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  • 生物基PLA纤维制备与应用前景分析

    ▲在化石资源日益枯竭、CO2过度排放等造成的全球气候、环境恶化的背景下,发展低碳循环经济已成为全球共识,生物可降解材料的推广应用是解决环境污染的重要途径之一。目前生物可降解材料按原料来源可将其分为石化基和生物基两类。石化基包括二元酸二元醇共聚酯系列(聚丁二酸丁二醇酯PBS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇(PBAT)、二氧化碳共聚物(PPC)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)等;生物基包括聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯类聚合物(PHAs)、全淀粉基、纤维素等。生物基PLA材料于1913年由法国人通过缩聚法合成,经过几十年的发展,1954 年美国杜邦公司通过两步法制备了高分子量的PLA,1989年日本钟纺公司与金岛公司合作开发了PLA纤维,推动了PLA材料的应用,2000年中国对PLA展开了工业化、规模化的应用。PLA纤维材料是一种新型生物基可降解材料,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源充分且可再生,主要以玉米、木薯等为原料,可采用熔纺、静电纺丝等多种方式进行加工。PLA 纤维材料因具有良好的生物相容性、易降解可再生等特点,使其在生物医学、过滤分离、包装等领域具有较好应用前景。本研究主要探讨生物基PLA纤维的制备、应用及回收策略问题。1、PLA的制备方法PLA是一种热塑性脂肪族聚酯,其单体有右旋-乳酸(PDLA)和左旋-乳酸(PLLA)两种旋光异构体,均属于全同立构,可在适当的条件下形成晶体。PLA的合成包括直接缩聚法、开环聚合法、共沸脱水缩合法3种,如图1所示。直接缩聚法需要在等摩尔浓度下羟基和羧基脱水缩聚得到低分子聚合物,然后通过偶联剂或者酯化促进剂得到高分子聚乳酸,其成本低,但需要进行两步聚合,而且杂质不易去除;共沸脱水缩合法避免了酯化促进剂的使用,溶剂沸点的增加提高了聚合的速率;开环聚合法在催化剂的作用下,可**控制 PLA 的化学结构,获得特定产物。2、聚乳酸纤维制备方法2.1 熔融纺丝熔融纺丝法是以聚合物熔体为原料,经喷丝孔挤出,在空气中快速冷凝而固化成纤。熔融纺丝工艺简单,纺丝液为成纤高聚物自身的熔融液,不需要进行纺丝溶剂或凝固浴的回收,而且纤维成形过程在气相中完成,摩擦阻力小,可采用较高的卷丝速度,生产效率高。但是,并非所有成纤高聚物都可用熔融纺丝制备纤维,采用熔融纺丝制备纤维的条件之一:高聚物熔融温度必须低于其热分解温度约30 ℃,否则难以用经典的熔融法进行纺丝。聚乳酸熔融纺丝的生产工艺与聚对苯二甲酸乙二醇酯的纺丝工艺类似,分高速纺丝一步法、纺丝-拉伸二步法。在熔融纺丝过程中,PLA降解反应热敏性与熔体高黏度之间存在矛盾,造成PLA熔融纺丝加工温度范围极窄,且需要控制母粒中的含水量,防止熔融挤出过程中发生水解碳化。同时,PLA低结晶速率导致热变形温度低,材料质脆、韧性差且成形周期长。为改善PLA熔融纺丝性能,潘晓娣等人在对 4种聚乳酸切片流变性能及其对熔融纺丝性能的影响研究中发现,增大剪切速率即提高纺丝速度对PLA熔体的表观黏度的影响越小,纺丝工艺越容易控制。李晓川等人通过熔融纺丝制备聚丙烯/聚乳酸(PP/PLA)纤维并对其性能研究发现,PP 的加入,PLA 的热稳定性有小幅度下降,但结晶度有所提高,而且 PP/PLA 共混纤维的取向度和力学性能得到改善。