2023-03-01 6043
高分子材料行業由傳統觀念“資源——產品——廢棄物”轉變為“資源——產品——再生資源——再生產品”的生態觀念,目的是以盡可能少的資源消耗和最低的環境代價,為高分子材料生產加工獲取最大的經濟效益產出和最少的廢物排放,實現經濟、環境與社會效益的三統一。生物基抗氧劑與傳統的以化學品作為原料合成的添加劑有很大的區別,其原料來自于可再生生物質,具有綠色、經濟、可循環再生等特性。隨著石油資源的日益減少以及社會可持續發展的要求,以生物基為原料生產的化工產品是人類實現可持續發展的必由之路、可以緩解抗氧劑行業對石化產品的依賴以及由此引發的環境污染等問題。因此,研發生物基產品已經成為世界科技創新領域的前沿趨勢。
生物基原料是指一些可再生物質,包括農作物、樹木和其它植物及其提取物等,其特點是綠色無毒、對環境友好、可循環再生。目前研究使用較多的生物基原料主要有腰果酚、天然脂肪醇、天然甜味劑、天然抗氧劑等。采用該類天然化合物為原料合成的抗氧劑,具有綠色、環境友好、原料可再生以及可生物降解的特性,在工農業、國防等領域廣泛應用,可緩解環境和能源壓力,同時對促進可再生能源產業升級、能源多元化具有重要的現實意義,符合綠色化學的定義以及國家可持續發展戰略要求。以生產尼龍為例,使用新型的生物基材料相比傳統材料,會在生產過程中,每生產1Kg減少碳排放4.31kg,有資料顯示如果每年利用我國50%的秸稈、40%的糞便、30%的林業廢棄物,以及開發5%、約550萬公頃邊際性土地種植能源植物,同時建設約1000個生物質轉化工廠,那么其生產能力便相當于年產石油5000萬噸,其產能相當于一個大慶油田(年產石油4800萬噸)。
(1)腰果酚
腰果酚是一種從天然腰果殼油中提煉的有機物,來源廣泛,儲量巨大,屬于綠色環保的化工原料。腰果酚含十五烯基間位酚,使其具有酚羥基、酚羥基的鄰對位、烯鍵等多個反應位點,利用腰果酚的結構特點,可以在聚合物分子中生成新的官能團來合成新結構的抗氧劑。此外,腰果酚還在表面活性劑、膠黏劑及涂料等領域應用廣泛,是目前能夠投入使用的最廉價、最易得、最現實的生物基高分子原材料。
(2)天然脂肪醇
脂肪醇是指碳鏈長度大于8個、羥基位于碳鏈末端上的直鏈醇。天然脂肪醇是從天然動植物油脂(椰子油、棕櫚油和牛油等)中提取,具有環保、來源廣泛并可再生三大優勢。天然脂肪醇價格低廉、產品無毒、安全可靠,符合綠色發展的觀點。天然脂肪醇分子結構中的羥基可反應制備一系列脂肪醇衍生物,是生產增塑劑、抗氧劑、表面活性劑和潤滑油等添加劑的重要基礎原料。
(3)天然甜味劑
糖醇類的甜味劑主要有木糖醇、山梨醇、果糖、赤蘚糖醇等,以木糖醇為例,木糖醇在自然界中分布范圍廣泛,可從白樺樹、玉米芯、甘蔗渣等植物原料中提取,商品木糖醇主要是將農業植物纖維(如玉米芯、甘蔗糖等)經水解、加氫制取的,是一種普遍的生物基多元醇,外觀為白色結晶粉末,屬于綠色環保原料,具有可再生、價格低廉、來源豐富、性能優異等優點,廣泛用于口香糖、防齲齒牙膏、化妝品、藥品及食品等。
高分子材料向綠色、環保方向發展是當前行業熱點與趨勢,生物基抗氧劑是助推高分子材料行業綠色、健康、安全、環?;纳壆a品,生物基抗氧劑具有環境友好、無污染性殘留物,對生態系統無不良影響的特點。隨著世界經濟的快速發展及資源的進一步開發,塑料制品遍布在我們生活的每一個角落,生物基抗氧劑可以用于與食品接觸的包裝材料如餐盒、水杯等制品中,以及醫療器械領域,例如輸液管、注射器、防護服等,此外還可應用于航空航天、汽車、高鐵、手機等高端制造領域,例如火箭密封圈、汽車保險杠、飛機及高鐵的內飾、座椅和手機外殼等。生物基抗氧劑具有很好的耐遷移性,且容易降解,不會對人體產生危害,通過添加生物基抗氧劑,可增強產品性能,延長使用壽命。
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