Plastiques à base d'amidon

Les plastiques à base d'amidon utilisent des réactions chimiques pour modifier chimiquement l'amidon afin de réduire les groupes hydroxyle de l'amidon et de modifier sa structure d'origine, modifiant ainsi les propriétés correspondantes de l'amidon et transformant l'amidon d'origine en un amidon thermoplastique.

nom chinois
Plastiques à base d'amidon

Domaine
Fabrication de produits chimiques

Industrie
Fabrication industrielle

Champ d'application
Fabrication de plastique

table des matières
1 R& fond D
2 Principe du processus
3 Statut de développement
4 avantages du produit
5 système de certification
6 Perspectives d'application

1 R& fond D
L'amidon est un polymère naturel dont le rendement est inférieur à celui de la cellulose sur terre. Il est riche en source, renouvelable et à faible prix. Il peut être utilisé pour produire des plastiques à base d'amidon par modification et plastification. En tant que catégorie importante de matériaux biosourcés, les plastiques à base d'amidon ont réalisé avec succès une production et une application industrialisées. Le plastique à base d'amidon est une sorte de produit plastique fabriqué à partir d'amidon comme matière première principale, qui est modifié et plastifié puis mélangé avec d'autres polymères. C'est une sorte de bioplastique. Les bioplastiques à base d'amidon peuvent être divisés en deux catégories : les plastiques biosourcés et les plastiques biodégradables.

Le plastique biodégradable à base d'amidon est généralement un mélange d'amidon modifié et de polyester biodégradable (tel que PLA/PBAT/PBS/PHA/PPC, etc.). Il peut être entièrement biodégradable, compostable, respectueux de l'environnement et adapté au compostage des déchets, à la mise en décharge et à d'autres méthodes de traitement. Les plastiques biosourcés à base d'amidon sont généralement un mélange d'amidon modifié et de polyoléfines (telles que PP/PE/PS, etc.). Son importance pour la protection de l'environnement réside dans la réduction de l'utilisation des ressources pétrochimiques et des émissions de dioxyde de carbone, et les déchets sont adaptés à l'incinération. Ces deux matériaux peuvent remplacer les plastiques traditionnels à base de pétrole et sont largement utilisés dans les matériaux d'emballage en plastique, les matériaux antichocs, les films et sacs en plastique, la vaisselle jetable, les contenants alimentaires, les jouets, etc.

2 Principe du processus

L'amidon est une sorte de polymère naturel de haut poids moléculaire. Sa molécule contient beaucoup de groupes hydroxyles (la structure moléculaire est II et III). Par conséquent, la force d'interaction entre les macromolécules d'amidon est très forte, ce qui rend difficile le traitement par fusion de l'amidon natif, et il est en copolymérisation avec d'autres polymères. La compatibilité avec d'autres polymères lors du mélange est également médiocre. Mais ces groupes hydroxyle peuvent subir des réactions chimiques telles que l'estérification, l'éthérification, le greffage et la réticulation. En utilisant ces réactions chimiques pour modifier chimiquement l'amidon, réduire les groupes hydroxyle de l'amidon, modifier sa structure d'origine, modifiant ainsi les propriétés correspondantes de l'amidon et transformant l'amidon d'origine en amidon thermoplastique.

1. Réaction d'estérification, de transestérification ou d'éthérification
Afin de changer l'hydrophilie de l'amidon en hydrophobie, les groupes hydroxyle sur la molécule d'amidon sont estérifiés et transestérifiés avec des acides gras, des esters d'acides gras, etc., pour former des esters d'amidon.

2. Réaction de réticulation

Afin d'améliorer la résistance et la résistance à la chaleur des matériaux d'amidon, l'amidon est réticulé avec des composés avec deux groupes fonctionnels ou plus (tels que les acides polybasiques, etc.), de sorte que l'amidon est réticulé de manière appropriée.

