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Special Chinese Edition 2021

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Best of 2020 in Chinese Language

塑 料 薄 膜 | 软

塑 料 薄 膜 | 软 包 装 | 手 袋 PHBV 吹 膜 成 型 工 艺 柠 檬 酸 盐 能 使 PHBV 吹 膜 挤 出 而 不 影 响 降 解 性 物 高 聚 物 很 难 以 纯 料 形 式 加 工 , 但 使 用 传 统 添 加 剂 往 往 破 坏 环 境 。 利 用 基 于 柠 檬 酸 的 生 物 基 和 生 物 可 降 解 增 塑 剂 , 可 以 生 产 含 接 近 70%PHBV 的 吹 膜 料 。 聚 羟 基 烷 酸 酯 (PHA) 由 于 在 各 种 环 境 条 件 下 具 有 良 好 的 降 解 性 而 特 别 引 人 关 注 。 其 中 最 著 名 的 代 表 是 聚 羟 基 丁 酸 - 共 羟 基 戊 酸 酯 (PHBV)。PHBV 具 有 低 粘 度 、 低 熔 体 强 度 、 高 结 晶 性 和 固 态 脆 性 。 由 于 PHBV 在 土 壤 中 可 在 几 个 月 内 完 全 生 物 降 解 , 它 是 一 种 适 合 用 于 地 膜 和 许 多 其 他 应 用 的 起 始 材 料 。 然 而 , 由 于 有 限 的 性 能 , 直 到 现 在 才 考 虑 用 PHBV 制 作 吹 膜 料 。 生 物 塑 料 的 新 添 加 剂 许 多 聚 合 物 不 能 以 其 纯 粹 的 形 式 进 行 加 工 , 但 必 须 首 先 通 过 适 当 的 添 加 剂 体 系 复 合 成 可 用 的 塑 料 ( 见 图 1)。 然 而 , 如 果 处 理 的 是 可 生 物 降 解 塑 料 , 这 就 与 大 量 商 业 上 可 获 得 的 加 工 助 剂 的 使 用 相 矛 盾 , 这 些 助 剂 本 身 不 能 生 物 降 解 。 因 此 ,IKT( 斯 图 加 特 , 德 国 ) 正 在 寻 找 新 的 添 加 剂 , 可 以 用 于 改 善 生 物 基 和 生 物 可 降 解 聚 合 物 , 而 不 会 失 去 这 些 优 势 。 过 去 , 以 工 业 规 模 生 产 的 柠 檬 酸 为 基 础 的 柠 檬 酸 盐 已 被 证 明 是 各 种 塑 料 的 良 好 增 塑 剂 。Jungbunzlauer (Ladenburg, Germany) 的 柠 檬 酸 盐 是 属 于 生 物 基 的 , 并 根 据 EN13432 认 证 为 可 堆 肥 的 。 因 此 , 它 们 可 能 为 生 物 聚 合 物 的 应 用 提 供 了 一 种 替 代 选 择 。 本 课 题 的 目 的 是 研 究 柠 檬 酸 盐 是 否 可 以 对 生 物 聚 合 物 PHBV 进 行 改 性 , 通 过 吹 膜 挤 压 的 方 式 将 其 加 工 成 生 物 可 降 解 的 薄 膜 。 由 于 PHBV 的 粘 度 和 熔 体 强 度 很 低 , 所 以 尽 管 PLA 对 PHBV 的 生 物 降 解 性 降 低 , 我 们 还 是 决 定 在 化 合 物 中 加 入 少 量 PLA, 以 增 加 项 目 成 功 的 机 会 。 挤 压 和 表 征 该 化 合 物 是 在 德 国 斯 图 加 特 的 Coperion 的 ZSK 26 双 螺 杆 挤 出 机 中 生 产 的 。 选 用 中 国 天 安 生 物 材 料 公 司 的 PHBV ENMAT Y1000P 和 美 国 NatureWorks 公 司 的 PLA 4043D。 以 PHBV/PLA 比 为 75:25 的 化 合 物 为 参 比 。 对 于 改 性 , 使 用 了 来 自 Jungbunzlauer 的 citrool BII。 这 是 一 种 生 物 基 的 柠 檬 酸 乙 酰 三 丁 酯 , 根 据 en13432 是 完 全 可 生 物 降 解 的 。 吹 膜 挤 出 是 在 德 国 Collins, Maithenbeth 的 实 验 室 挤 出 生 产 线 上 进 行 的 。 所 有 成 分 数 据 均 以 质 量 分 数 为 准 。 在 185°C 的 温 度 下 , 用 Discovery HR2 混 合 型 平 板 流 变 仪 (TA Instruments, UK) 研 究 了 化 合 物 的 流 变 性 能 。 用 示 差 扫 描 量 热 法 (DSC 204, Netzsch, Selb, Germany) 对 其 结 晶 行 为 进 行 了 分 析 。 为 了 确 定 薄 膜 的 力 学 性 能 , 在 德 国 乌 尔 姆 茨 威 克 通 用 试 验 机 上 进 行 了 拉 伸 试 验 。 60 Figure 2: Stress-strain diagram of the blown films produced 50 Stress in MPa 40 30 20 PHBV+PLA 5 % Citrate 10 % Citrate 10 0 0 1 2 3 4 5 Strain in % 8 bioplastics MAGAZINE Vol. 16 | 中 文 版

