【正文】 化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院和湖北纖維廠承擔國家863計劃,研發(fā)了一種新的廉價的纖維素溶劑體系——尿素和氫氧化鈉體系,用于天然纖維素的濕法紡絲或流延法成膜,以制造纖維和薄膜。微生物合成生物降解塑料聚乳酸(PLA是以糖蜜等發(fā)酵制得的乳酸為原料,再通過直接縮合聚合法,或其二聚體丙交酯開環(huán)聚合法等方法化學(xué)合成的。聚乳酸的合成主要采用丙交酯催化開環(huán)聚合的路線。目前,中科院成都有機所已經(jīng)能合成相對分子質(zhì)量達到百萬的消旋聚乳酸,這種高相對分子質(zhì)量的聚乳酸有很好的力學(xué)性能。最近,中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所和浙江海生生物降解塑料股份有限公司正共同進行中試研究,產(chǎn)品性能基本達到CargillDowｗ公司產(chǎn)品水平,目前正在設(shè)計組建5000ｔ生產(chǎn)能力的示范生產(chǎn)線。該項目是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的項目。北京理工大學(xué)和原北京輕工業(yè)學(xué)院聯(lián)合研究過采用化學(xué)合成的方法制備聚乳酸。中國聚羥基烷酸酯的研究最早開始于上世紀80年代中,武漢大學(xué)開展了生物合成聚羥基丁酸酯的研究,但是,工作未能進行下去,至上世紀90年代初,一些單位在國內(nèi)不同部門的支持下,又開始了微生物發(fā)酵法合成聚羥基烷酸酯的研究工作。其中寧波天安生物材料有限公司已具備年產(chǎn)聚羥基戊酸酯(PHBV)千噸的規(guī)模?；瘜W(xué)合成生物降解塑料用微生物等方法合成的生物聚酯價格較高,是目前難以普遍采用的主要障礙,化學(xué)合成便于批量生產(chǎn),降低成本。另外,也在開始研究脂肪族聚酯和芳香族聚酯的共聚酯。中國從1985年由前期的國家自然科學(xué)基金開始立項研究,至今已近20年,主要的研究單位有中科院廣州化學(xué)研究所、長春應(yīng)用化學(xué)研究所、浙江大學(xué)、中山大學(xué)理工學(xué)院等。長春應(yīng)用化學(xué)研究所以二氧六環(huán)作溶劑,采用三元混合稀土催化體系(稀土/烷基鋅/甘油),得到了交替結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物,二氧化碳固定量接近50%,而且外觀呈白色,硬度較高,催化效率高。另外,中國臺灣清華大學(xué)(Chung_SungTan)也在研發(fā)PPC。中科院廣州化學(xué)研究所的技術(shù)已在江蘇泰興開始投產(chǎn),品種是低相對分子質(zhì)量二氧化碳/環(huán)氧化合物共聚物,用來作為聚氨酯發(fā)泡材料的原材料,用于家用電器等包裝。另外,中科院理化研究所也在進行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究，售價5萬/噸。自20世紀80年代,尤其90年代以來,有許多研究者致力于此領(lǐng)域的研究,并取得了豐碩的成果。脂肪族/芳香族共聚酯原料來源廣泛,其中許多是大規(guī)模工業(yè)化原料,且整個生產(chǎn)過程不需要另外添置設(shè)備,在現(xiàn)有的條件下即可進行生產(chǎn),所以,不僅生產(chǎn)技術(shù)較成熟,而且可獲得廉價的產(chǎn)品,有利于生物降解塑料的市場化應(yīng)用。