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原标题:帝人的高耐热性生物塑料成功用于眼镜框,富士

浏览次数:200 时间:2019-08-27

日本帝人公司开发的高耐热性生物塑料Biofront被用于眼镜市场特制眼镜的耳挂部位。眼镜市场是日本大型眼镜销售商Meganetop公司所开设的眼镜连锁店。此前,以植物资源为原料的生物塑料一直存在质量恶化、耐热性低的问题,被认为很难应用到眼镜框上。

(2011年9月26日,东京)富士施乐株式会社(总部:东京都港区赤坂9-7-3,社长:山本忠人,注册资金200亿日元)宣布成功开发了木质非食用性生物塑料*1及采用了这种材料的零部件,并取得了日本生物塑料协会的生物塑料认证标志*2。这在数码多功能机和打印机行业尚属首次。

塑料经过多年来的发展,已不再是人们眼中“污染”“有毒”等字眼,而是渐渐朝着绿色可降解发展,一些我们常见的生物基聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、PLA等,都迈入了环保的行列。

Biofront虽然是用来源于植物的原料制造的生物塑料,但熔点达到210℃以上,可与石油类的聚酯匹敌,具有大幅超过以往生物塑料的高度耐热性。容易形成结晶的高度成型性能也是该产品的一个特点,并且还具有耐水解的性能,因而被用于纤维、树脂、胶片等产业用途以及耐用性消费品。

该材料以木质纤维素为基础,植物成分占材料总重量的约40%,节省石油资源40%,并达到了UnderwritersLaboratory 标准的V-2级*3阻燃性。该木质非食用性生物塑料材料及采用了这种材料的零部件的成功开发在世界范围内属于极为先进的事例。

生物基聚乙烯

生物塑料中有代表性的聚乳酸为弱酸性,具有抗菌性较高、不伤害皮肤的优点。另一方面,由于其具有的生物降解性导致质量恶化,而且也没有满足所需的耐热特性,因此难以用作眼镜框。帝人与集团内从事树脂业务的帝人化成公司不断开拓Biofront的用途,于2009年开发出了可用于眼镜的产品。由此扩大了该产品的应用范围。

富士施乐专有的复合技术可以将纤维素和石油类材料在最佳状态进行混合,使其具有注塑成型所必备的柔软性、流动性和抗冲击的强度。对于注塑成型材料来说,当树脂从两个方向流入时,它的接点处的熔合强度是非常重要的特性。富士施乐开发的木质非食用性生物塑料的熔合强度远远地超过了石油类ABS树脂所具有的强度。

在生物基聚合物产品组合中,生物基聚乙烯走在了商业化进程的前列。巴西生产商Braskem正从当地种植的甘蔗中提取乙醇/乙烯,以作为生产绿色PE的原料,其所生产的绿色PE具有与石油基PE一样的性能。

来源:日经能源环境网

一直以来,生物塑料由于其有助于削减CO2排放,并能够节省石油资源,从而减轻环境负担,因此备受关注,这也使得其产品的开发和应用十分广泛。其中,以玉米为原料开发的聚乳酸,因其性能良好而在汽车、家电、办公设备等领域有着广泛的应用。但是以现有的技术,仅以玉米为原料的聚乳酸难以替代数量大、品种多的石油类材料,所以必须开发出一种新的生物塑料。

作为世界最大的生物塑料生产商之一,Braskem在其Triunfo工厂中拥有年产200000t生物基PE的产能。该工厂于2010年9月正式投产,其生产的绿色PE可控制大约15%~20%的溢价幅度,这对于那些允许生产成本比采用石化塑料高一些的确定目标市场而言是可行的。

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为此,富士施乐在积极开发聚乳酸类树脂材料的同时,为了避免使粮食问题变得更严重,采用了遍布于全世界的木材为原材料。同时,资源的集中会减少运输需求,因此可以降低CO2排放量。考虑到以上因素,富士施乐致力于研究开发木质非食用性生物塑料。

随着更多商品化生物基PE生产商的进入,以及技术的进一步发展,生物基PE的价格有望进一步降低。陶氏化学公司与日本三井化学公司分别以50%的股份组建了一家合资公司,以在巴西生产以蔗糖为原料的生物基PE,投产后,将年产DOWLEX PE 350000t。

此次木质非食用性生物塑料的研发,是由富士施乐联手富士胶片和大赛璐塑料工业共同完成的。 富士胶片主要负责赋予纤维素以基本特性,如注塑成型性等的基础研究工作,而大赛璐塑料工业则主要负责零部件着色和批量生产等实用性技术的开发。

作为世界最大的生物聚合物投资项目之一,该项目将于2015年投入运行,并将满足软包装、医疗和保健市场的需求。从甘蔗的种植到生物聚合物的生产,随着该合资公司对整个价值链的掌控和运行,其所生产的DOWLEX PE树脂将具有比石化PE更高的成本竞争力。

