45%。l 情境2：仅考虑玉米的碳库功能，是国内 PLA 生产的实景。l 情境3：既不考虑玉米的碳库功能也不考虑秸秆利用，描述的是 PLA 塑料被丢弃在自然界，在自然环境又无法降解的情形。情形 1 下，受到秸秆收集效率不高的影响，PLA 的碳足迹反而高于传统的 PP 树脂，但能源足迹略低于传统 PP 树脂；情境

6、2 下，每吨PLA 的能源足迹略小于PP 树脂的能源足迹，但碳足迹大幅低于 PP 树脂， 这归功于秸秆等谷物生产废弃物被排除在了碳排放边际之外，农作物碳库功能沿着产品链从谷物直接传递到PLA 产品之中。情形 3 下，由于 PLA 被丢弃在自然界中且无法自然降解，这使得 PLA 与传统塑料并无本质差别，因此其碳足迹与传统的 PP 树脂相当。此外，情形3 下 PLA 的水足迹也要比情形 1 和情形 2高。国内的 PLA 生产多采用纯玉米即情形 2，在该条件下 PLA 的碳足迹和能源足迹显著低于传统 PP 树脂，其碳排放系数仅不到传统 PP 树脂 20%，在碳中和的大背景下PLA 具备显著优势。图 ：PLA 的环境足迹图 ：不同属性树脂的碳足迹比较