材 料 的 新 闻 By: Silvia Kliem, Research Associate Christian Bonten, Professor Institut für Kunststofftechnik Univ. Stuttgart, Germany 东 丽 推 出 新 型 环 保 尼 龙 农 膜 性 价 比 复 配 结 果 表 明 , 所 选 的 两 种 基 聚 合 物 是 相 容 的 , 无 需 使 用 进 一 步 的 添 加 剂 就 可 以 生 产 出 均 相 化 合 物 。 与 未 添 加 的 两 种 聚 合 物 相 比 , 柠 檬 酸 盐 的 添 加 降 低 了 化 合 物 的 粘 度 。 用 示 差 扫 描 量 热 法 考 察 了 增 塑 剂 的 加 入 对 结 晶 行 为 的 影 响 。 在 175°C(120°C) 左 右 有 明 显 的 峰 , 显 示 PHBV 组 分 的 熔 融 ( 结 晶 ), 而 在 150°C 左 右 , 升 温 曲 线 显 示 PLA 的 熔 融 为 一 个 非 常 弱 的 峰 。 然 而 , 可 以 清 楚 地 看 到 , 改 性 化 合 物 的 熔 化 温 度 降 低 了 5 K 左 右 。 由 此 产 生 的 加 工 温 度 的 降 低 不 仅 节 省 了 加 热 成 本 , 而 且 减 少 了 加 工 过 程 中 对 材 料 的 热 损 伤 。 在 吹 膜 的 情 况 下 , 改 性 成 功 的 最 重 要 的 证 据 变 得 很 清 楚 。 没 有 增 塑 剂 ,PHBV-PLA 共 混 物 不 能 吹 膜 , 因 为 在 薄 膜 中 会 产 生 分 离 层 。 含 5% 柠 檬 酸 盐 的 化 合 物 至 少 允 许 暂 时 连 续 挤 压 和 薄 膜 管 的 膨 胀 , 薄 膜 厚 度 只 能 达 到 约 50µm。 只 有 柠 檬 酸 10% 的 化 合 物 才 能 稳 定 连 续 加 工 , 平 均 膜 厚 在 25µm 以 下 。 由 于 PHBV 的 高 结 晶 度 , 薄 膜 呈 半 透 明 。 与 纯 PLA 薄 膜 不 同 的 是 , 纯 PLA 薄 膜 常 常 因 发 出 响 亮 的 噼 啪 声 而 受 到 批 评 , 而 在 触 感 方 面 , 纯 PLA 薄 膜 与 市 面 上 销 售 的 PE 塑 料 薄 膜 很 相 似 。 图 2 中 薄 膜 的 拉 伸 试 验 表 明 , 改 性 化 合 物 的 伸 长 率 明 显 改 变 为 弹 性 行 为 , 最 大 伸 长 率 略 高 于 5%。 结 论 特 别 是 在 农 业 领 域 , 对 生 物 降 解 膜 有 很 大 的 需 求 。 除 了 合 适 的 聚 合 物 , 还 必 须 注 意 使 用 环 境 友 好 的 添 加 剂 。 在 这 个 项 目 中 , 第 一 次 有 可 能 生 产 出 含 量 接 近 70% 的 生 物 可 降 解 PHBV 吹 膜 产 品 。 通 过 使 用 生 物 基 的 可 生 物 降 解 的 柠 檬 酸 酯 作 为 增 塑 剂 和 少 量 的 聚 乳 酸 作 为 共 混 伙 伴 , 可 以 假 设 本 文 所 述 的 薄 膜 在 我 们 的 环 境 中 完 全 代 谢 , 不 会 在 土 壤 中 以 微 塑 料 的 形 式 残 留 。 