脂肪族組分通常有乙二醇(EG)、丙二醇(PDO)、1,4丁二醇(BDO)、環(huán)己烷二甲醇(CHDM)等二元醇和琥珀酸(Succinicacid)、己二酸(Adipicacid)、癸二酸(Sebacicacid)、富馬酸(Fumaricacid)、草酸等二元酸,乙醇酸(GA)、Ｌ乳酸(LA)、二羧酸酰氯等雙官能度單體及聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃(PTMG)、PGA、PLA、PCL等聚合物。②將二元醇、二元酸等與DMT一起投入反應(yīng)釜中,先在相對較低的溫度下進行酯交換反應(yīng),然后再升高溫度、提高真空度,進行熔融縮聚反應(yīng)。國內(nèi)研究脂肪族/芳香族共聚酯材料的單位有北京理工大學(xué)、成都有機研究所等,但目前還未見有商業(yè)化產(chǎn)品推出。聚對二氧環(huán)己酮在眾多的脂肪族聚酯中具有優(yōu)異的綜合性能，因為在聚對二氧環(huán)己酮的結(jié)構(gòu)單元中除了具有給它帶來優(yōu)良生物降解性的酯鍵以外，還具有獨特的醚鍵，這使得聚對二氧環(huán)己酮在具有很高的強度的同時擁有非常好的韌性，這一點是其它脂肪族聚酯無法相比的。性能如此優(yōu)異的生物降解材料為什么沒有得到廣泛的應(yīng)用呢？其最主要的原因是PPDO在國際和國內(nèi)市場的售價非常高，只能用于醫(yī)用材料領(lǐng)域，難以迎合通用材料的需求。首先以一縮乙二醇為原料(國外已開始通過生物技術(shù)從天然生物質(zhì)原料獲得該原料的研究)合成出了低成本的對二氧環(huán)己酮,為獲得低成本聚對二氧環(huán)己酮奠定了堅實的基礎(chǔ)。目前已建立了中試裝置，為下一步聚合反應(yīng)提供了強有力的保障。使得在聚合過程中的成本也大幅下降。為了解決兩者相容性的問題，首次合成出了具有不同接枝率和接枝長度的淀粉/聚對二氧環(huán)己酮接枝共聚物，并通過大量的試驗，尋找出了具有最理想增容作用的接枝物結(jié)構(gòu)，有效地解決了相容性的問題。該成果的另一個重要貢獻是解決了脂肪族聚酯復(fù)合體系難以實現(xiàn)吹塑成膜的難題，該全降解樹脂可以采用吹塑成型得到力學(xué)性能優(yōu)良的膜制品，因此進一步體現(xiàn)了該材料在加工方面的優(yōu)勢。我國可完全生物降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展較慢，目前的技術(shù)水平和產(chǎn)品與國外差距很大。本項目開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的可完全降解塑料的新方法，該方法技術(shù)先進、生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品淀粉基可完全降解塑料不僅具有傳統(tǒng)塑料制品相似的性能，而且生產(chǎn)成本低，具有生物降解性，有利于環(huán)境保護，因此有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。，促進西部經(jīng)濟跨越式發(fā)展淀粉作為我國西部地區(qū)產(chǎn)量較高的經(jīng)濟作物，主要分布在四川、云南、貴州、安徽等地區(qū)，是西部的優(yōu)勢資源。本項目以淀粉為原料合成可完全生物降解塑料，大大提高西部淀粉優(yōu)勢資源的增值轉(zhuǎn)化。完全符合四川省農(nóng)業(yè)發(fā)展綱要中把淀粉類農(nóng)作物種植業(yè)作為西部農(nóng)業(yè)重點發(fā)展方向的戰(zhàn)略規(guī)劃。本項目的建設(shè)對提高我國淀粉加工業(yè)的整體技術(shù)水平形成新的利潤增長點具有重大的現(xiàn)實意義；加之本項目的技術(shù)水平已經(jīng)具備建設(shè)產(chǎn)業(yè)化裝置的技術(shù)條件，實現(xiàn)該項目的產(chǎn)業(yè)化，搶先占領(lǐng)國內(nèi)外市場，是十分必要的?！