3. Innovation indépendante de mélange et de co-collecte
La plupart des plastiques à base d'amidon sont préparés en remplissant et en mélangeant de l'amidon avec d'autres matériaux polymères. Les produits ainsi obtenus ont une mauvaise compatibilité et une faible résistance, et leur domaine d'application est limité. Dans les plastiques à base d'amidon, l'amidon est copolymérisé dans le procédé de modification de l'amidon pour obtenir des copolymères greffés d'amidon et d'autres polymères, améliorant ainsi la compatibilité de l'amidon avec d'autres matériaux polymères. Grâce à la modification chimique, trois modifications de l'amidon ont été réalisées : l'hydrophilie est devenue hydrophobie ; sensibilité à la chaleur changée en résistance à la température; la dureté et la fragilité se sont transformées en plasticité. Cette modification résout le problème mondial de la modification de l'amidon et jette une bonne base pour le traitement ultérieur.

3 Statut de développement
Les bioplastiques à base d'amidon ont une histoire de 30 ans de recherche et développement. C'est un plastique biodégradable avec la plus longue histoire de recherche et développement, la technologie la plus mature, la plus grande échelle d'industrialisation et la part de marché la plus élevée. Au début des années 1980, la recherche et le développement de mélanges maîtres d'amidon modifié et d'alliages plastiques dégradables qui peuvent être des plastiques entièrement biodégradables ou solubles, et le mélange d'amidon et de résines biodégradables ont retenu l'attention. Parmi eux, le plus réussi est le"MaterBi" de Novamont, Italie. Il s'agit d'un alliage plastique polymère à structure de réseau interpénétrant composé d'un mélange d'amidon modifié et d'alcool polyvinylique modifié. Il a de bonnes propriétés de traitement, des propriétés de traitement secondaire et des propriétés mécaniques. Performance et excellente biodégradabilité. De plus, le"Vinex" développé par Air Product& Chemical aux États-Unis est une résine à base d'alcool polyvinylique avec un faible degré de polymérisation. Il présente également une solubilité dans l'eau, une aptitude au traitement thermoplastique et une biodégradabilité, et a fait l'objet d'une grande attention ces dernières années.

Ces dernières années, divers pays ont généralement orienté leurs recherches vers les plastiques contenant autant d'amidon que possible, et ont développé des matériaux complètement dégradables avec d'excellentes performances, et ont même obtenu des produits d'amidon pur sans polymères synthétiques, c'est-à-dire de l'amidon thermoplastique. Le"Novon" le matériau biodégradable produit par la Warner-Lambert Company des États-Unis a une teneur en amidon de plus de 90 % ; la Japanese Corn Company et le Michigan Production Technology Research Institute ont développé conjointement un matériau à haute teneur en amidon, qui présente les avantages d'une forte résistance à l'eau. De plus, le Japon's Sumitomo Corporation, Italie's Ferrizz Corporation, etc. a également affirmé avoir étudié avec succès tous les plastiques à base d'amidon contenant 90 % d'amidon. Des instituts de recherche tels que l'Institut de recherche allemand Batekke, la Warner-Lambert Company des États-Unis et l'Université suisse ont tous fait de grands progrès dans la conversion de l'amidon en amidon thermoplastique pour la production de plastiques biodégradables. L'Australian National Food Processing and Packaging Science Center a lancé un thermoplastique d'amidon entier, qui présente une bonne fluidité, ductilité, démoulage, doux, transparent, haute résistance et un taux de dégradation contrôlable. Il peut être utilisé pour faire des films agricoles et alimentaires. Film d'emballage et autres produits.

Les plastiques à base d'amidon chinois ont été développés pour la première fois par l'Institut de chimie appliquée de l'Académie des sciences du Jiangxi à la fin des années 1980. Selon des statistiques incomplètes, plus de 60 universités, instituts de recherche et entreprises participent à la recherche. mon pays réduit progressivement l'écart avec les pays développés étrangers dans la recherche et le développement de plastiques à base d'amidon. À l'heure actuelle, les principaux fabricants nationaux de matériaux et produits à base d'amidon et leur statut actuel sont les suivants : Wuhan Huali représente 40 000 tonnes/an et se prépare à construire une ligne de production d'une production annuelle de 60 000 tonnes ; Shenzhen Hongcai 15 000 tonnes/an ; Suzhou Hanfeng 10 000 tonnes/an ; Zhejiang Tianhe 10 000 tonnes/an ; Zhejiang Huafa 10 000 tonnes/an ; Shandong Bicacheng 10 000 tonnes/an ; les autres sociétés de production incluent Nanjing Biaoge et Changzhou Longjun.

