导语：
据统计，自年人类大规模制造塑料以来，大约生产出83亿吨塑料，其中63亿吨直接废弃为垃圾。近年来，塑料污染均赫然在列于Science、Nature和CEn各自发布的年度重大事件中。
为了缓解塑料污染问题，诞生了可生物降解塑料。可生物降解塑料是指各项性能在储存期内满足使用要求，而使用后可在自然环境条件下降解成对环境无害的物质的一类塑料，被认为是解决塑料污染问题的有效途径之一。
大家在谈生物降解时，是否会忽略这样一个事实：它们首先是一种材料，降解是使用之后的事情。对于这类材料，我们通常需要先掌握好它们的性能与市场应用，才能更好地进行取舍。
今天，将以降解塑料为主体，对它们的性能、产能和市场应用情况进行介绍，希望对您有所帮助。
01
生物降解材料的主要性能指标
谈起生物降解材料，产业界往往把目光集中在材料降解性能之争，以及发展路线之争。而忽略了生物降解材料首先是一个高分子材料品种，而与其他传统的普通塑料一样，生物降解的高分子材料，也具备自身独特的性能指标。而忽略了生物降解材料首先是一个高分子材料品种，而与其他传统的普通塑料一样，生物降解的高分子材料，也具备自身独特的性能指标。
塑料材料主要具有以下性能：耐久性、抗冲性、阻燃性、透光性、流动性、阻隔性、硬度、透光率、柔韧性、钢性、耐磨性。
生物降解材料性能参数与传统塑料性能参数对比：
各类生物降解材料主要有如下缺点：PLA：断裂伸长率低、模量过高、热变形温度低、易吸水、脆PBAT：热变形温度低、透明度低、强度低PBS：易老化、易降解PCL：热变形温度低、熔点低PPC：热变形温度低PHA：透明度低PGA：断裂伸长率低、模量过高、易吸水、脆
02
关于生物降解材料的耐热性
刚性材料若没有较好耐热性，将失去广泛的应用场景，失去大的市场空间。多年来，光是为了解决PLA材料的耐热性，产业界就煞费苦心的从底层逻辑研究到表面现象的分析，从分子结构改变到产品设计的规避，各种手段纷至沓来。生物降解材料耐热性能一览：
结晶性降解材料与非结晶性降解材料的结晶度：
（非结晶型材料PPC暂未进行商业化应用）结晶的概念：
PLA经过加热反应后结晶变成CPLA：
PLA与CPLA的主要区别为CPLA的耐热性变强：
03
关于生物降解材料的柔韧性
塑料材料之所以能在世界上广泛应用，其最直观的表现就是可以任意塑型，这一特点在包装上的表现尤为突出，全球一年用近万吨包装材料消耗量是生物降解材料最大的潜在市场，而能在这样空间里有所表现，最核心的性能就是柔韧性。生物降解材料柔韧性一览（断裂伸长率）：
刚性与柔性降解材料的区别：
柔性材料的增韧作用：PPC/PLA共混物的力学性能
PBAT/PLA共混物的力学性能：
PCL/PLA不同比例下的力学性能:
04
关于生物降解材料的阻隔性
单一塑料材料的应用已经完全无法满足多元化的市场需求。在食品工业领域，这一需求特别突出，为了保护食品，从纸塑复合到铝塑复合，从表面涂层到多层共挤，塑料工业的加工升级在不断演进，需求不断的独特化，生物降解材料能跟上脚步吗？生物降解材料水汽阻隔性一览：
生物降解材料氧气阻隔性一览：
软包装上的阻隔要求：PLA+PVDCPLA铝塑复合膜
最优异的生物降解阻隔材料：PGA应用于食品包装领域
05
常见可生物降解塑料产能对比
上图是几种可生物降解塑料截至年12月的现有产能及已知的预计增加产能。可以明显发现，PLA和PBS/PBAT是现有产能最大的两种降解材料，全球产能均达到30万t/a级别。
而且，在全球整体“限塑”政策向好的情况下，PLA和PBS／PBAT材料市场也变得十分火热，未来10年预计产能将分别大幅增加95万t/a和50万t/a，能有效缓解目前可生物降解塑料供不应求的局面。
当然，这些规划中的项目大多处于前期筹备阶段，能否如期投产不得而知。但是，这在一定程度上说明了PLA和PBS／PBAT材料是目前市场上认可度最高的可生物降解塑料。
（泰国某超市中，用香蕉叶包装蔬菜）
另外，相对于生产原料易获得、生产技术较成熟的PBS／PBAT类材料，国内PLA的生产技术明显滞后，尤其是丙交酯原料受制于人，导致国内PLA产能明显低于国外PLA产能。
目前，中科院长春应化所陈学思院士团队有可能打破这种桎梏，其团队开发了可工业化应用的第二代丙交酯制备技术，形成了从丙交酯到聚乳酸终端产品的新一代全产业链技术，且经过行业科技成果鉴定，整体技术处于国际领先水平。
PHA、PPC、PGA、PCL等可降解塑料的现有产能和未来预计增加产能均较小，主要原因在于此类可生物降解塑料还处于产业化初级阶段，生产技术不成熟、生产成本过高，导致市场认可度不高，现阶段无法与PLA和PBS／PBAT在替代通用塑料方面形成竞争，而是多用于高端生物医用材料领域。
值得注意的是，这类可生物降解材料通常具有PLA和PBS／PBAT所不具有的独特性能。举个例子,PGA具有非常优异的力学强度和气体阻隔性，其在油气井压裂球和高阻气性包装材料等领域中的应用潜力非常大。
目前，国内以煤化工路线生产PGA，成本有望降至1万元／t，届时其应用范围有望从量少的高端生物医用材料领域向量大的高性能塑料领域延伸。
06
如何根据材料性能进行产品开发
生物降解绝不是一个材料的核心功能，生物降解材料要在市场上有立足之地，必须是生物降解+材料性能的各类独特组合，根据不同市场可以加不同性能，因此“生物降解+”加号后面的内容才是产业界需要考虑的因素。利用生物降解材料的快速降解：成功案例：PGA/PLA在页岩气开采中用于压裂暂堵剂
利用生物降解材料的耐热性：成功案例：CPLA一次性咖啡杯盖
利用生物降解材料的柔韧性：成功案例：PBAT垃圾袋
利用生物降解材料的低熔点：成功案例：PCL3D打印笔
利用生物降解材料的阻隔性：成功案例：PGA/PPC食品包装膜
利用生物降解材料的尺寸稳定：成功案例：PLA桌面3D打印机耗材
文章来源：找塑料视点
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