叭r(nóng)”問題是我國全面小康建設(shè)需要首先解決的問題，本項目的建設(shè)對解決西部三農(nóng)問題具有廣泛的借鑒意義。而我國雖然是淀粉產(chǎn)量大，淀粉深加工業(yè)卻極為落后，品種只有幾十種，年產(chǎn)量僅數(shù)萬噸，僅占淀粉總產(chǎn)量的2％左右，而需求量則在50萬噸以上。本項目的實施，將大大提高淀粉的附加值，目前淀粉的售價為1450－1500元/噸左右，而淀粉基生物全降解塑料的市場售價為10000元/噸左右。 市場分析降解淀粉塑料項目是采用現(xiàn)代化工科學(xué)技術(shù),對淀粉進行特殊處理，配以適量化學(xué)材料并運用通用加手段工制成的一種新型塑料，可代替部分聚乙烯等聚合物，制成各種塑料制品，不僅具有傳統(tǒng)塑料制品相似的性能，而且生產(chǎn)成本低，具有生物降解性，有利于環(huán)境保護，因此有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景。由于這些膜制品的廣泛使用尤其是在大中型城市用量極大，而且不易回收處理，已對環(huán)境造成嚴重的污染，國家和許多省市已發(fā)布規(guī)定盡量減少使用此類不可降解的塑料薄膜制品。2. 一次性餐飲具：我國是一個人口眾多的大國，每年消費的快餐盒量相當驚人，且每年最少以20%以上的增長率增長，據(jù)調(diào)查，我國1993年快餐盒用量為10億多只，1995年達到30多億只，2000年達到120億只。2005年中國塑料包裝材料需求量將達到550萬噸，按其中1/3為難以收集的一次性塑料包裝材料和制品計算，其廢棄物將達到180萬噸；據(jù)農(nóng)業(yè)部預(yù)測，所需地膜加上堆肥袋、育苗缽，農(nóng)副產(chǎn)品保鮮膜、片、盒等需求量將達到120萬噸；垃圾袋等一次性日用雜品、建筑用網(wǎng)、不織布、醫(yī)用衛(wèi)生材料中一部分也是難以收集或不宜收集的，預(yù)計其需求廢棄物將達到440萬噸，若其中50%采用EDP替代的話，則EDP市場需求量將達到220萬噸，再加上作為資源補充替代的產(chǎn)品，則2005年國內(nèi)EDP總需求量將達到260萬噸。據(jù)此，2005年EDP國內(nèi)外市場總需求量將達280萬噸，在塑料制品總計劃產(chǎn)量（2500萬噸）%。隨著我國人民生活水平的不斷提高，快餐盒的使用量越來越大，特別是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，旅游為主的地區(qū)，這些不可降解的廢棄快餐盒造成的“白色污染”更加突出，治理“白色污染”的任務(wù)更加緊迫。國家經(jīng)貿(mào)委已經(jīng)于1999年發(fā)布了《淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品的目錄》（第一批），其中就包括“一次性發(fā)泡塑料餐具”。據(jù)統(tǒng)計，截止2000年12月底，已有三十多個省市及有關(guān)部門發(fā)布或重新發(fā)布了禁止或限制使用一次性發(fā)泡塑料餐具（含超薄塑料袋）的法規(guī)、規(guī)定或通知。顯而易見，這是一個前景非常廣闊的市場，市場容量非常巨大。3. 各類生活用容器和用品：如花缽、食品托盤、筷子、盤、塑料刀、叉、衣架、桌布、一次性手套等。由于其廢棄后混雜在生活垃圾中占有相當大的體積，處理極為不便。4. 農(nóng)用薄膜：我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，1979年以來開始推廣的農(nóng)膜覆蓋栽培技術(shù)使市場對農(nóng)膜的需求相當巨大。