技術(shù)創(chuàng)新

中美新技術(shù)可提高生物塑料性能并降低成本

中美科學(xué)家聯(lián)合開發(fā)出一項(xiàng)新技術(shù)，能大幅提高可降解生物塑料——聚乳酸的耐熱和耐水性能，降低商業(yè)化生產(chǎn)成本并減少污染。

美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校發(fā)布的新聞公報(bào)說，這項(xiàng)技術(shù)由該校與中國江南大學(xué)研究人員共同開發(fā)，核心步驟是將聚乳酸纖維加熱到約200攝氏度后使其緩慢冷卻，通過這種方式使兩種聚乳酸分子交織絡(luò)合，制取出耐熱耐水性能更高的產(chǎn)品。

研究小組在瑞士《化學(xué)工程雜志》上報(bào)告說，這種熱處理方法可使生物塑料的性能達(dá)到與石油化工塑料相當(dāng)?shù)某潭?，比現(xiàn)有技術(shù)更簡單、綠色。

聚乳酸也稱玉米塑料，是用玉米等富含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品制取的一種高分子化合物，可以自然降解，是一種有潛力的環(huán)保塑料。但由于耐熱和耐水性能差，其應(yīng)用范圍受到限制。

乳酸分子有兩種互為鏡像的形式，此前研究發(fā)現(xiàn)，主要由一種分子組成的塑料性能較差，如果讓兩種分子以合適比例混合交織在一起，則能提高性能?，F(xiàn)有的一些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這種“立體絡(luò)合”，但流程復(fù)雜、成本高，且需使用有害的溶劑或添加劑。

目前這種通過熱處理使兩種分子交織絡(luò)合而制取的聚乳酸纖維，其熔點(diǎn)比由一種分子組成的聚乳酸高38攝氏度，在溫度超過120攝氏度的含水環(huán)境里仍能較好地保持結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，達(dá)到了紡織工業(yè)的應(yīng)用要求。

研究人員說，他們弄清了熱處理溫度與立體絡(luò)合程度和成品塑料纖維強(qiáng)度之間的關(guān)系，已在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模持續(xù)生產(chǎn)，正在尋求將該技術(shù)用于現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)流程。

中巴兩國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)食塑真菌或解決垃圾處理難題

由中國和巴基斯坦兩國科學(xué)家組成的科研團(tuán)隊(duì)近日發(fā)現(xiàn)了一種可以分解塑料的真菌，該菌種的利用有可能徹底改變塑料廢棄物的處理方式。

報(bào)道稱，研究人員在巴基斯坦首都伊斯蘭堡的垃圾場中發(fā)現(xiàn)，塔賓曲霉（Aspergillus tubingensi）以塑料為食，根據(jù)這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，中國科學(xué)院昆明植物研究所（KIB）9名巴基斯坦研究人員和中國科學(xué)院研究人員共同撰寫了“由曲霉菌制成的聚酯聚氨酯生物降解性研究”，這是霉菌毒素分解污染物質(zhì)領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

科學(xué)家稱，塔賓曲霉中生長的根類細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)有助于分解聚合物。一些攜帶致死性污染物并需要數(shù)十年才能分解的塑料，可以在幾個(gè)星期內(nèi)被塔賓曲霉分解。

世界混農(nóng)林業(yè)中心/昆明生物研究所的卡恩博士（Sehroon Khan）說，她的團(tuán)隊(duì)一直在研究“如何降解廢塑料”的生物手段?！拔覀儧Q定從巴基斯坦伊斯蘭堡的垃圾場抽取樣品，看看是否有物質(zhì)可以分解塑料，就像其他生物體對死亡植物或動(dòng)物物質(zhì)的分解一樣?！毖芯咳藛T觀察到管曲霉菌具有分解不可生物降解的塑料的能力。

為了確定哪種條件最有效，研究人員測試了液體、土壤和葡萄糖瓊脂（SDA）板中的真菌。研究發(fā)現(xiàn)，真菌能夠在所有三種培養(yǎng)基中分解塑料，當(dāng)在SDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)，它是最有效的。與此同時(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)存在于土壤中的原始真菌也可以在塑料表面生存。研究人員認(rèn)為，管曲霉菌可以成為有效處理廢物處理廠中塑料顆粒的答案。

塑料廢品不再是“公敵”或?qū)⒆優(yōu)槿剂?/h2>

一項(xiàng)由美國科學(xué)家們發(fā)起的研究表明，到2015年為止，人類共生產(chǎn)了約83億公噸的塑料制品，其中約有63億噸轉(zhuǎn)化為塑料垃圾。世界經(jīng)濟(jì)論壇曾預(yù)計(jì)，到2050年，海洋中的塑料垃圾將多于魚類，可見解決塑料廢品已經(jīng)成為社會(huì)的一大難題。