L'amidon est modifié et plastifié par des procédés chimiques, et l'amidon modifié obtenu a trois caractéristiques : 1. Hydrophobie. L'amidon est complètement hydrophobe après modification chimique et la teneur en humidité est de<1%, ce="" qui="" présente="" une="" bonne="" compatibilité="" avec="" d'autres="" matériaux="" polymères="" synthétiques.="" 2.="" résistance="" à="" la="" température.="" l'amidon="" modifié="" peut="" résister="" à="" une="" température="" élevée="" de="" 230="" °c="" pendant="" le="" traitement="" thermoplastique="" sans="" jaunir="" ni="" se="" décomposer.="" 3.="" thermoplasticité.="" l'amidon="" modifié="" peut="" être="" transformé="" en="" thermoplastique="" sur="" un="" équipement="" de="" transformation="" du="" plastique.="" les="" plastiques="" à="" base="" d'amidon="" produits="" par="" l'entreprise="" sont="" divisés="" en="" deux="" séries="" :="" biosourcés="" et="" biodégradables.="" selon="" différentes="" techniques="" de="" traitement,="" ils="" sont="" divisés="" en="" matériaux="" de="" film="" soufflé,="" matériaux="" de="" moulage="" par="" injection,="" matériaux="" en="" feuille="" et="" matériaux="" en="" mousse.="" ils="" peuvent="" remplacer="" les="" plastiques="" pétrochimiques="" ordinaires="" et="" sont="" largement="" utilisés="" dans="" l'industrie,="" la="" médecine,="" l'alimentation,="" les="" appareils="" électriques="" et="" autres="" produits="" d'emballage="" et="" de="" vaisselle,="" les="" ustensiles="" de="" cuisine,="" les="" jouets="" et="" la="" plantation="" de="" fleurs="" et="" d'autres="" domaines.="" de="" cette="" manière,="" une="" grande="" quantité="" de="" ressources="" pétrolières="" est="" économisée,="" les="" émissions="" de="" dioxyde="" de="" carbone="" sont="" réduites="" et="" le="" traitement="" inoffensif="" des="" déchets="" est="" réalisé.="" elle="" est="" également="" propice="" à="" la="" promotion="" du="" développement="" agricole="" et="" des="" agriculteurs'="" revenus="" et="" promouvoir="" le="" développement="" vigoureux="" de="" l'économie="">

Il a été rapporté le 12 juillet 2018 que Yu Long avait développé et industrialisé avec succès un matériau entièrement biodégradable à base d'amidon pour la première fois au monde.

4 avantages du produit
Par rapport aux produits en plastique traditionnels, les avantages des matériaux et produits à base d'amidon sont illustrés sous les aspects suivants :

⑴Performances similaires : Il a des performances identiques ou similaires à celles des produits en plastique traditionnels du même type ;

⑵Protection de l'environnement : les plastiques et produits biosourcés à base d'amidon présentent l'avantage d'économiser les ressources pétrolières et de réduire les émissions de dioxyde de carbone ; les plastiques et produits biodégradables à base d'amidon ont l'avantage d'être complètement biodégradables, compostables et de réaliser le traitement inoffensif des ordures ;

⑶Sécurité : les matériaux et produits à base d'amidon ne contiennent pas de substances toxiques et nocives telles que les plastifiants, le bisphénol A et les métaux lourds. Les matériaux de qualité alimentaire répondent aux exigences des normes nationales et étrangères applicables en matière de plastique de qualité alimentaire ;

⑷Processus de production : aucun déchet n'est rejeté pendant le processus de production et aucune nouvelle pollution ne sera causée à l'environnement ;

⑸Coût : Les matériaux et produits plastiques biosourcés à base d'amidon sont les mêmes que les produits plastiques pétroliers ordinaires, et le coût des matériaux et produits entièrement biodégradables à base d'amidon est environ le double de celui des plastiques pétroliers ordinaires.