CLARKSON等人以聚乙二醇(PEG)为增容剂在无水无溶剂条件下通过熔融纺丝制备了高刚度纤维素纳米纤维/聚乳酸(CNF/PLA)复合纤维,当添加质量分数1.3%的CNF时,经热拉伸后纤维力学性能提高了600%。2.2 溶液纺丝溶液纺丝分溶液干法和湿法两种。PLA 纤维纺丝原液的制备常采用二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯作溶剂,如YANG S等人研究溶液浇铸高分子量聚乳酸/碳纳米管(PLA/CNT)复合材料在二氯甲烷(CH2Cl2)、三氯甲烷(CHCl3)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和 1,4-二氧六环(DIOX)等溶剂作用下的立构络合物结晶。研究发现,添加质量分数 0.1%的碳纳米管(CNT)可以促进等PLLA/PDLA共混物中立构结晶(SC)的形成。广角 X 射线衍射和差示扫描计算结果表明,溶剂提高 PLLA/PDLA/CNT复合材料中 SC 含量的能力由大到小依次为 DMF、DIOX、CHCl3、CH2Cl2。特别是在 DMF 中形成了独特的SC微晶。这种差异可以用溶解度参数和溶剂蒸汽压来解释。研究结果也为调节PLLA/PDLA/CNT共混物的结晶组成提供了可能的解决方案。溶液纺丝制备PLA纤维研究较少,同熔融纺丝纤维相比,溶液纺丝具有以下优势:在纺丝过程中聚合物缠结的网络结构少,使得初生丝有很高的拉伸性能;纺丝温度低,热降解比熔纺纤维低;纤维机械性能好,强度较熔纺纤维高,但溶液纺丝存在纺丝速度较慢、纺丝过程溶剂污染及回收问题,因此在工业生产应用中比较受限制。2.3 静电纺丝静电纺丝是指聚合物溶液或熔体在外加电场作用下的纺丝工艺,所制备纤维可达纳米级(5 nm~1000 nm),但纺丝条件易对纤维形貌和性能产生较大影响。殷雪兵等人研究二氯甲烷(DCM)、六氟异丙醇(HFIP)、二甲基甲酰胺(DMF)对 PLLA 溶液成丝能力、纺丝产物微观结构及过滤性能的影响。研究发现,DCM/DMF 混合溶剂可有效改善PLLA溶液成丝性和射流稳定性,纤维直径明显下降,且纤维之间形成粗细交叉特殊结构,当DCM/DMF体积比为 0.2 时配成的PLLA纺丝液得到的纤维膜综合性能*佳。王晓辉等人利用熔体微分静电纺丝制备PLA纤维,在纺丝温度260 ℃、气流流量20 m3/h、气流温度100 ℃和纺丝距离5.5cm 时,纤维平均直径达到*小值,为400 nm。此外,钟郭程等人以羟基封端D型聚乳酸作为大分子引发剂,引发 L-丙交酯本体开环聚合,制备了不同数均分子量的线性立构二嵌段聚乳酸,并借助静电纺丝制备亚微米级纤维。研究结果表明,所形成的立构复合结晶的熔点均超过 215 ℃,热稳定性得到改善并表现出良好的韧性。静电纺丝较传统纺丝技术可实现纤维材料细化,同时,PLA 立构复合结晶的形成有助于提高纤维材料的力学性能。3、结束语目前,国内生物基PLA纤维及制品的成形与应用仍处于初级阶段。数据显示,截至2021年底,我国PLA的产能约在45.2万t,预计2025年将达500万t。PLA作为一种绿色环保材料,具有替代传统石油基纤维材料的潜力,分析对比现有生物基PLA纤维成形方式及优缺点,在具有产业化前景的熔融纺丝加工过程中需解决PLA降解反应热敏性与熔体高黏度之间的矛盾,拓宽 PLA 熔融纺丝的加工温度范围等。同时,借助PLA回收利用技术加快我国PLA纤维原料的稳定供应。在国家“双碳”战略等利好政策下,可预见生物基PLA纤维材料及制品会迎来跨越式发展,在生物医学、过滤与分离、包装等领域展现出良好的应用前景。

