2万吨生物基全降解塑料可研报告

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1、 生物基完全降解塑料可行性报告XXXX有限公司2006年6月目 录第一章 项目建设的意义及必要性-21.1 项目国内外现状和技术发展趋势1.2 对产业发展的作用与影响1.3 产业关联度分析1.4 市场分析第二章 项目技术基础-252.1 成果来源及知识产权情况2.2 已完成的研究开发工作及中试情况和鉴定年限2.3 技术或工艺特点以及与现有技术或工艺比较所具有的优势 2.4 该重大关键技术的突破对行业进步的重要意义和作用第三章 市场分析、预测-403.1 国外市场分析和预测3.2 国内市场分析和预测第四章 生产原料及辅料供应-44 4.1 生产原料的供应 4.2 生产辅料的供应 4.3 主要原料

2、的储备 4.4 主要原料表第五章 技术特点，工艺技术路线，设备选型及主要技术指标-45 5.1 技术特点 5.2 工艺技术路线 5.3 设备选型 5.4 主要技术指标 5.5 产品采用的质量标准 5.6 主要原材料、燃料、动力消耗指标 5.7 总平面布置与运输 5.8 土建工程 5.9 给排水工程 5.10 供电 5.11 供热 5.12 辅助生产设施 5.13 地震设防 5.14 消防 5.15 职工安全卫生第六章 原材料供应及外部配套条件-70 6.1 原材料供应 6.2 项目水、电、气供应情况第七章 环境保护-72 7.1 所选厂址在环境保护方面的优缺点分析 7.2 主要污染源、污染物及

3、在厂区内分部的位置 7.3 污染物排放量及治理方法 7.4 绿化 7.5 环境影响评估第八章 建厂条件和厂址选择-77 8.1 建厂条件 8.2 厂址选择第九章 项目实施管理、劳动定员及人员培训-77 9.1 生产组织及机构形成 9.2 动定员 9.3 生产管理人员 9.4 培训计划第十章 基础设施建设-78 10.1 用地面积 10.2 厂房建筑面积 10.3 库房建筑面积 10.4 行政设施建筑（含办公、检测中心） 10.5 生活设施建筑 10.6 配电房 10.7 运输设施 10.8 修理设施 10.9 厂区道路、排水、绿化、大门围墙等建设第十一章 建设工期-80第十二章 总投资估算-8

4、0第十三章 投资估算-80 13.1 投资估算依据 13.2 建设投资估算 13.3 流动资金估算 13.4 项目投入总资金第十四章 生产成本和经济效益分析-83 14.1 生产成本分析 14.2 经济效益分析第十五章 社会效益和风险分析-86 15.1 社会效益分析 15.2 风险因素分析 第一章 项目建设的意义及必要性一、项目的意义和必要性1.1 项目国内外现状和技术发展趋势近年来，随着塑料工业的发展，塑料已应用到工业、农业、食品业等许多行业和日常生活的各个方面。在农业上，采用地膜覆盖栽培技术已为农业增产起到了关键性的作用，在我国被誉为农业上的“白色革命”。对于包装业，塑料制品不断取代玻璃

5、和纸张，大量用作包装材料，但这些短期性和一次性使用的塑料制品在完成其使用功能后，废弃在土壤环境中不易降解，目前的回收工作并不奏效，致使在城市垃圾中和铁路沿线，乃至江山河海、旅游景点随处可见废弃的一次性塑料制品，给环境造成了严重的污染，而且废弃在长江里的餐盒甚至影响了水电工程的顺利进行，形成“塑料垃圾”公害；对于废弃的农地膜，给土壤造成污染，使农业减产，牲畜误食后致死。所有这些，在我国被形象地称为“白色污染”。 21世纪是保护地球的时代，作为解决塑料垃圾对地球环境污染的措施之一，一些经济发达国家纷纷立法，对某些特定塑料制品（如购物袋、垃圾袋、饮料瓶杯、快餐盒等）规定不能使用不能在环境中降解的塑料

