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2025

生物降解材料到底有哪些种类？

PLA：是最常见的可降解塑料之一，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。PLA生产过程无污染，而且产品可以生物降解，使用后的PLA可以通过堆肥，在温度高于55℃或富氧和微生物作用下降解为二氧化碳和水，实现在自然界中的物质循环，不会对环境产生影响。目前聚乳酸的生产主要采用丙交酯开环聚合工艺将乳酸先脱水生成低聚物，然后解聚生成丙交酯，再开环聚合制得聚乳酸。 PLA还具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力学性能和易加工性，广泛用于包装、纺织行业、农用地膜和生物医用高分子等行业。是可降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一，PLA在生物降解塑料中具有相对较低的成本，PLA的消费量居于前列。

目前主要分为四大类：PLA类（聚乳酸）、PBS类（聚酯类）、PBAT类（聚酯类）、PHA类（聚羟基烷酸酯）。
PLA：是最常见的可降解塑料之一，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。PLA生产过程无污染，而且产品可以生物降解，使用后的PLA可以通过堆肥，在温度高于55℃或富氧和微生物作用下降解为二氧化碳和水，实现在自然界中的物质循环，不会对环境产生影响。目前聚乳酸的生产主要采用丙交酯开环聚合工艺将乳酸先脱水生成低聚物，然后解聚生成丙交酯，再开环聚合制得聚乳酸。 PLA还具有可靠的生物安全性、生物可降解性、良好的力学性能和易加工性，广泛用于包装、纺织行业、农用地膜和生物医用高分子等行业。是可降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一，PLA在生物降解塑料中具有相对较低的成本，PLA的消费量居于前列。
PBS：是由于丁二酸和1，4-丁二醇经缩合聚合而成，原料来源为石油或生物资源发酵。PBS易被自然界的多种微生物或酶最终分解为二氧化碳和水，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，良好的耐热性能。PBS可以用包装薄膜、餐具、发泡包材、日用品瓶、药品瓶、农用薄膜、农药及化肥缓释材料等领域。由于中国丁二酸原料有限，PBS的衍生物PBAT和PBSA顺应而生，其与PBS的性能基本相似，但加工性能不及PBS。
PBAT：属于热塑性可降解塑料，一般以脂肪族酸、丁二醇为原料，经石化途径或生物发酵途径生产，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能。由于PBAT的成膜性能良好，易于吹膜，广泛用于一次性包装膜及农膜领域。PBAT的缺点是降解条件相对苛刻。
PHA：PHAs类可降解塑料有聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚3-羟基丁酸酯（PHB）等类别，PHA的降解方式很特别，使用完后PHA可以在生物体内完全降解成β-羟基丁酸、二氧化碳和水。PHAs类可降解塑料热变形温度高、具有良好的生物相容性，但加工温度范围窄、热稳定性差、脆性大、生产质量不稳定、可用于一次性用品、医疗器械手术服、包装袋和堆肥袋、医用缝线、修复装置、绷带、骨科针、防黏连膜及支架等领域。
来看看它们的优点和不足：
可降解材料在性能、实用性、降解性、安全性上都有其优势。在性能上，可降解塑料可以达到或在某些特定领域超过传统塑料的性能；在实用性上，可降解塑料有与同类传统塑料相近的应用性能和卫生性能；在降解性上，可降解塑料在使用后，可以在自然环境下（特定微生物、温度、湿度）较快完成降解，并成为易被环境利用的碎片或无毒气体，减少对环境的影响；在安全性上，可降解塑料降解过程产生或残留的物质对环境无害，不会影响人类和其他生物的生存。
缺点：目前替代传统塑料的最大阻碍，是其生产成本较同类传统塑料或再生塑料高。因此，在包装、农膜等使用时间短、难以回收分离、对性能要求不高、对杂质含量要求高的应用领域，可降解塑料更具有替代优势。
包装行业应用占大比重
从2019年全球可降解塑料消费结构和2017年西欧和北美可降解塑料消费结构可以看出，包装行业占据很大的比重，特别是硬包和软包，这是因为传统塑料的单体用量低，容易污染，难以高效分离，这使得可降解塑料更有机会在这些领域成为传统塑料的替代品，在可降解塑料中PLA、PBAT的生产较为成熟，且总产能占比居于前列，PHA的性能优异，随著成本下降，未来有望从医疗高端领域拓展至包装、农膜等更大的市场。因此，这三种可降解塑料或成为替代传统塑料的主力。