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    2025年,全球生物基聚合物產量預計達到近7百萬噸

       日期:2022-11-10     作者:中國無機涂料網    瀏覽:535    評論:0    

    目前,生物質在食品、能源和燃料等領域已有廣泛運用,2020年全球生物質需求已經達到125.4億噸,但是與涂料相關的聚合物類只占生物質總需求量的0.038%,僅約4.75百萬噸。


    德國Nova機構在一份關于可再生碳的公開報告中表明,在未來幾年內,預計全球的生物基聚合物產量將持續增長,在2025年可達到6百萬噸以上,接近7百萬噸,這意味著與聚合物產業密切相關的生物基涂料將會有所增長,其中生物基環氧樹脂增長尤為突出,在生物基聚合中占比最大。


    基于生物基材料在涂料領域的應用仍處早期萌芽階段,生物基涂料目前還主要集中在生物基乳液內墻涂料這一細分領域無機涂料網cnwjtl.com。在環??沙掷m的時代大背景下,未來,無論是生物基材料在涂料領域的應用拓展,還是生物基涂料品類的延展相信都大有可為。


    01 生物基材料的定義


    根據GB/T 29649-2013,生物基材料是指利用生物質為原料制造的新型材料和化學品等,包括生物基塑料、生物基化學品、糖工程產品、以及以可再生生物資源如谷物、豆科、棉花及秸稈和木質纖維素等生物質為原料或其與塑料復合的材料等。

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    生物基材料區別于用煤、石油等不可再生石化資源為原料生產的傳統化工材料產品,其具有原料可再生、減少碳排放、節約能源等特性,部分品類還具有良好的生物可降解性,是國際新材料產業發展的重要方向。


    展望未來,生物基材料有望在部分應用領域逐步替代傳統石油基材料,成為引領科技創新和經濟發展的新型產業,并作為綠色低碳發展的主要途徑及低碳經濟增長的亮點。


    目前,常見的生物基材料是以谷物、豆科、秸稈、竹木粉等可再生生物質通過生物轉化獲得生物高分子材料或單體,然后進一步聚合形成的環境友好的化工產品和綠色能源等高分子材料,如包括沼氣、燃料乙醇、生物柴油和生物塑料等。


    此外,生物基材料還可以經由生物制造、生物合成方法等設計或改造的生物系統產生和獲得。


    02 生物基材料分類


    按產品屬性分類,生物基材料可分為生物基聚合物、生物基塑料、生物基化學纖維、生物基橡膠、生物基涂料、生物基材料助劑、生物基復合材料及各類生物基材料制得的制品等。


    其中,生物基可降解材料具有傳統石油基塑料等高分子材料不具備的綠色、環境友好、原料可再生以及可生物降解的特性;


    生物基纖維已廣泛應用于時裝、家居、戶外及工業領域,正逐步走向工業規?;瘜嶋H應用和產業化階段;


    生物基塑料產品在包裝材料、一次性餐具及購物袋、嬰兒紙尿褲、農地膜、紡織材料等領域獲得較好地應用,并被市場普遍認可與接受。

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    按常見產品形式分類,生物基材料主要可分為五大類:生物基平臺化合物、生物基塑料、多糖類生物基材料、氨基酸類生物基材料、木塑復合材料。


    其中,生物基平臺化合物即聚合成原材料高分子的化學單體,如乳酸,1,3-丙二醇等;生物基塑料是目前應用最廣泛、研究較深入的生物基材料,代表產品有聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯等。


    03 生物基涂料


    生物基涂料與傳統的石油基材料相比,主要來源于植物,減少了二氧化碳的排放以及對石油的依賴,同時它的生產過程更加綠色,符合人們對于環保和可持續發展的追求。


    其中,團標T/CSTM 00447-2021對生物基乳液內墻涂料的定義為,是指以生物基乳液作為主要成膜物質,與顏料、體質顏料及各種助劑配制而成的內墻涂料,包括底漆和面漆,生物基碳含量:≥ 20%。


    團標指出,生物基乳液是指以松香、亞麻油、桐油、蓖麻油、植物油、玉米淀粉、木薯淀粉、糖等天然植物原料為起始原料,通過生物或化學轉化得到可聚合的單體并使用乳液聚合而成的以水為分散介質的乳液。


    科學家及學者認識到植物油脂是可再生資源,研發植物油涂料會是今后的發展方向。擴大涂料用非食用油的來源,在國內有很大的潛力。


    此外,根據油脂和醇酸樹脂分子結構的特點,可以用酚醛、氨基、環氧、丙烯酸、聚氨酯、有機硅,氟樹脂、烴類樹脂、天然樹脂等多種途徑,對其改性,以提高涂料的物化特性,使其廣泛用于不同行業和不同的領域。


    生物基重防腐涂料(腰果殼油環氧樹脂體系)、水性生物納米防水涂料、水性生物帶銹防銹涂料、生物基防污涂料(用天然防污劑即采用由多種海洋及陸地的動植物中提取防止海生物污損的物質來制造防污涂料)等相繼問世。


    04 生物基助劑的定義


    生物基助劑是指利用生物質或經由生物制造得到的材料為原料制成的助劑。生物基助劑具備綠色、環保、低毒或無毒、來源可再生等特性,能替代化石基助劑,有效緩解資源短缺,是可持續發展的重要途徑之一。


    參考標準GB/T 39514-2020《生物基材料定義、術語和標識》,可將生物基材料助劑分為生物基增塑劑、生物基阻燃劑、生物基膠黏劑、生物基潤滑劑、生物基清潔劑、生物基表面活性劑和生物基其他助劑。


    05 區別生物可降解材料、生物材料概念


    生物基材料(Bio-based Materials)和生物降解材料(Biodegradable Materials)是完全不同的概念。通常來講,生物降解高分子材料是指在微生物作用下或在堆肥條件下可降解的高分子聚合物。


    生物基材料強調的是其生物來源的可再生來源性,它既可以是生物可降解的高分子如聚乳酸(PLA),也可以是生物不可降解的高分子如生物基聚乙烯;


    生物降解材料強調的是生物可降解性,它既可以是生物可降解的高分子如聚乳酸(PLA),也可以是石油 基高分子材料(Petroleum-based Polymers)PBS和PBAT。


    生物可降解塑料如果使用生物原料,且在受控堆肥條件下生物降解,則可以通過關閉生物循環(Biological Cycle)的理念融入循環經濟。


     
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