科學(xué)家們可謂是絞盡腦汁想要將這一“公敵”充分利用起來。上海有機(jī)化學(xué)研究所的研究員們正在研究將塑料垃圾“變廢為寶”。研究員在接受CNBC采訪時(shí)表示，埋藏在地下或者丟棄在海中的塑料垃圾將會(huì)存在上百年或者上千年，因此人類急需找到一種解決塑料垃圾的方法。而他和有機(jī)所的同事認(rèn)為將塑料轉(zhuǎn)化為燃料是一種重復(fù)利用的妙招。

上海有機(jī)化學(xué)研究所的研究員們使用了交叉烷烴復(fù)分解反應(yīng)的策略，過程包括聚乙烯與短鏈烷烴的復(fù)分解，從而煉制柴油。有機(jī)所的一名研究人員告訴CNBC，在這個(gè)復(fù)分解過程中，他們可以得到石油烴類和蠟狀物分別為主副產(chǎn)物，而主產(chǎn)物就可以用來生產(chǎn)柴油等燃料。盡管現(xiàn)在的技術(shù)止步于聚乙烯的降解，但研究人員表示希望未來能找到一種降解聚丙烯，聚苯乙烯或者其它塑料材質(zhì)的方法。

用樹葉代替塑料制成一次性盤子

來自武漢的留美學(xué)生馮亞倫是一個(gè)名叫樹葉盤子（Leaves Plates Company）創(chuàng)業(yè)公司的合伙人。該公司從印度和尼泊爾進(jìn)口用落葉制成的一次性盤子。一個(gè)樹葉盤子的價(jià)格和傳統(tǒng)塑料盤子一樣，但相比之下，樹葉盤子可以被完全回收和生物降解。公司從印度和尼泊爾進(jìn)口這些盤子而且在美國出售。馮亞倫負(fù)責(zé)營銷和挖掘潛在的投資商。

“這是聯(lián)系到我作為中國人的一個(gè)身份吧，”馮亞倫說，“因?yàn)橹袊a(chǎn)出世界上三分之一的塑料，我也希望通過樹葉盤子的方式帶來一場革命，改變中國現(xiàn)在的這個(gè)局面和消費(fèi)習(xí)慣?！?/p>

氧化生物雙降解塑料技術(shù)將有效解決“白色污染”

萊蕪市投資促進(jìn)局、市農(nóng)業(yè)局與山東天壯環(huán)?？萍加邢薰九e行氧化生物雙降解塑料技術(shù)項(xiàng)目簽約儀式。

據(jù)了解，山東天壯環(huán)?？萍加邢薰臼菄壹?jí)高新技術(shù)企業(yè)，擁有的“氧化生物雙降解塑料技術(shù)”已達(dá)到“國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先”技術(shù)水平，可被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，有效解決“白色污染”問題，這項(xiàng)技術(shù)的規(guī)?；茝V應(yīng)用，將有利于廣大人民群眾增收節(jié)支。

Mondi阻隔包裝創(chuàng)新問世

北美包裝商帶來了新的阻隔包裝方案，已在歐洲被驗(yàn)證可行：Mondi消費(fèi)品包裝是以吹塑薄膜擠出技術(shù)為基礎(chǔ)，推出的產(chǎn)品。

Mondi包裝公司首席執(zhí)行官Georg Kasperkovitz說：“我們看到北美阻隔產(chǎn)品市場的巨大潛力，我們的解決方案可以幫助食品和制藥生產(chǎn)商抓住發(fā)展機(jī)會(huì)?！?/p>

Mondi包裝公司總經(jīng)理Marko Schuster透露：“系列產(chǎn)品包括預(yù)制管和袋子，可以增強(qiáng)產(chǎn)品保護(hù)改善材料穩(wěn)定性。我們正在拉斯維加斯Pack Expo世博會(huì)向美國市場推出該包裝?！?/p>

該包裝膜獨(dú)特的多層結(jié)構(gòu)包括尼龍（PA）或乙烯乙烯醇（EVOH）的中心層，阻隔水分、氣味或氣體。根據(jù)Mondi的說法，更堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)使得包裝比傳統(tǒng)的密封膜更耐用和更緊密，意味著食品、化妝品、農(nóng)業(yè)和化學(xué)產(chǎn)品可以享受更高水平的產(chǎn)品質(zhì)量和保質(zhì)期。