5 système de certification
Ces dernières années, les performances environnementales des produits biosourcés ont été progressivement reconnues au pays et à l'étranger, ce qui a considérablement élargi les domaines d'application des matériaux biosourcés. La teneur en biocarbone des matériaux biosourcés est une caractéristique importante qui les distingue des plastiques ordinaires. La définition de la teneur en biocarbone est le pourcentage de biocarbone dans le produit par rapport au carbone organique (y compris le biocarbone et le carbone fossile). Étant donné que le biochar est un nouveau carbone, il ne pollue pas l'environnement et a donc un très bon effet de protection de l'environnement. Les normes d'essai de teneur en biocarbone incluent l'ASTM D6866-08 des États-Unis : la méthode d'essai pour la détermination de la teneur biologique d'échantillons solides, liquides et gazeux par analyse au radiocarbone et le liquide de détermination de la teneur en matériaux biosourcés chinois GB/T29649-2013 méthode du compteur à scintillation. Puisque les organismes contemporains contiennent tous la même quantité d'éléments radiocarbone, le principe de la norme ASTM D6866 est d'utiliser cette caractéristique des organismes pour mesurer le contenu biosourcé des échantillons dans n'importe quel état ; cette méthode de mesure permet de déterminer tous les produits et organismes biosourcés. Le pourcentage précis de substances biosourcées ou renouvelables contenues dans le produit à base mixte.

En 2009, Vincotte, un organisme de certification faisant autorité en Belgique, a délivré le premier lot au monde de certifications de produits certifiés OK Biobased star, qui ont certifié la teneur en biocarbone des matériaux biosourcés, et ont également fourni une qualité de produit fiable pour marché des matériaux. Avis de tiers. OK-Biobased est le label environnemental belge's pour les produits biosourcés à faible émission de carbone. Après avoir obtenu la certification, les fabricants de plastiques biosourcés peuvent apposer leurs étiquettes sur les emballages extérieurs ou les produits pour distinguer les produits pétrochimiques ordinaires. Il définit les matériaux biosourcés en fonction de la teneur en biocarbone et utilise le pourcentage de teneur en biocarbone et la teneur en carbone total pour évaluer. Sa norme est la norme ASTM D6866, qui distingue les matériaux par des étoiles, et est la marque de certification faisant autorité de l'UE's pour les matériaux biosourcés. Le logo OK Biobased utilise des astérisques pour distinguer la qualité environnementale du produit. Un produit certifié obtient une note 1 étoile pour prouver que son produit contient 20 % à 40 % de biocarbone, 2 étoiles 40 % à 60 %, 3 étoiles 60 % à 80 % et une teneur en bio-carbone 4 étoiles de plus plus de 80% de produit. La certification OK Biobased de Vincotte's vise à aider les entreprises ou les distributeurs à améliorer la compétitivité des produits renouvelables sur le marché et à guider les consommateurs pour qu'ils choisissent au mieux des produits respectueux de l'environnement.

Pour encourager le développement de matériaux et de produits biosourcés, le Département de l'agriculture des États-Unis a mis en place un programme de priorité biologique. Le plan comporte deux procédures, l'une est un plan prioritaire pour les marchés publics et un plan d'étiquetage volontaire pour les consommateurs. Le premier a été créé en 2002 pour encourager le développement de produits biosourcés, tandis que le second a été lancé en 2008. Le programme Biofirst a pour objectif de stimuler la consommation de produits issus de la biomasse aux États-Unis. Les agences gouvernementales fédérales et leurs sous-traitants accordent la priorité à l'achat de produits à la teneur en biomasse la plus élevée. Si le produit répond aux normes minimales de contenu biosourcé dans la liste des produits biosourcés du département de l'Agriculture des États-Unis's, toute usine et distributeur peut participer à ce programme, et la marque de certification délivrée par l'agence peut être apposé sur l'emballage du produit.

Les certifications internationales pour les plastiques biodégradables incluent la certification belge OK Compost, la certification allemande Compostable et la certification américaine BPI.

OK Compost est une certification compostable nommée"OK Compost" délivré par l'organisme de certification belge AIB-Vincotte Group après essai selon les normes d'essais EN13432 ou ASTM D6400 pour les matériaux biodégradables. La certification OK Compost a pour objectif d'aider les entreprises ou les distributeurs à améliorer la compétitivité sur le marché des produits entièrement dégradables et d'orienter les consommateurs vers un meilleur choix de produits respectueux de l'environnement.