除 了 优 化 配 方 和 工 业 转 化 外 , 进 一 步 的 研 究 证 明 这 种 降 解 性 是 很 有 意 义 的 。 确 认 该 项 目 由 Jungbunzlauer Ladenburg GmbH 支 持 。 感 谢 项 目 合 作 伙 伴 的 良 好 合 作 。 这 篇 文 章 的 更 详 细 版 本 已 经 发 表 在 《kunstoffe》 杂 志 上 ,2020 年 9 月 号 . www.ikt.uni-stuttgart.de 东 丽 工 业 有 限 公 司 已 经 开 发 了 一 种 新 的 , 更 可 持 续 发 展 的 尼 龙 , 代 表 了 该 公 司 的 可 持 续 发 展 的 愿 景 向 前 迈 出 了 一 大 步 。 尼 龙 是 该 公 司 的 生 物 基 聚 合 物 材 料 和 产 品 的 综 合 Ecodear 品 牌 的 最 新 产 品 。 东 丽 的 新 Ecodear 尼 龙 是 60% 的 生 物 基 , 基 于 从 蓖 麻 中 提 取 的 癸 二 酸 。 这 种 纤 维 最 初 有 10denier、20 denier 和 50 denier 三 种 规 格 , 可 以 像 传 统 尼 龙 一 样 纺 纱 。 东 丽 在 建 立 综 合 品 牌 的 过 程 中 , 通 过 在 纤 维 、 树 脂 和 薄 膜 等 广 泛 领 域 使 用 ecodear 品 牌 , 扩 大 其 生 物 质 基 聚 合 物 材 料 和 产 品 的 业 务 , 以 推 进 其 为 环 境 问 题 提 供 解 决 方 案 的 雄 心 。 生 态 尼 龙 的 开 发 证 明 了 东 丽 垂 直 一 体 化 结 构 的 优 越 性 。 作 为 一 家 化 学 品 制 造 商 和 纺 织 公 司 , 东 丽 可 以 对 产 品 质 量 进 行 控 制 , 从 聚 合 物 的 制 造 到 成 品 纱 线 的 生 产 。 Ecodear 尼 龙 可 用 于 生 产 生 物 基 版 本 的 尼 龙 , 有 悠 久 经 验 , 证 明 了 东 丽 品 牌 的 技 术 实 力 , 如 Dermizax 和 Entrant。 东 丽 的 发 展 和 推 出 新 的 生 物 纺 织 技 术 如 Ecodear 尼 龙 、 和 其 持 续 进 步 与 回 收 材 料 允 许 公 司 减 少 石 油 用 于 织 物 的 生 产 供 应 链 , 以 及 二 氧 化 碳 排 放 —— 这 两 个 至 关 重 要 的 目 标 详 细 的 在 公 司 的 可 持 续 发 展 愿 景 。 东 丽 公 司 计 划 在 2020 年 秋 季 推 出 这 种 纺 织 品 , 目 标 市 场 是 活 跃 的 户 外 运 动 、 滑 雪 和 运 动 休 闲 市 场 。 MT www.toray.com Castor oil plant Biobased sebacic acid Hexamethylene diamine Approx 60% Polymerization Approx 40% Biobased N610 q Spinning Approx. 60 % Biobased Filament yarns Petroleum bioplastics MAGAZINE Vol. 16 | 中 文 版 9

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