FFS管和包裝細(xì)節(jié)：包裝有兩種不同的版本。一種是具有側(cè)面角撐板的預(yù)制管，這是自動(dòng)成型/填充/密封機(jī)械的理想選擇，其規(guī)格為1磅至50磅凈重。預(yù)制管包裝可以打印多達(dá)六種顏色。特殊的防滑壓花簡化了產(chǎn)品的碼垛。第二種特殊包裝用于手動(dòng)或半自動(dòng)填充的預(yù)制袋。良好的抗彎曲性標(biāo)志著塑料包裝的完整性與鋁相當(dāng)，使其特別適合美國寵物食品和藥物市場。

“我們預(yù)計(jì)，對水分和氧氣敏感的肥料和預(yù)配置的烘焙產(chǎn)品會(huì)對這款包裝很感興趣”Schuster說。他還透露該公司正在奧地利的Mondi Styria工廠生產(chǎn)包裝膜，而且將替換美國密蘇里州杰克遜市的美國工廠的單一包裝袋。

秸稈“變身”高檔環(huán)保材料

之前被粉碎還田或就地焚燒的秸稈，合肥利夫生物科技有限公司從中提煉出新型生物可降解塑料呋喃聚酯（PEF）的前端單體。

PEF是一種原料可再生、終端可降解，綠色安全、低碳環(huán)保的新材料，可以替代傳統(tǒng)石油化工產(chǎn)品PET塑料，可作為醫(yī)用高分子材料制造人體骨骼、醫(yī)療器械等，還可以作為高檔環(huán)保材料生產(chǎn)兒童玩具、嬰兒用品、車用塑料、食品包裝袋等。

出于環(huán)保考慮，可口可樂公司決定到2018年在歐盟國家全部使用PEF做成的可樂瓶。利夫公司不僅擁有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PEF單體成熟的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，而且已經(jīng)成功合成100%生物質(zhì)聚酯新材料PEF，可以用秸稈造出世界水平的可樂瓶?！拔覀儾捎门c國外不同的技術(shù)路線，工藝安全性好，單體純度高。產(chǎn)品銷往歐洲、日本等地科研機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品純度質(zhì)量獲得客戶認(rèn)可。”公司總經(jīng)理自豪地說。據(jù)悉，現(xiàn)在國際上僅有3家企業(yè)具備成熟的呋喃聚酯單體百噸級(jí)別的生產(chǎn)能力，其他兩家企業(yè)分別在荷蘭和瑞士。

利夫生物成立于2014年，受益于安徽省高層次人才科技團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目資金的支持，發(fā)展迅速。目前公司正在建造我國第一條秸稈全組分高值化綜合利用生產(chǎn)線，建成后可年處理20萬噸秸稈，相當(dāng)于解決25萬畝農(nóng)田的秸稈問題，總產(chǎn)值約2.5億元/年。利用自主創(chuàng)新的秸稈水解技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)秸稈三大組分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的連續(xù)分離，制取多類高附加值產(chǎn)品。這些產(chǎn)品除PEF外，還包括生物質(zhì)化學(xué)品、生物質(zhì)有機(jī)酸環(huán)保吸附劑、生物質(zhì)有機(jī)肥有機(jī)飼料等。據(jù)測算，秸稈收購加工成本每噸約600元，加工后每噸原料綜合產(chǎn)值近2000元，而且可以實(shí)現(xiàn)秸稈的百分百綠色轉(zhuǎn)化，無廢液廢渣排放，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益都很好。

生物基纖維塑料復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)

最近，德國開姆尼斯工業(yè)大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一系列能夠大規(guī)模生產(chǎn)的生物基纖維塑料復(fù)合材料，這種材料可以作為玻璃和碳纖維增強(qiáng)塑料的替代品。

輕量級(jí)結(jié)構(gòu)研究所研究員Ahmed-Amine Ouali表示：“我們用亞麻等天然纖維來替代玻璃纖維或碳纖維，而且我們的塑料基質(zhì)是可再生的生物聚合物。因此，產(chǎn)品的生命周期中，碳足跡明顯更好。”研究人員還說，使用連續(xù)的長絲可使復(fù)合材料在纖維方向上變得非常堅(jiān)硬，剛性也會(huì)變得非常好。研究人員的主要目標(biāo)是開發(fā)一種程序，使得用塑料和天然纖維制成的半成品可以大規(guī)模生產(chǎn)。目前，薄膜堆疊技術(shù)是最常見的做法。在這個(gè)過程中，將單層材料（例如塑料薄膜或非卷曲織物加上塑料薄膜）一層一層地堆疊在熱壓機(jī)中，在壓力下使其熔融，而且進(jìn)一步在另一臺(tái)機(jī)器中將其加工成板材。對于連續(xù)程序，MERGE研究人員就必須設(shè)計(jì)出一臺(tái)新的壓光機(jī)。

