生物基TPU的未來趨勢與展望

August 28,2020

人類自工業(yè)革命後開始大量使用石化燃料，開啟了以石油為主的工業(yè)時(shí)代。一般常見的塑膠製品皆依賴石化原料進(jìn)行生產(chǎn)，製造過程所排放到大氣的溫室氣體使得全球暖化與氣候變遷逐年加劇。煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)石化能源的供應(yīng)量終將無法滿足人類需求，為了解決石化能源短缺以及碳排放造成氣候變遷之議題，未來能源與工業(yè)原料開始轉(zhuǎn)往類似石化原料有機(jī)組成的生物材料發(fā)展。

生物基材料是什麼?

(▲圖片來源：piqsels)

生物基(Bio based)材料是指原料來自於可再生的天然資源 (如玉米、木薯、小麥、馬鈴薯、纖維素、棕櫚油等)，通過生物、化學(xué)以及物理等方法所製成的生質(zhì)材料，其產(chǎn)物包括生物基化合物、生物塑膠、木塑複合材料等，具有環(huán)境友好、原料可再生以及可生物降解的特性。終端應(yīng)用十分廣泛，舉凡鞋、包、服飾、日常生活用品、包裝材料或一次性餐具、飯店備品等，也可為生物醫(yī)療領(lǐng)域所使用。

以目前技術(shù)而言，100%生物塑膠材料仍存在許多技術(shù)瓶頸，因此有了生物基(Bio based) 的材料概念，即以天然的生物材料去替代部分的石化原料。比利時(shí)檢測和認(rèn)證機(jī)構(gòu)VINCOTTE於2009年開始推出OK Biobased標(biāo)章，目前仍為歐盟最具權(quán)威的生質(zhì)材料認(rèn)證標(biāo)章。VINCOTTE依照DIN ISO 10694(測定總有機(jī)碳含量)以及ASTM D6866最新版本(只限於方法B和C)來作為認(rèn)證依據(jù)，適用於中間產(chǎn)品和終端產(chǎn)品原料，至少需含有30%有機(jī)碳和20%生質(zhì)碳。歐盟生物基塑膠認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)將產(chǎn)品的生物碳含量分為四種等級標(biāo)章：

一顆星：20%-40% 生物碳含量
兩顆星：40%-60% 生物碳含量
三顆星：60%-80% 生物碳含量
四顆星：大於80% 生物碳含量 (最高等級)

生物基材料在聚氨酯的應(yīng)用

聚氨酯具有耐磨、抗撕裂、密封、隔音、加工性能好等特點(diǎn)，主體由異氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、擴(kuò)鏈劑等原料反應(yīng)製得，這些原料及中間體來自石油、煤等資源，多半為會釋放有害物質(zhì)的化學(xué)品。雖然聚氨酯材料本身已是環(huán)保塑料，但需在特定環(huán)境下才可降解。因此，以生物基材料替代石油原料生產(chǎn)環(huán)保型聚氨酯產(chǎn)品，已逐漸形成趨勢。國際化工大廠相繼推出各種生物基聚氨酯產(chǎn)品，可用於多種製程如：淋膜、吹膜、吹塑、射出、押出等。

(▲Primus Lite II Bio 由 30% 以上的天然植物材料製成，其中包括玉米、天然橡膠和海藻泡沫
圖片來源：VIVOBAREFOOT官網(wǎng))

高鼎成功研發(fā)含有生物基發(fā)酵聚合的聚氨酯產(chǎn)品，帶動(dòng)原料再生與生物基原料應(yīng)用。高鼎能在不改變配方組成的條件下開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可根據(jù)客戶需求調(diào)整配方，兩者皆可達(dá)到近似傳統(tǒng)石化原料所製成之產(chǎn)品特性。目前在鞋材、薄膜、止水條等方面皆有相對應(yīng)的推廣產(chǎn)品，如：EC2P80AU、EC2P85AU、EC1P70HU等。未來高鼎將持續(xù)開發(fā)生物基產(chǎn)品，期盼能達(dá)到100%生物基含量，以減少石化產(chǎn)業(yè)對環(huán)境的危害。

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產(chǎn)品名稱	生物基含量 (%)	硬度 (shore A/D) (ASTM D2240)	100%模量 (kgf/cm²) (ASTM D412)	拉伸強(qiáng)度 (kgf/cm²) (ASTM D412)	斷裂伸長率 (%) (ASTM D412)	用途
EC2P80AU	48%	80±2A	45	300	400	薄膜
EC2P85AU	46%	85±2A	70	350	400	鞋材
EC1P65A	25%	65±2A	20	250	600	鞋材
EC1P85A	25%	85±1A	70	300	400	薄膜