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  • 山东烟台海阳市开展全生物可降解地膜种植试验,全力保护农田土壤

    大小新闻客户端10月27日讯(YMG全媒体记者 庞磊 通讯员 由依卓 摄影报道)大片绿油油的花生地里干干净净,拔起花生秧子,底下露出饱满的花生果子——往年紧紧附着的数不清的白色塑料地膜碎片竟然不见了。近日,这一幕在烟台海阳市农业技术推广中心位于留格庄镇的花生试验田中上演,证实“全生物可降解地膜试验”获得成功。今后,农村地膜一片狼藉、随风乱舞的景象或将不复存在。新型地膜可解决普通地膜在土壤中难分解的问题金秋时节,在位于留格庄镇的花生试验田中,海阳市农业技术推广中心的工作人员正在查看花生长势以及可降解地膜的试验情况,并对观测数据进行采集。从春种到秋收,这一过程整整持续了半年时间。“我所在的这片地是今年承担的山东省全生物可降解地膜试验项目,是我们省重大协同推广项目,目前已经接近尾声。可以看到这个可降解地膜,垄面上完全与地面贴合,而且在膜的表面已经出现了大量的碎裂,这样在后期完全不会影响下一季的耕作,包括它的垄肩部分,也出现了比较明显的破解,这也是它降解的一种表现。在花生收获的时候,完全不会影响花生的机收,对下茬作物也没有较大的影响,而且它在翻耕到土壤之后,通过后期微生物和水的作用,就会完全降解成水和二氧化碳,在土壤中可以做到完全没有保留。”当日,海阳市农业技术推广中心高级农艺师张晓龙带队到田间执行*后一次拍照任务,同时把埋于田间地下的温湿度计取出,后期将通过电脑把温湿度计里面记录的数据导出,然后结合历次观测的可降解地膜的降解数据以及花生数据进行综合分析,*终找到*适合花生栽培的可降解地膜的种类。张晓龙告诉记者,全生物可降解地膜是一种以新型生物降解材料为原料生产的农用地膜,可有效解决普通地膜在土壤中极难分解,大量残留在土壤中破坏土壤结构,阻碍土壤中水分和养分的运动,影响农作物生长发育的问题。八年累计试验100余种花生配方今年,海阳市农业农村局在留格庄镇划定试验示范面积400亩,共设置了48个处理(品种),选取45种不同配方的全生物可降解地膜,在不同时期进行定点观测。为保证试验观测数据准确并有可推广性,该试验已经连续进行八年,累计试验100余种花生配方。根据不同的试验要求,张晓龙在田间埋设了两种不同类型的温湿度计,设置每小时记录一次温湿度数据,便于后期分析覆盖不同的全生物可降解地膜对土壤温湿度的影响。“我现在手里拿的,一种是测温计,一种是温湿度计。我们设置的检测间隔都是每小时记录一次数据。后期,我们通过仪器将数据导入到电脑中,对它所记录的全部数据进行分析,目前通过仪器我们可以看出,从埋设之后到现在,总共记录了2543条温度数据,将来48个参试品种数据汇集起来将会是一个非常庞大的数据,有助于我们详细地分析可降解地膜在保温保墒这一块所起到的作用。”海阳助推乡村振兴走绿色发展之路在农业生产领域,地膜覆盖技术凭借有效增加土壤湿度和温度等作用,成为助力农业增产增收的重要途径。但传统塑料地膜在作物收获后残留在土壤中,难以降解,对土壤造成了污染和损害。随着地膜使用强度的增加,其污染的程度也日趋严重。近年来,海阳市不断探索农业绿色发展新路径,在部分地块开展了全生物可降解地膜试验研究,向农田“白色污染”宣战,助推乡村振兴走上绿色发展之路。下一步,海阳市农业技术推广部门将通过多种渠道推广全生物可降解地膜,做好农田土壤保护工作。

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  • 常州出台塑料污染治理2022年工作要点,重点扩大降解塑料供给