Ouali說：“與玻璃纖維或碳纖維相比，天然纖維具有特殊的特性：它們?nèi)菀孜找后w。因此，加工之前，它們必須干燥。在研究所，我們開發(fā)了一臺(tái)干燥機(jī)，可以與壓光機(jī)緊密相連，幾乎沒有任何空隙。這樣，干燥后的纖維幾乎不會(huì)與潮濕的環(huán)境有任何接觸。”

生產(chǎn)程序目前是間歇性的，連續(xù)生產(chǎn)預(yù)浸料半成品后會(huì)停止一段時(shí)間。根據(jù)需要，將在許多不同的工廠里繼續(xù)生產(chǎn)。研究人員說，關(guān)于大規(guī)模生產(chǎn)，制造路徑還可以相應(yīng)補(bǔ)充或組合。

Ouali說：“我們將進(jìn)一步嘗試各種類似于針織或非卷曲織物的纖維結(jié)構(gòu)，或者以其他形式與不同的基質(zhì)（例如薄膜或紡粘織物）相組合?！?/p>

德國推出新塑料3D打印技術(shù)工藝改進(jìn)帶來的驚艷成果

德國工業(yè)3D打印機(jī)制造商voxeljet近日宣布，推出用于其VX200系統(tǒng)的新型塑料3D打印工藝——PolyPor C2（PPC2）。

據(jù)悉，該技術(shù)是公司現(xiàn)有的PolyPor B（PPB）工藝的改進(jìn)，主要用于制造熔模鑄造模型。

通過使用voxeljet粘合劑噴射技術(shù)，使用PPC2打印的部件不需要額外的支撐結(jié)構(gòu)，并且可以有效地包裝在構(gòu)建室內(nèi)的歧管中。

voxeljet首席執(zhí)行官IngoEderer博士解釋說：“我們的新PPC2流程最初將在VX200系統(tǒng)上提供。對于投資鑄造代工廠來說，這是一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的3D打印，可以為商業(yè)鑄件（如渦輪葉輪和渦輪葉片）提供高效零件生產(chǎn)。”

從Voxeljet緊湊型VX220系統(tǒng)開始，PPC2將在同期最近發(fā)布的高速燒結(jié)（HSS）工藝的同時(shí)，以300×200×150mm（長×寬×高）的速度生產(chǎn)。

PPC2使用聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）材料，其在拉伸和彎曲強(qiáng)度，透明度，可拋光性和耐紫外性方面在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于聚碳酸酯（PC）。

與現(xiàn)有PMMA工藝相比，使用PPC2打印的模型具有更高的整體分辨率。采用更精細(xì)的37微米PMMA顆粒材料，可在層厚為100μm的更薄介質(zhì)上進(jìn)行打印，打印出來的零部件具備更優(yōu)良的表面質(zhì)量和更清晰的邊緣。

打印分辨率達(dá)600dpi的高分辨率打印頭，再加上更小的顆粒尺寸和更薄的層厚，可打造出非常精細(xì)的3D打印模型，這些3D打印模型成為熔模鑄造模型的理想之選。這樣的組合幾乎不會(huì)產(chǎn)生殘灰。

Voxeljet產(chǎn)品經(jīng)理TobiasGruen補(bǔ)充說：“通過使用我們新的和改進(jìn)的粘合劑，我們期望我們的工業(yè)打印頭可以在高打印質(zhì)量水平下延長使用壽命。此外，未結(jié)合的PMMA粉末可以重新使用和再循環(huán)用于即將到來的打印作業(yè)，這確保了有效的材料使用。

科萊恩研發(fā)新包裝技術(shù)可延長益生菌保質(zhì)期

全球特殊化學(xué)品制造商科萊恩最近推出了一款新的包裝技術(shù)，能夠在益生菌產(chǎn)品被打開過之后，有效保護(hù)益生菌的性能，通過抑制與氧氣、光線、潮濕等接觸從而延長保質(zhì)期。

科萊恩醫(yī)療包裝產(chǎn)品經(jīng)理Stéphane Rault表示，對于益生菌來說，好的微生物特別重要，只有使這些微生物遠(yuǎn)離氧氣、潮濕、紫外線等會(huì)傷害甚至殺死益生菌的環(huán)境，益生菌才能得到有效保護(hù)。

被動(dòng)的防護(hù)是益生菌的第一道防線，就像科萊恩所推出的抗氧化瓶（Oxy-Guard bottles），其結(jié)構(gòu)能夠保持為容器內(nèi)部環(huán)境提供氧氣阻隔保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，單層的聚乙烯能夠增添防止水分和紫外線侵害的功效。

目前，該款抗氧化瓶符合美國食品及藥品管理局和歐盟對于營養(yǎng)食品和制藥應(yīng)用的規(guī)定，該瓶還有一系列不同的規(guī)格尺寸。