今后富士施乐还将改进材料的环境性能(CO2的削减量及植物的比重等)和材料的特性,以期降低成本,扩大应用范围。

此外,Braskem在建的年产能达30000~50000t的生物基聚丙烯 工厂将于2013年投产。而日本的马自达汽车公司正在采用纤维素类生物材料开发生物基PP,以用于2013款的汽车中。

*1:与粮食问题不发生冲突的生物树脂被统称为非食用性生物树脂。这次的新材料是以木材为原料。

聚对苯二甲酸乙二醇酯

*2: 符合日本生物塑料协会(会長:大八木 成男、帝人株式会社董事长兼总经理)所制定的标准的产品可以被认证为生物塑料,并被允许使用生物塑料的认证标志。

在100%采用可再生原料方面,PET面临着一些强大的公共压力。受饮料业巨头可口可乐公司和百事可乐公司雄心勃勃的计划影响,这种压力进一步得到了增强。目前得到广泛商业化应用的PET含有30%的乙二醇,其部分来自从甘蔗中提取的乙烯。

*3: UL=Underwriters Laboratories(美国的安全试验机构)所认定的阻燃性的程度。按照HB→V-2→V-1→V-0的顺序,阻燃性依次提高。

目前,可口可乐和百事可乐这两家公司正在寻求一条路径,以获得另外70%的纯绿色对苯二甲酸。2011年12月,可口可乐公司签署了两条协议。其中,与美国技术公司Avantium达成的协议是,为PEF YXY技术开发一条商业化的途径。作为PET的不同类别,PEF拥有更高的耐热性和阻隔性。而与Gevo和Virent达成的第二条协议是,通过采用两种不同的生物途径来获得PTA的初级原料对二甲苯,从而实现100% PlantBottle技术的商业化生产。

*4: 富士施乐同时开发了聚乳酸材料比重高达30%以上的生物塑料,并于2007年起已经在产品中使用。

100%绿色PET技术所面临的挑战主要集中在“如何使这些技术满足商业化的生产规模要求”这一问题上。另一家美国的技术公司Anellotech也为采用生物质的PX提供生物基选择方案。日本的丰田汽车公司正在从事一项研究工作,以在其80%的汽车内饰部件中使用含30%绿色原料的PET。然而,与PE和PP等其他生物塑料不同,100%生物基PET的商业化还尚为遥远,尽管研究方面的工作从未停止过。

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PLA

作为聚苯乙烯等聚合物的绿色替代材料,PLA已被用于生产酸奶杯和其他透明的食品容器。PLA由乳酸经化学聚合而成,乳酸是通过糖或淀粉在催化发酵过程中产生微生物而获得的。

有几家公司声称,他们开发出了生产PLA的技术,包括:NatureWorks 、Thyssenkrup和Purac,以及日本的帝人公司与马自达汽车公司(Biofront技术)。虽然商业化程度相对较强且100%为绿色材料,但PLA的确不具备良好的耐热性和抗冲击性,这就意味着该材料通常需要与石化材料共混,或者需要加入一些添加剂以获得改性。

此外,PLA的阻隔性较差,这也限制了其应用范围。PLA比其他许多生物塑料拥有更具竞争力的价格。在过去10年间,通过对生产技术的不断改进,PLA的价格已明显降低。凭借一些大型PLA生产工厂,如NatureWorks公司每年140000t的Nebraska 工厂,以及Purac公司在泰国工厂中预计750000t/年的丙交酯产能,其价格将进一步接近石油基塑料的价格。

蔗糖基聚碳酸酯

由异山梨醇制得的聚碳酸酯已引起了几家领先公司的兴趣,如日本的三菱化学公司和法国的Roquette公司等已经在运行或计划去运行一些用以生产异山梨醇从而可将其合成到PC中的试制工厂。以异山梨醇和二芳基碳酸酯为原料来生产PC,避免了在生产过程中使用有毒的光气和有争议的双酚A。

但由于还存在经济和质量方面的问题,因此异山梨醇基PC的商业化还为时尚远。比起传统的熔化或晶界工艺,该工艺较为昂贵。除非在一些非常严格的条件下使用特殊反应物,否则大多数呈油性固体物状的异山梨醇基PC的熔点较低且耐热性较差。此外,大多数从事于此项研究的公司,如沙特阿拉伯的SABIC以及日本的三井化学公司、三菱化学公司和帝人集团等,仍在商业化的PC生产中使用 BPA或其他乙二醇,这也意味着目前PC的质量仍然需要依赖于BPA。

结语:虽然这些绿色可降解材料各有千秋,也有可圈可点的地方,但在未来必然成为发展趋势,发展道路也是一片光明。

来源:互联网

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