    目前,塑料污染已经成为全球共同关注的焦点环境问题。近日,常州市发改委、生态环境局联合印发了《常州市2022年塑料污染治理工作要点》(以下简称《工作要点》),从禁止限用部分塑料制品、有序推广应用替代产品、促进塑料制品循环利用、规范塑料废弃物回收处置、完善支撑保障措施等方面提出32项具体工作任务,扎实推进我市塑料污染年度治理工作。《工作要点》聚焦常州市堵点难点,结合前期已制定出台的塑料污染治理实施方案,对到2022年预期设定目标和重点任务进行细化分解。其中,在落实相关禁限政策方面,对不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、宾馆酒店一次性塑料制品、快递塑料包装、农用地膜等方面确定了具体举措;在推广应用塑料替代品方面,重点扩大可降解塑料市场供给,支持农膜减量替代技术和产品,鼓励建立集贸市场购物袋集中购销制;在促进塑料制品循环利用方面,主要引导生产企业按照绿色设计标准组织生产,鼓励生产企业减少使用塑料复合材料,引导塑料污染治理项目向园区集聚;在规范塑料废弃物回收处置方面,主要加快推进生活垃圾分类工作,积极做好塑料废弃物可回收物的分类收集和运输处理,针对重要节点、重点区域开展专项清理;在完善支撑保障措施方面,将持续强化科技支撑,落实相关税收优惠政策,加强日常管理和监督检查,加大塑料污染治理的正面宣传和政策解读力度。下一步,常州市发改委将会同有关单位以推进落实《工作要点》为抓手,积极构建生产消费环节减量化使用、回收利用环节*大化再生循环、末端处置环节全量化安全处置的治理体系,共同推动塑料污染治理,实现绿色、低碳、循环发展。 

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  • 湖北十四五规划来了!湖北省将积极发展降解塑料!

    近日,湖北省印发了《湖北省制造业高质量发展十四五规划》。规划明确湖北制造业高质量发展的主攻方向:着力打造5个万亿级支柱产业、巩固提升10个5千亿级优势产业、培育壮大20个千亿级特色产业集群、前瞻布局一批未来产业,加快构建“51020”现代产业集群。湖北省提出,力争到2025年,全省现代化工及能源产业营业收入达到1万亿元,年均增长8.5%左右,其中现代化工7500亿元,能源2500亿元。湖北省将改造提升石油化工、磷化工、盐化工、煤化工等传统化工,重点发展精细化工、化工新材料等高端化工,突破发展现代煤化工产业,培育形成一批国内外具有较强影响力和竞争力的产业集群。《规划》确定了湖北省现代化工及能源产业重点细分领域主攻方向:石油化工。重点推进乙烯、丙烯、环氧乙(丙)烷、碳五、碳九、芳烃产业链向“一新两高”延伸,提高下游高端产品的比例;布局炼油与烯烃、芳烃一体化,建设中部地区高档润滑油基础油及绿色环保特种油蜡基地。延伸发展石化精深加工产业链,建设高端新型材料产业园。磷化工。着力推进宜荆荆现代磷化工产业集群;重点发展精细磷化工、磷系新材料及新型肥料品种,推广半水一二水湿法磷酸生产技术、湿法磷酸净化技术、水溶性磷肥应用技术;按照“控制增量、消化存量、逐步平衡”的原则,实现磷石膏产消平衡。煤化工。积极发展煤基特种燃料、煤基生物可降解材料等,开展现代煤化工生产技术和产品应用试点示范,推进煤制油、煤制气、煤制烯烃、煤制甲醇、煤制乙二醇等工程示范项目建设,引进发展大型煤制合成氨及新型煤化工项目;延伸发展高性能聚烯烃、工程塑料、合成橡胶、合成纤维及其复合材料等化工新材料。盐化工。推动盐化工向一体化、基地化、循环化发展。加快烧碱、纯碱、氢、氯气等产业链发展,形成“卤一盐一两碱一精细化工一盐化工新材料”产业链。精细化工。积极发展高性能、专用性、绿色环保的精细化工产品,大幅提高精细化工产业比重。巩固在农药、涂料、染料及中间体、精细磷酸盐等细分领域的优势地位,重点发展电子化学品、水处理剂、食品添加剂、胶粘剂、塑料助剂等新领域精细化学品。化工新材料。推进磷酸铁锂、高端聚烯烃、工程塑料、聚氨酯、氟硅材料、特种合成橡胶、高性能纤维、功能性膜材料、电子化学品等化工新材料快速发展。能源。积极推进地热能、氢能等开发利用。充分发挥火电基础性保障支撑作用,有序推进负荷中心及浩吉铁路沿线清洁高效电源建设。提高火电机组灵活性和调节能力,有序推进抽水蓄能电站建设。健全可再生能源消纳保障机制、市场化推进机制。湖北省明确“十四五”时期制造业“一地三区”的发展定位,即全国重要的先进制造业基地、长江经济带绿色制造先行区、全国传统产业转型升级样板区、世界**战略性新兴产业集聚区,力争到2025年,湖北迈进全国制造强省第一梯队。

