山西省化工研究所 生物基和生物可降解塑料配套助剂开发渐入佳境

山西省化工研究所塑料助剂团队秉承“独具特色、矢志创新、务实求真、精益求精”的理念，一直致力于以聚合物助剂为主的精细化学品的合成研究、成果转化及应用开发，具有较强的创新能力和科研基础，研究涉及成核剂、抗氧剂、

山西省化工研究所生物基和生物可降解塑料配套助剂开发渐入佳境

山西省化工研究所塑料助剂团队一直致力于以聚合物助剂为主的精细化学品的合成研究、成果转化及应用开发，具有较强的创新能力和科研基础，研究涉及成核剂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、加工及抗冲改性剂等诸多门类，产品已为众多国内外知名厂商认可并广泛采用，取得了良好的经济效益和社会效益，成果卓著，享誉海内外，

山西省化工研究院生物基和生物可降解塑料配套助剂开发渐入佳境

山西省化工研究院塑料助剂团队秉承“独具特色、矢志创新、务实求真、精益求精”的理念，一直致力于以聚合物助剂为主的精细化学品的合成研究、成果转化及应用开发，具有较强的创新能力和科研基础，研究涉及成核剂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂、加工及抗冲改性剂等诸多门类。产品已为众多国内外知名厂商认可并广泛采用，取得了良好的经济效益和社会效益，成果卓著，享誉海内外。

生物基可降解聚氨酯材料的制备及改性研究进展

利用生物质资源合成的聚氨酯材料,凭借其生物相容性和可降解性受到国内外的广泛关注。围绕近几年的文献,首先介绍了合成生物基聚氨酯常用的生物基多元醇和生物基异氰酸酯,以及它们的制备方法与结构特点,然后从不同结构的单体、不同扩链剂和复合改性等方面详细概述了生物基可降解聚氨酯的研究进展,阐述了单体的设计与合成、聚合反应原理、生物基可降解聚氨酯的结构、性能以及应用等内容。最后对未来生物基可降解聚氨酯的研究趋势进行了展望。

典型生物可降解塑料热处理特性及动力学

为了探究生物可降解塑料在热处理过程中的特性,采用热重分析仪分别在不同升温速率下(10,20和30℃/min)对由聚乳酸(PLA)和聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)组成的生物可降解塑料(BP1)的失重特性进行分析,BP1在氮气和空气气氛下的反应过程都非一步完成,主要反应阶段都存在明显的两步失重过程,在氮气和空气气氛下两个主要反应阶段的质量损失率分别达到87.99%~89.64%,84.99%~86.88%,且两反应阶段温度区间存在明显重叠.利用Flynn–Wall–Qzawa(FWO)、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)、Starink三种等转化率法计算动力学参数,得到BP1在氮气气氛下阶段一、阶段二的平均活化能E分别是88.95,90.92kJ/mol,空气气氛下阶段一、阶段二的平均活化能E分别是67.23,91.27kJ/mol;采用积分主图分析法(Master-plots法)基于10℃/min确定其动力学反应机理,表明BP1主要反应阶段均符合随机成核和核生长模型(An),但反应级数有所区别,说明氮气和空气不同气氛,并不会影响其反应机理,只是在活性点位的产生和失活速率快慢方面有所区别.

可降解生物基含酯键环氧树脂的固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了可降解生物基含酯键环氧树脂固化动力学,分别建立了n级反应动力学模型、自催化模型以及结合n级反应和自催化模型的分段模型,并将模型预测值与实验数据进行了对比分析。结果表明,n级反应模型与实验曲线的偏差较大,自催化模型与实验曲线变化趋势基本一致,但仍然存在一定偏差,而结合两者的分段模型与实验曲线吻合较好,表明分段模型能更准确地描述该环氧树脂体系的固化反应过程,为其树脂基复合材料固化成型工艺条件优化提供理论指导。

生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展

环氧树脂是目前应用最为广泛的热固性树脂之一,其固化后会形成不溶、不熔的高度交联的三维网络结构,从而导致树脂及其碳纤维复合材料的降解困难而且难以再加工,造成了严重的资源浪费与环境污染。采用可再生生物质原料制备生物基可降解环氧树脂及其碳纤维复合材料,在缓解能源危机、减轻环境污染和实现资源再利用上具有重要意义。综述了生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展,主要包括含有热或化学不稳定键的可降解环氧树脂的合成、性能、降解机理及其碳纤维的无损回收,并总结了其优缺点。