6、。我国政府对此也非常重视，国务院对治理“白色污染”早已有所指示，相关部委也采取了相应的措施。为了有效解决“白色污染”所引起的上述问题，除了加强国民的环境意识和回收再利用外，对于那些不易回收或回收后没有利用价值的一次性使用塑料(如超薄地膜、垃圾袋、快餐具等)应用领域，研究开发使用后在自然环境中能自行降解的环境友好塑料势在必行。 可降解塑料其废弃物在一定的环境条件下和经历一定周期，可以使塑料垃圾减容、减量，从而可以起到减轻环境污染、缓解环境矛盾的作用，符合固体废弃物污染防治法中减量化，资源化、无害化的要求。而且由于其全部或部分原料采用可再生天然资源，因此，作为有限的、不可再生的、日渐减少的石油资源

7、的补充替代品具有重要意义，并有利于可持续发展战略的实施。1.1.1国外研究现状目前，美日德等许多发达国家十分重视生物可降解塑料的研究开发，投入了大量资金。日本通产省已将生物可降解塑料作为继金属、无机、高分子之后的“第四类新材料”，并拨专款支持生物可降解塑料（EDP）的开发。国外的研究开发起始于上世纪70年代，80年代经历了较大的起伏，90年代进入比较冷静和稳步地发展。进入21世纪生物降解塑料有了较大的进展。国外研发的EDP主要包括光降解、生物降解、化学降解塑料等类型。其中光降解塑料技术最为成熟、全生物降解塑料的研发最为活跃。由于光降解塑料降解性能受限于地理、环境、气候等条件，用途受到较大的制约

8、。而全生物降解塑料虽可较短时间回归自然，但高昂的价格又成为其推向市场的严重障碍，因此欧美国家虽已建立了万吨级生产线，但目前用途有等进一步开拓，成本有待大幅度降低。国外生产EDP的主要国家有美、日、德、意等。近年来着重在生物降解塑料方面开发，已取得较大成就。据ECN报导，2001年世界生物降解塑料产量约35kt40kt，到2010年将形成100kt的市场规模，目前世界多家大型石化公司如Dupont、Eastman、Dow Chemical、BASF、Bayer等均进入了生物降解塑料领域。目前，国际标准化组织已发布的生物降解塑料标准有ISO/TR15462、ISO14593、ISO14851、IS

9、O14852、ISO14855，美国、德国、欧盟、日本均已制订了可生物降解、可堆肥化的认证标志和标准。1. 美国是世界上EDP研发品种最多、能力最大、研发力量最强的国家。合成型光降解（乙烯/一氧化碳ECO）是世界唯一生产的国家；淀粉添加型（制品中淀粉含量15%以下）降解塑料80年代中末期在美国市场曾风靡一时，并作为对付某些禁、限用塑料包装材料法规的权宜对策，由于销售中的不实宣传和夸大作用受到环境部门的质疑和反对，而逐渐降温，并转向大力加强全生物降解塑料的研发，如美国Cargill-Dow公司2001年已建成140kt/a聚乳酸的生产规模，并已开工生产和正在致力开拓市场。其它如Novon lnt

10、ernational公司的淀粉基本生物降解塑料Solvay公司，U.C.C.公司的聚己内酯。Dupont和Eastman chemical公司的脂肪族/芳香族共聚酯，Environmental Products公司的聚乙烯醇等都已建成了工业规模生产线（详见表）。据美国Business communication报导：2000年北美生物降解塑料年销售量约为11.8kt，至2005年预计可增加到16kt，年增长率7%。北美生物降解塑料主要市场为包装材料，2000年销售量为9.9kt，到2005年其年均需求量预计达11.5kt，增长率为4.6%；其第二大市场是堆肥袋销售量将由2000年的2.3kt增