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  • 深圳2021年合格、不合格的塑料购物袋名单,近半不合格!

    11月19日,深圳市市场监督管理局通报2021年塑料购物袋(非食品接触类)产品质量监督抽查结果。3个抽查项目:*小厚度、封合强度、落镖冲击本次监督抽查依据GB/T21661-2008《塑料购物袋》、GB/T21661-2020《塑料购物袋》标准的要求,对塑料购物袋(非食品接触类)产品的环保要求(*小厚度)/厚度1个强制性项目,以及封合强度和落镖冲击2个非强制性项目,共3个项目进行了检测。(一)抽查领域情况分析:抽查221批次产品,106批次不合格此次共抽查生产和流通领域77家受检单位221批次产品,发现强制性项目不合格产品106批次(占比48%),发现非强制性项目不符合要求的产品31批次(占比14%)。其中,17家标称深圳企业生产的65批次产品,发现强制性项目不合格批次数13批次,发现非强制性项目不符合要求批次数2批次。(具体名单附后)针对抽查中发现的产品质量问题,我局已依据相关法律法规的规定对不合格产品生产企业、经营单位予以处理。(二)强制性项目不合格原因:太薄很容易破裂塑料购物袋的环保要求(*小厚度)/厚度是一个非常重要的特征指标。该项目是为了保护环境,循环使用塑料袋,减少“白色污染”,而太薄的购物袋很容易破裂,不能循环使用,既降低了产品的使用率,又危害环境。环保要求(*小厚度)/厚度不合格的主要由两方面原因导致:一是企业为了节省用料,降低生产成本;二是生产企业工艺落后,对产品质量控制不严格,难以生产厚薄均匀的塑料购物袋,导致塑料购物袋厚薄不均。(三)非强制性项目不符合要求原因:工艺、配方不行1.封合强度:该项目不符合要求是由于热封工艺设置不当造成的,热封工艺未与原材料相匹配,加热温度过高、时间过长,导致封合处破裂,或加热温度不足、时间过短,封合效果不佳。2.落镖冲击:该项目不符合要求是企业对工艺、配方控制不好,生产的塑料袋韧性不足,抗裂能力较差。二、经营警示在此,提醒深圳市生产者、销售者:(一)生产者必须严格按照法律法规、国家标准组织生产,不得生产销售不合格产品;生产者发现其生产的塑料购物袋(非食品接触类)产品存在安全隐患、缺陷,可能对人体健康和人身、财产安全造成损害的,应当启动缺陷调查、主动召回产品。(二)销售者必须严格履行进货检查验收制度,查验供货商的经营资格,验明产品合格证明和产品标识,采取措施保证产品质量,不得销售不合格产品,对公告的不合格产品必须立即停止销售。消费者要求退货的,应当负责退货。三、消费指引提醒广大消费者在选购塑料购物袋(非食品接触类)产品时,应注意以下几点:1.为保护环境,消费者应尽量选购有可降解或可回收再利用等相关标识的塑料购物袋。2.使用塑料购物袋前应检查产品的标识信息是否全面,应包括产品材质、规格,公称承重、标准编号、购物袋名称,生产厂家等基本信息,根据不同用途选择购物袋的不同规格尺寸和承受重量。直接盛装水果、蔬菜、生肉还是熟食等食品时应使用标注有“食品用”字样的塑料购物袋。3.为保护环境和节约资源,请消费者循环使用塑料购物袋,并注意对塑料袋的清洁和消毒。附件12021年深圳市塑料购物袋(非食品接触类)产品质量监督抽查未发现不合格项目产品及企业名单附件22021年深圳市塑料购物袋(非食品接触类)产品质量监督抽查发现非强制性项目不符合要求产品及企业名单附件32021年深圳市塑料购物袋(非食品接触类)产品质量监督抽查发现强制性项目不合格产品及企业名单11月19日,深圳市市场监督管理局通报