一种具有优异本征阻燃性和可降解性的全生物基环氧树脂的制备及其性能

以香草醛(VAN)、酪胺(TA)及环氧氯丙烷(ECH)等为原料,制备了一种含有席夫碱结构的本征阻燃型环氧树脂(TA-VAN-EP)。通过傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对TA-VAN-EP的化学结构进行表征,测试分析了材料的固化行为、力学性能、热稳定性、阻燃性能和其他关键指标。结果表明,TA-VAN-EP为预期结构。与纯环氧树脂(EP)相比,TA-VAN-EP的力学性能显著提高,拉伸强度提升了82.0%,玻璃化转变温度(T_(g))从152℃提高到190℃。并且,TA-VAN-EP在UL94垂直燃烧测试中达到了V-1级,极限氧指数(LOI)从24.7%提高到了28.4%。此外,总热释放量(THR)、烟雾产生率(SPR)和总烟雾释放量(TSR)也大幅下降,显著提升了材料的阻燃性能。由于在结构中含有动态席夫碱结构,TA-VAN-EP在酸性条件下展现出良好的降解性能。

基于含亚胺键香草醛二醇的生物基可降解热塑性聚氨酯的制备及性能

由于资源稀缺和环境保护要求,依赖于石化来源的传统热塑性聚氨酯(TPU)在工业生产可持续性和使用后的废物的回收方面都面临着重大挑战。开发由可再生生物质资源合成的生物基TPU正变得日益迫切。以可再生的生物质资源香草醛(VAN)与间苯二甲胺反应合成了分子结构中带亚胺键的生物基扩链剂VAN衍生二醇(VAN-OH),并与1,4-丁二醇(BDO)组成不同比例的扩链剂组分,通过两步法与聚己内酯二醇(PCL),4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)加成聚合制备了一种高性能、可降解的生物基热塑性聚氨酯(BTPUs)。对BTPUs的结构、热性能、力学性能及化学降解性能进行了测试与表征。结果表明,适量生物基扩链剂VAN-OH的加入增强了BTPUs分子链结构中氢键作用、结晶性能和微相分离程度,从而提高了BTPUs的热稳定性、力学性能及降解性能。当VAN-OH在扩链剂中的物质的量分数为25%时,BTPUs的力学性能表现最佳,拉伸强度为33.32 MPa,断裂伸长率为823.62%,降解时间相较于未加VAN-OH的缩短了37.5%。当VAN-OH在扩链剂中的物质的量分数超过50%时,BTPUs的力学性能下降明显,但降解时间进一步缩短。上述研究结果验证了含动态亚胺键生物基扩链剂的存在能改善TPU的热学、力学与降解性能,可为开发新型BTPUs提供借鉴。

生物可降解塑料包装薄膜的制备及应用进展

综述了几种典型市售生物可降解塑料聚乳酸(PLA)、聚对二苯甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚碳酸亚丙酯(PPC)及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的基本性能及其功能改性进展。详细介绍了热塑加工制备生物可降解塑料包装薄膜的常用成型方法,包括吹膜法、流延法、压延法及双向拉伸法;总结了生物可降解塑料薄膜作为绿色包装材料的最新应用进展。

生物基塑料包装需氧生物降解研究进展

综述了生物基塑料包装组分、应用现状及趋势,分析了微生物的需氧降解环境条件以及影响塑料生物降解性的因素,指出目前降解过程中的问题及不足,对未来可降解生物基材料的普遍应用作出展望性分析。

生物可降解塑料的发展与应用

目前,生物可降解塑料已取得较为突出的成绩和效果,但仍存在着需要改进的地方。随着生物基可生物降解塑料的前沿正在不断扩大,改进生物塑料的持续进展使其在工业应用中得到更多的应用。生物可降解塑料已有效地应用于某些方面中,例如生物可降解塑料被应用于食品生产包装、3D打印、农业地膜、医疗应用等方面。文章简要介绍了生物可降解塑料研究进展以及生物降解塑料研究中的新兴和先进技术、最新应用、未来方向及其在可持续发展中的作用。

生物可降解镁基材料在颅颌面外科的应用及其研究进展

作为一种新型骨植入材料,生物可降解镁基材料在颅颌面外科显示出广阔的应用前景。与传统骨植入材料相比,镁具有良好的降解特性、生物相容性、力学特性和成骨特性,其降解产物镁离子具有抗凋亡、抗炎的作用,能够促进骨折和骨缺损部位的愈合。多项研究将生物可降解镁基材料应用于颅颌面部骨内固定、引导骨再生技术、骨替代材料、药物负载、种植体表面涂层等领域,其结果显示该类材料能够为骨愈合提供稳定的支持,并发挥出良好的促进成骨作用。此外,镁在口腔其他领域,如牙组织工程、促进软组织愈合等方面也表现出应用潜能,显示出生物可降解镁基材料具有重要的研究价值。

