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综述与专论 张友根·浅析生物塑料工程的技术创新和进展（上）
三菱汽车公司的纯电动汽车“i-MiEV”的部分 种源于农作物的成份，代替邻苯二甲酸酯类增塑剂，
座席面等，均采用了生物 PET。 Ecolibrium 生物基增塑剂分为两种，一种是在 75℃下
Dytech 动力流体技术公司选择帝斯曼的高性能 具有热稳定性 ; 另一种是在 75 至石油资源 105℃之间
EcoPaXX 生物基聚酰胺 410 系列产品应用于其所生产 具有热稳定性。含有该系列生物基增塑剂的 PVC 复合
的法拉利与玛莎拉蒂跑车专用油气分离器。这项以无 物能够满足各种阻燃性能的要求，其中包括美国保险
卤阻燃 EcoPaXXQ-KGS6 为特色的解决方案将有助 商实验室长期热稳定性的标准要求。而一般增塑剂产
于提高车辆防火性能。这款产品 “ 从摇篮到坟墓 ” 的 品则很难达到长期热稳定性标准要求。
整个生命周期中，温室气体排放量全部能够实现碳中 美国普立万公司公布开发生物基技术的塑料增塑
和。 剂。该系列生物基塑料增塑剂专利由美国俄亥俄州研
究中心转让，专利开发各种不同的特种塑料增塑剂和
2 生物塑料添加剂的技术创新现状和进 聚氯乙烯混配物。
展 2.3 生物基增塑剂的技术创新现状和进展
生物塑料添加剂改性的目的 ：降低成本，提高强 南京工业大学生物与制药工程学院院长郭凯教授
度，提高韧性，改善加工性，改善可降解性，改善抗 主持的 “ 基于微流场反应技术的生物基无毒增塑剂及
射线辐射性能等，拓展应用领域。 其衍生物连续绿色制造 ” 获 2017 年国家科技发明二等
2.1 生物基塑料增塑剂的技术创新现状和进 奖。微流场反应技术规模化工程应用是国际共性难题，
展 因为传统微通道反应尺度在百微米级别，一旦尺度扩
可降解生物基增塑剂是可降解生物基塑料的一个 大则会导致复杂有机化学反应体系微流场效应丧失，
组成部分。增塑剂削弱高聚物分子间作用力。增塑剂 但是我们的研究成果已能在厘米尺度下保持微流场效
增大高聚物分子链之间的距离和活动空间，增加高聚 应，百微米尺度的传统微通道反应器每年只能生产百
物的塑性，降低高聚物的加工温度，实现高聚物的加 公斤至吨级增塑剂，难以满足生产及市场需求，而厘
工性能。 米级管径的反应器每年能生产万吨。课题组经过多年
日本荒川化学公司推出两种采用松香和乳酸等天 技术攻关突破了尺度放大与尺度效应难以同步、多单
然材料作原料的 PLA 生物用增塑剂，可以提高树脂的 元系统集成困难、高效工程装备缺失等技术瓶颈后，
柔韧性和吹塑加工性能。添加后能提高聚乳酸产品质 在江苏雷蒙化工科技有限公司、江苏向阳科技有限公
量，制成品柔软且易加工，大幅改善了脆性和硬度。 司及张家港市飞航科技有限公司实现了基于微流场反
英国政府部分资助的项目成功开发出一种生物 应技术的高品质增塑剂（柠檬酸酯产品、环氧脂肪酸
降解塑料用增塑剂，用于薄膜和其他软包装用聚乳酸 甲酯产品）及增塑剂下游产品（生物基聚氨酯硬泡多
（PLA）中，可大幅改善 PLA 的力学性能，使 PLA 元醇产品）的连续化生产，生产的柠檬酸酯等产品通
的柔性得以改进，其延伸度可从原来的 5% 提高到 过中国、美国、欧盟等国内外权威机构的认证，在国
320%。这类增塑剂可被生物降解，它们在产品中的用 内外多家企业获得应用，解决了增塑剂反应品质低下
量为助剂的 10%~20%。这种改性剂基于 PLA 与聚乙 和生产安全问题。
烯乙二醇之间生成的嵌段共聚物。经过改性的 PLA 可 2.4 生物基塑料成核剂的技术创新现状和进
在混合料中在 20~25 天内消失。目前，该类助剂己实 展
现工业化规模生产。 山西省化工研究院成功开发出 PLA 专用成核剂
美国 FDA 和欧盟认证的两类无毒增塑剂柠檬酸酯 TMC-328，研究表明，在 PLA 中添加 0.2%~0.3% 的
类及环氧植物油类产品尚未在国内大范围使用，有待 TMC-328 成核透明剂，可以促进 PLA 的成核，细化
开发和应用。 球晶尺寸，从而加快树脂结晶，提高制品的透明性、
2.2 生物基增塑剂的技术创新现状和进展 耐热稳定性和拉伸强度、弯曲模量等力学性能，针对
生物基增塑剂实现生物基塑料完全降解，石油基 性地解决了 PLA 与传统聚酯塑料相比，其结晶速度缓
增塑剂达不到生物基塑料的完全降解的标准。 慢、成型制品多呈非晶态而大大降低了其耐热性和力
DOW 公司 Ecolibrium 生物基增塑剂，含有几 学性能的缺陷，这种专用成核剂可大大提升 PLA 塑料
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