La certification compostable est une certification pour les produits biodégradables lancée par DIN CERTCO, un organisme de certification conjoint de TUV Rheinland et de l'Association allemande de normalisation (Deutsches Institut fr Normun, DIN). La marque de certification est le"ensemencement" marque. La certification compostable peut aider les acheteurs à sélectionner des produits de qualité, de sécurité et de protection de l'environnement stricts auprès de nombreux fournisseurs et fabricants. Dans le même temps, les produits portant le logo Compostable indiquent qu'ils ont passé avec succès le test et l'évaluation d'une organisation tierce faisant autorité, ce qui contribue à améliorer les clients' ; confiance dans l'achat et promouvoir efficacement les ventes de produits. De plus, les informations pertinentes du titulaire peuvent être demandées sur le site officiel de DIN CERTCO afin d'éviter les abus ou la contrefaçon de la marque.

BPI est l'abréviation de Biodegradable Products Institute (Degradable Products Association). Grâce à un programme innovant d'étiquetage compostable, BPI sensibilise les fabricants, les législateurs et les consommateurs aux normes scientifiques relatives aux matériaux dégradables. Dans le même temps, grâce à une série de procédures visant à garantir que les produits connexes répondent aux exigences des normes relatives aux matériaux dégradables.

Le premier lot d'entreprises chinoises de Wuhan Huali Environmental Protection à obtenir la certification OK Biobased a obtenu la certification de produit biosourcé quatre étoiles. Parallèlement, les matériaux biodégradables de la société's ont obtenu la certification OK Compost et la certification Compostable.

6 Perspectives d'application
Avec l'évolution progressive de la préférence des consommateurs pour les produits en plastique, les matériaux renouvelables respectueux de l'environnement sont devenus de plus en plus populaires sur le marché. Affectée par cela, la demande de plastiques biosourcés a augmenté. Avec l'accent mis par les gouvernements sur les bioplastiques, la valeur totale de la demande mondiale de bioplastiques devrait atteindre 5,9 milliards de dollars américains en 2020, ce qui équivaut à un taux de croissance annuel moyen de 20 %.

Récemment, le Parlement français a adopté des lois sur la transition énergétique et la croissance verte. En plus de réduire la part de l'énergie nucléaire dans la structure énergétique de la France's, la nouvelle loi contient également des propositions législatives liées aux énergies renouvelables et aux emballages plastiques. Par exemple, les énergies renouvelables augmenteront de 40 % d'ici 2030 et les émissions de dioxyde de carbone seront réduites de 40 % d'ici 2030 ; les sacs d'emballage légers utilisés pour emballer les fruits et légumes devront être en matériaux biosourcés à partir du 1er janvier 2017 ; De plus, les emballages en plastique utilisés pour le courrier commercial seront également mis en œuvre avec les mêmes normes en même temps. La dernière législation du gouvernement français exige que la vaisselle jetable telle que la vaisselle, les tasses et les fourchettes soit faite de matières premières biosourcées au lieu de matières premières à base de pétrole.

Un analyste de marché chez RnR Market Research a récemment prédit que la demande mondiale de plastiques biosourcés augmenterait à un taux de croissance annuel de 19% au cours des quatre prochaines années, et sa demande sur le marché atteindra 950 000 tonnes en 2017. L'Europe est le monde's le plus grand marché de consommation pour les plastiques biosourcés. En 2012, l'utilisation de plastiques biosourcés dans cette région représentait plus de la moitié du total mondial. Le rapport d'enquête montre que par rapport aux plastiques traditionnels, les consommateurs des pays européens sont plus enclins à choisir de nouveaux produits en plastique biosourcé. Par conséquent, la région devrait continuer à être en tête du classement de la consommation de plastique biosourcé. En termes de types, les plastiques à base d'amidon et l'acide polylactique continueront d'être les plastiques biosourcés les plus demandés au cours des prochaines années, et leur consommation sur le marché représentera plus de 60% du total. RnR Market Research a déclaré qu'au cours des dernières années, divers pays ont successivement introduit des restrictions sur les plastiques et augmenté en permanence la supervision de l'utilisation des plastiques traditionnels, ce qui est propice à la hausse de la tendance de la demande de plastiques biosourcés, en particulier de plastiques à base d'amidon.

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