市售生物可降解塑料袋的降解行为研究

选择市场上使用最广泛的由纯聚对苯二甲酸己二酸丁二酯(PBAT)、淀粉(St)质量分数20%和30%的PBAT/聚乳酸(PLA)/St制备的生物可降解塑料袋为研究对象,分别考察了几种塑料袋在空气、水、酸碱溶液,以及自然土壤和有机土壤中的长期降解行为。结果表明:由纯PBAT和PBAT/PLA/St制备的生物可降解塑料袋在空气、水、酸碱溶液,以及自然土壤和有机土壤中经历54周的降解后力学性能下降较快,但仍具有较高的相对分子质量,并未呈现预期的优异生物可降解性;碱性环境相对于酸性环境更有利于生物可降解塑料袋的碎裂和降解;生物可降解塑料袋中组分St含量越高,相同降解周期下塑料袋出现的孔洞越多,相对分子质量下降越多;由纯PBAT制备的生物可降解塑料袋在酸性环境下有利于细菌的生长,但对降解作用有限。

高分子塑料生物可降解性的研究进展

随着消费者环保意识的提高,可生物降解高分子塑料受到广泛关注。详细介绍了高分子塑料的生物降解机理,重点介绍了有氧生物降解和厌氧生物降解两种不同环境中的生物降解,并针对有氧生物降解过程中降解产物及降解残留材料进行了分析。另外,针对聚乙烯醇的降解机理及影响降解的因素作了详细介绍。

我国生物可降解塑料产业发展现状及前景展望

传统塑料制品的出现极大丰富了人们的生活,同时也带来了“白色污染”问题,破坏了陆地和海洋正常的生态平衡。为了解决一次性塑料制品带来的环境问题,发展生物可降解塑料逐渐成为高分子研究领域的热点话题。文章从生物可降解塑料的种类、性质及降解原理入手,基于石油化工和煤化工的技术优势,着重介绍了聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)、聚乙醇酸(PGA)、聚己内酯(PCL)和聚碳酸亚丙酯(PPC)等五种生物可降解塑料化石基合成的技术路线,并展望了可降解塑料的未来。

生物基生物可降解非织造材料的发展现状和趋势

非织造布因工艺流程短、剪裁方便、质轻、功能多样化等优点广泛应用于包装、个人护理、医疗卫生、过滤防护、装饰等领域。传统非织造布来源于石油基材料,其使用之后产生的大量废弃物难以回收、不可降解,造成严重的环境污染。使用可降解的生物基材料为原料,开发可降解、功能性且高附加值的新型非织造产品是非织造布领域的发展趋势。本文从原料、降解性能、纤维性能、非织造布种类等方面重点对纤维素、聚乳酸、生物基聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯为原料的生物基纤维及其非织造材料发展现状进行总结,并对非织造布领域发展趋势进行展望。

生物基可降解薄膜的现状与发展趋势研究

本文从生物基可降解材料开发与性能研究、材料的加工工艺优化研究和材料的模拟与建模研究三个方面对该领域研究现状进行分析,研究结果表明:材料开发与性能研究,主要是关注性能、可持续性和可加工性的平衡,同时积极寻求创新的原料来源和改良方法,以满足不断增长的可降解材料市场需求。制备工艺改进的研究特点是高效、可持续性、定制化和数字化。降解模拟研究的特点是精细化、多尺度、可持续性和数据驱动。

可降解生物基材料在环保领域的应用研究进展

近年来,国内外对可降解生物基材料的使用和推广制定了诸多政策法规,以促进可降解生物基材料的可持续发展。例如,欧盟制定了《塑料策略》,要求到2030年所有塑料制品必须能够再循环利用和可降解;中国也发布了《塑料污染治理攻坚战三年行动计划》,提出了塑料减量、替代和再利用的目标。基于此,本文将对可降解生物基材料在环保领域的应用展开研究。

生物可降解塑料复合材料的结构设计与性能研究

塑料是一种长链聚合物。人造塑料因其优异的物理、化学性质,如强度、透明度、防水性等,在食品、药品、化妆品、洗涤剂、化学品等领域得到了广泛的应用。塑料已成为人们日常生活中不可或缺的一环,全球约30%的塑料被用在包装上,并以每年12%的速度增长。可降解塑料(如PHAs、PLA、PBS等)在包装材料、医疗器械、一次性卫生用品等领域得到了广泛地应用,并被用于农用地膜的生产。利用可降解塑料,可以减少30%—50%的石油资源消费,提高石油资源利用率;此外,可降解塑胶产品的废料也能被堆肥化,因此,相对于一般的石油废料,可以省去手工分类的工序,从而极大地便利了回收及随后的处置,所以可降解塑料非常契合当今倡导的永续发展方针。基于此,本文以PBS为例,对其结构设计和工作特性进行了研究,希望能给同行们一些参考。