生物塑膠及應用

文章來源:《CPRJ 中國塑料橡膠》- 2016年2月號

（1）2011年，來自意大利的公司Biomood已推出了其第一款100%生物可降解iPhone保護蓋，品牌名為iNature，該系列現在正向iPhone 6和 iPhone 6 plus推廣。iNature由意大利生物塑料公司API的APINAT BIO製造。APINAT BIO在有氧環境中可生物降解，符合EN 13432、EN 14995和ASTM D6400要求。據稱，這種生物塑料符合Biomood公司的所有基本要求，尤其是對高屈撓性和柔軟度的要求（智能手機摔、碰保護），並具有實用的防滑表面。

（2）美國Solegear生物塑料技術公司和零售包裝供應商r-pac 公司與美國一家重要消費電子產品零售商合作，用Solegear的Traverse TF4000製造手機殼。第一批產品大約為75万套在2016年春季投產。Solegear的Traverse TF4000是一種美國農業部（USDA）BioPreferred認証包裝材料，其植物含量經過了獨立驗証，具有較好的熱性能。據介紹，TF4000設計用於直接替代石油基塑料包裝，在標准熱成型設備中易於加工。


（3）Hahl-Pedex的AbraMaXX新型磨蝕單絲由帝斯曼EcoPaXX PA 410製造。
在工業領域，帝斯曼（DSM）生物基EcoPaXX聚酰胺（PA）被Hahl-Pedex公司用作一系列新型高溫耐磨單絲的基礎材料。Hahl-Pedex公司的AbraMaXX是一系列新型磨蝕單絲，由帝斯曼EcoPaXX PA 410製造。相比PA 610（218℃）和PA 612（215℃），其熔點較高（250℃），同時保持了相同的耐磨性，而且由於模量大，具有較高的抗彎剛度。

帝斯曼指出，不僅磨蝕單絲可以在較高溫度下使用，而且刷工具具有較長的壽命，單位刷重量去除的金屬也更多。

Hahl-Pedex高級顧問Günter Muckenfuβ表示：“我們預計該系列產品將填補耐溫等級為100℃和250℃超高耐溫等級磨蝕單絲之間的空白。”

磨蝕刷工具應用於多種工業領域，用於清理、去毛刺、結構化和表面處理場合。

磨蝕刷一般由PA 6、PA 610或PA 612製造的單絲排列制成，在單絲中加入了一些磨料，如碳化硅、陶瓷或金剛石磨料粒，關鍵要求有連續使用溫度、耐磨性、抗彎鋼度，常常還有耐UV性能。

（4）VESTAMID HTplus M8000生物基配混料可用於汽車LED照明部件。為了擴展應用範圍，生物基塑料的耐熱性能不斷增強，有些甚至足以踏入特種塑料的領域，如贏創（Evonik）推出VESTAMID HTplus M8000，是一種為電子電器（E&E）行業開發的高性能配混料，部分基於蓖麻油植物，可以耐受高達280℃的高溫。

該公司表示，VESTAMID HTplus M8000是製造高性能產品（如LED）所用配混料的關鍵基本組分。這種發光體系一般用於汽車大燈、平板電視，甚至戶外體育場照明。

這物料也可用於智能手機的可移動鏡頭模塊，具有較高的機械強度。由這些配混料製造的可移動鏡頭模塊可達到較高的相素設計指標，可提高智能手機相機的圖像分辨率。這是液晶聚合物（LCP）製造的現有鏡頭模塊有局限性的地方，其中焊接線會使可移動框架斷裂。贏創資源效率有限公司（Evonik Resource Efficiency）高溫聚合物全球業務總監Simon Ting表示：“VESTAMID HTplus M8000是專門針對這些極端技術要求開發的。我們新產品的獨特之處是具有極好的熱穩定性，較寬的加工條件範圍，以及優異的流動性，這對於電子行業薄壁產品而言是特別重要的一種性能。”