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  • 新版禁塑令来了!外卖、快递、购物不能再使用塑料袋了

    塑料制品有各种各样的形式,在日常生活中被频繁使用,但它造成的危害也不可小觑。塑料制品应用塑料在自然中有多种形式应用。比如人们生活中使用比较多的塑料袋。购物需要用到塑料袋,扔垃圾需要用到塑料袋,买菜需要用到塑料袋,打包需要用到塑料袋.....没有比塑料袋更好用的东西了!又薄又廉价,用一个塑料袋套啥都行,经得起大容量,耐得了高温,还不漏水漏油。再比如一次性塑料吸管、一次性餐具。相比塑料袋而言,一次性塑料吸管、一次性餐具这些应用没有那么普遍,但随着近几年奶茶行业以及外卖平台的发展,这两样也拥有了非常不可估量的规模。在2020年有数据显示,三季度相关企业增加了1200多家。虽然看似这么方便又有用,但塑料制品也带来了非常大的危害。在生活中,由于塑料的不可降解,人们只能把塑料倒入海洋或埋在土地,这给海洋生物以及土地带来了不可逆转的危害。众多生物受此危害,自然界中,包括原生动物、浮游动物、鱼类、龟类、鸟类、鲸类等超过220个物种都被发现会在饮食时摄入微塑料。有些鱼类在幼年时期会特别喜欢吞食塑料颗粒,比如鲈鱼,幼年的时候*喜欢吃的就是塑料。塑料是动物的盘中餐,动物是人类的盘中餐。拒绝白色污染,践行环保塑料污染是一个紧迫的全球性问题,塑料不仅污染了海洋和水道、杀死了海洋生物,还存在于所有人体内。拒绝白色污染,还一个蔚蓝星球。拒绝白色污染,还一个健康的生活。治塑不是一个新话题,在2020年我国发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》明确要求:到2022年,一次性塑料制品消费量明显减少,替代产品得到推广。到2025年,塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理制度基本建立,多元共治体系基本形成,替代产品开发应用水平进一步提升,重点城市塑料垃圾填埋量大幅降低,塑料污染得到有效控制。在禁塑期间的塑料袋使用问题,根据推广使用替代品的产品和模式:在商场、超市、药店、书店等场所,推广使用环保布袋、纸袋等非塑制品和可降解购物袋,鼓励设置自助式、智慧化投放装置,方便群众生活。彻底解决塑料问题,可能要很久很久,但只要但小的改变也可能会带来大效果。现在,我们能做的就是不用一次性不可降解塑料制品,目前大部分不可降解吸管已经换成了纸质吸管,不可降解塑料袋也换成了全降解塑料袋和纸袋、布袋等。购物时可自行带环保袋,或者购买可降解环保袋。目前很多地方也已经投放了自助式、智慧化便民设备-环保袋取袋机,可以***环保袋,供居民日常生活使用。让地球远离污染,让绿色走进家园。我们一起成为“禁塑”行动者,为地球减塑吧!

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