農(nóng)膜的應(yīng)用領(lǐng)域從最初的棉花、蔬菜，發(fā)展到各類經(jīng)濟作物花生、瓜果、煙草和糧食作物水稻、小麥、玉米等的栽培。據(jù)統(tǒng)計，1982年1987年農(nóng)膜帶來的增產(chǎn)效益71億元；1978年1989年地膜覆蓋栽培技術(shù)累計增產(chǎn)280億公斤糧食和經(jīng)濟作物，至2004年更是達到了增產(chǎn)1000億公斤糧食和經(jīng)濟作物。5. 水土保護用品：我國荒山荒地的總面積達10800萬公頃，可用生物降解淀粉塑料制成生態(tài)墊、植被條、網(wǎng)等，用于荒山、荒地栽種植被的水土保持工作。以全國年產(chǎn)量200萬噸包裝制品、150億個快餐盒、用量巨大的生活日用品、農(nóng)用膜等計算，市場非常巨大，而國際市場前景就更加廣闊。因此，這一巨大的市場機會，誰先搶占，誰就會贏得較大的超額利潤。IBAW稱，雖然這個數(shù)字中還包括了以石油為原料的可生物降解材料，但現(xiàn)在只要在技術(shù)許可的條件下生產(chǎn)者都會盡可能地使用天然可降解材料。目前我國企業(yè)生產(chǎn)的生物降解塑料產(chǎn)品主要集中在以下幾類：聚乳酸、二氧化碳共聚物、淀粉基塑料、微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的PHB等。武漢華麗科技有限公司生產(chǎn)的淀粉基生物降解塑料在國內(nèi)市場也有一些影響。本項目所開發(fā)生產(chǎn)的生物降解塑料產(chǎn)品具有非常高的性能價格比，具有很強的競爭力。據(jù)Freedoia公司報告，美國生物降解塑料制品的銷售量2004年已達到300萬噸；加拿大生物降解塑料制品的銷售量2004年已達到30萬噸。 Surveys調(diào)查，在歐洲和日本，降解塑料和發(fā)展將更快，預(yù)計到2005年，美國將失去此領(lǐng)域的支配地位，美國在世界降解塑料中的市場占有率從1990年的60%降至41%，而歐洲將從38%升到53%，日本從2%上升至6%。 其他有無紡布（衛(wèi)生用），其他領(lǐng)域4萬噸。預(yù)測至2005年，包裝材料用量將達到248萬噸，無紡布達到30萬噸，農(nóng)業(yè)用膜達到16萬噸，其他達到26萬噸。1995－2000年的年平均增長率，%，％，%， ％。一是包裝制品領(lǐng)域，它包括日常包裝，如購物袋、垃圾袋等，食品和餐飲包裝如快餐盒、杯、盤、航空餐具、軟飲料瓶、糕點糖果、化妝品、洗發(fā)香波、洗滌液等包裝，工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品包裝如設(shè)備、儀器防銹防電磁包裝、農(nóng)副產(chǎn)品運輸包裝等，以及其它的生活用品包裝。三是各種日用品，涉及生活用品、辦公用品和文具等等，制品主要有如尿布、洗衣袋、一次性內(nèi)衣、拖鞋、生理衛(wèi)生用品、電腦外殼、鍵盤、磁帶盤和磁帶以及IC底板、便攜式電話、文具盒、筆座、文件夾、一次性圓珠筆等等。五是醫(yī)療塑料制品，包括各種醫(yī)療器械、藥物材料和醫(yī)護用品，如輸液管、輸液袋、一次性注射器及包裝袋、塑料縫合線、手術(shù)衣服、乳膠手套、心臟病用背心、腳癬病用鞋墊、鞋子、醫(yī)用膠囊、藥物緩釋載體、人工器臟等等。面對巨大的市場，國內(nèi)外研究人員針對可完全降解一次性塑料制品的研究開發(fā)開展工作地十分活躍，從材料的成本、可加工性、力學(xué)性能等方面的綜合考慮，天然可降解高分子材料、合成生物降解聚合物及其復(fù)合體系是重點研究開發(fā)對象，國內(nèi)外的許多知名企業(yè)如Bayer，BASF，CargillDow，Novanmont等都開發(fā)出了一系列的產(chǎn)品：Bayer公司的淀粉/聚氨酯生物降解塑料；BASF公司的可生物降解的脂肪族聚酯和芳香族聚酯的復(fù)合體系；CargillDow公司的聚乳酸塑料制品； Novanmont公司開發(fā)的淀粉基生物降解塑料，在國際市場上具有一定的影響力。