（5）Vinyltec 2015會議，美國生物材料公司Metabolix介紹其生物基PHA共聚物在聚氯乙烯（PVC）和WPC（木塑複合物）多種應用場合多功能優點的最新研究成果。其PHA生物聚合物（與PVC具有極好的兼容性）可用作加工助劑，既可潤滑，又可助熔，從而可降低機器扭矩，降低加工難度。使用PHA的好處還包括可以增加礦物填料、木粉或PVC回收料的用量，並可改善成品的性能，所有這些性能和工藝優點都可大幅降低成本。據稱，PHA生物聚合物用於PVC配混料具有獨特的性能，是業界的重大創新。

（6）朗盛Keltan Eco聚合物生產的密封圈。
橡膠原有天然及人造之分，現在更可以增加一品種—生物基橡膠。朗盛（Lanxess）為德國科德寶密封技術（Freudenberg）公司提供了創新的生物基Keltan Eco三元乙丙橡膠，用於生產橡膠密封件。

Keltan Eco三元乙丙橡膠中高達70%的乙烯來自於甘蔗。朗盛高性能彈性體業務部Keltan彈性體產品線負責人Christian Widdershoven介紹：“Keltan Eco三元乙丙橡膠不僅具有Keltan三元乙丙橡膠公認出色的技術性能，還降低了我們對化石資源的依賴。”

早在2012年，科德寶密封技術公司就着手開發基於可再生原料的橡膠混煉膠，現時使用的Keltan Eco聚合物含有45%的可再生成分。其全球新材料開發主管Joe Walker解釋道：“我們成功開發出可以在新一代注塑工藝中使用的材料。”

基於Keltan Eco聚合物開發的橡膠制品可用於封裝冷卻劑、蒸汽、合成液壓油、剎車液以及航空液壓油。這種新開發的材料能夠承受150℃高溫，並且具有優異的壓縮保持能力。

朗盛指出，Keltan Eco與Keltan三元乙丙橡膠的性能完全相同，分別僅在於乙烯來源，ASTM D-6866檢測法可以測定其中的生物基乙烯成分。

朗盛Keltan彈性體產品線巿場經理Martin Kleimeier表示：“目前，朗盛有六款生物基橡膠聚合物產品面巿。” 例如，除了用於流體運輸密封外，Keltan Eco 6950與Keltan Eco 9950擁有較高的相對分子量以及約9%的第三單體，是車身海綿密封條的理想原料。再如，Keltan Eco 5470具有較高的乙烯含量，已被用作門窗密封條，且正在接受嚴密的熱塑性彈性體（TPE-V）、人工跑道與草皮應用評估。

朗盛在2015年德國紐倫堡國際橡膠會議公布，已試驗出了哪些增塑劑和填料可以同這種生物基橡膠混煉，以進一步減少橡膠混煉膠的碳足跡。

理論上講，橡膠配方設計人員可釆用一系列由可持續原材料制成的成分來替代三元乙丙橡膠制品中化石來源的成分，如填充油。

但在細節方面會面臨諸多挑戰，如果天然油極性太高，則在共混過程會出現問題，最終制品也可能會出現噴油問題。如果填充油的不飽和度太高，不飽和成分會在硫化過程中與橡膠爭奪硫磺，使得最終硫化膠的交聯密度會受到影響。

朗盛高性能彈性體業務部橡膠專家Martin van Duin和他應用開發領域的專家同事Philip Hough一起研究了全系列具有不同不飽和度的油——從亞麻籽油到橄欖油。研究的第二階段，研究對象還包括了改性油，例如氫化椰子油和海鮫油，後者是一種純天然的飽和C30烷烴。在潛在的“綠色”填料方面，備選材料包括微晶縴維素（取自木材）、硅灰（取自稻殼）和熱解炭黑（取自廢舊輪胎）。

從可持續性來看，即使是這種炭黑也比化石燃料不完全燃燒產生的傳統爐黑要好。因為它避免了浪費，提高了回收率，最重要的是，輪胎廢棄物本身也含有一定比例的天然橡膠成分。