尤其是在成本方面。因此本項目開發(fā)的產(chǎn)品具有打入國際市場，與國際知名企業(yè)產(chǎn)品競爭的能力。目前公司已經(jīng)在四川、重慶、上海、北京設(shè)立了銷售處，該產(chǎn)品目前采取國外銷售和國內(nèi)銷售并重的方針，20000噸產(chǎn)品爭取國外銷售25%，國內(nèi)銷售75%。其作為降解塑料的使用，可以避免因普通塑料不易降解而造成的塑料垃圾或“白色污染”給環(huán)境和動物造成的危害，如對土壤造成的污染、塑料垃圾堆放占用大量土地、野生動物誤食后致死等，是真正意義上的環(huán)境友好材料。公司目前掌握了全國1000多家企業(yè)的需求信息。（2）產(chǎn)品的高性價比本產(chǎn)品在材料成本和性能等方面都具有明顯的優(yōu)勢。國外一些知名企業(yè)生產(chǎn)的可降解塑料的價格基本都高于20,000元/噸，有的高達4萬元/噸。和同類產(chǎn)品相比要低很多，而淀粉的成本又比較低，則使得該生物降解塑料在成本上具有巨大的優(yōu)勢。本項目以四川大學(xué)降解與阻燃高分子材料研究中心提供的技術(shù)為依據(jù)，該研究中心從事降解材料研究已有二十余年，其研制的項目“可控光－生物降解塑料母?！被驀医逃靠萍歼M步一等獎，并成為“國家級科技成果重點推廣計劃”依托單位，在降解塑料領(lǐng)域由很強的實力和較高的知名度。因此該項目在技術(shù)上是十分成熟和可行的。該中心為四川省思源生物開發(fā)有限公司與四川大學(xué)共同組建的研究機構(gòu)，中心從事降解材料的研究已二十余年，曾成功研制出一系列以淀粉基熱塑性降解塑料，成果獲得過教育部科技進步一等獎。已研制出一種高效環(huán)化脫氫催化劑，采用價格低廉的一縮乙二醇通過一步法合成出了對二氧環(huán)己酮單體，建立了一套反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物高純度的合成方法，使對二氧環(huán)己酮的成本大大低于其它內(nèi)酯或交酯單體如丙交酯、乙交酯、己內(nèi)酯等，具有極大的市場潛力和應(yīng)用前景。目前本研究中心已經(jīng)成功研制出一系列以脂肪族聚酯對二氧環(huán)己酮為基的可完全生物降解的樹脂，并以此制備出環(huán)境友好的可生物降解的膜制品，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)用地膜、包裝材料等。該技術(shù)屬國內(nèi)領(lǐng)先，具有產(chǎn)業(yè)化的必要。 已完成的研究開發(fā)工作及中試情況和鑒定年限 研究開發(fā)工作情況1. 對二氧環(huán)己酮（PDO）單體的合成研究該項目的關(guān)鍵問題之一是產(chǎn)品的成本問題，因此是解決合成可完全生物降解聚對二氧環(huán)己酮的原料對二氧環(huán)己酮（PDO）的問題。與過去使用的化學(xué)合成發(fā)相比，大大簡化了合成工藝。最后，我們還研究了不同的PDO的純化方式，獲得了聚合所需要的純度。通過上述系統(tǒng)研究，我們使PDO的成本大幅度降低，預(yù)計在8000元/噸以下。2. 聚對二氧環(huán)己酮(PPDO)聚合催化體系研究為了既能獲得高分子量的PPDO和高的單體轉(zhuǎn)化率，又能縮短聚合反應(yīng)時間，我們除了采用傳統(tǒng)的催化劑（如辛酸亞錫、三乙基鋁等）外，還制備和使用了另一些單一催化劑（