11、加到2005年的3.6kt，年均增长率9.9%；其它市场是农用地膜、医疗卫生用品和涂料等，2000年市场需求量还不到0.5kt，到2005年将增到1kt以上。2.日本关于EDP的研发特点是国内研究和引进先进技术和进口产品加强应用研究，开拓市场相结合。这样一方面加快了研发进程，同时又能根据国内市场的需求，有针对性地开发产品。主要生产公司和品种有三菱化学的PHB、PHBV，日本合成化学工业的淀粉/聚乙烯醇，昭和高分子和昭和电工的脂肪族聚酯；化学工业的聚己内酯等。（详见表）。据日本生物降解塑料研究会报导，日本绿色塑料市场规模2000年为3.54kt，2003年将达到20 kt，2010年占塑料总量的

12、10%；又据日本经济计划厅2010年技术预测研究报告，2000年日本绿色塑料的市场销售额为1000亿日元，2010年将达到5000亿日元。3. 德国近年来也加强了EDP的研发。如德国几家大公司Bayer公司、BASF公司均投入了大量人力物力，BASF公司充分利用原有设备能力开发化学合成型生物高分子，如脂肪族芳香族共聚酯，已建成10 kt/a的生产规模，Bayer最近研发成功聚酯酰胺和淀粉/聚氨酯共混生物降解塑料。4.意大利Novanmont公司是世界最先开发淀粉基生物降解塑料的国家，其中淀粉/聚乙烯醇、淀粉/聚己内酯生物降解塑料已有多年历史。2001年年产能力已增至10 kt，据预测意大利生物

13、降解塑料的市场规模将从1999年的24 kt增长到期20 kt。开发“生物降解诱发剂”和促使通用塑料迅速分解的新工艺等等。而全淀粉生物降解塑料由于其优异特性逐渐成为研究热点。Lacourse报道了以直链淀粉为原料的包装材料、包装制品的制造方法,用高直链淀粉、包括10%的环氧丙烷、10%的聚乙烯醇等的挤出物,形成均匀、闭合的微气泡结构,其密度底,回弹性好,可用于包装材料。Tomka等报道了一种能产生稳定泡沫结构的生物降解塑料,指出水作为发泡剂或通过使用二氧化碳膨胀气体发泡得到的泡沫材料回弹性及强度差,产生蜂窝状泡沫结构不均匀,没有形成闭孔。他将淀粉与至少一种不溶与水的生物降解塑料混合,另外将这种

14、材料与生物降解的纤维(大麻、亚麻等)或胶囊状材料(硅胶、沸石等)混合,该材料通过毛细管现象而部分吸水或饱和吸水,然后在适当的压力和温度下,毛细管中的水释放从而发泡,得到的产品解决了以上问题。Lacourse等发明了由醚化改性(主要为羟丙基淀粉的高直链淀粉在湿度10%20%,温度150250)制备泡沫塑料的生产工艺。另外由95%羟乙基高直链玉米淀粉和5%PVA制备的泡沫塑料已在商业上代替了聚苯乙烯泡沫塑料。Randal Lshogren用高直链淀粉,乙酸酐及NaOH水溶液反应制备乙酸酯淀粉。结果表明:水是乙酸酯淀粉的高效塑化剂,大量水存在时玻璃化温度从干淀粉的165185下降到95135这主要是

15、由于乙酰基取代淀粉羟基,减弱了分子间氢键,使得淀粉分子链在干态时易于运动。DS25的乙酸酯淀粉在含水量15%,150时挤出得到膨胀、耐水、表面光滑的泡沫塑料,其密度、压缩强度高于聚苯乙烯泡沫塑料,但弹性低于聚苯乙烯泡沫塑料。Laverous等人对多种聚酯与热塑性淀粉(TPS)的共混物(其中TPS占主要比例)的拉伸模量和冲击强度进行测试发现:对于TPS/PCL共混物,当TPS含量一定,随着PCL含量增加,共混物拉伸模量缓慢上升,而冲击强度则由TPS(干淀粉质量分数74%,甘油质量分数10%,水质量分数16%)的079kj/2上升至157kj/2(PCL质量分数为25%)和2 99/2(PCL质量

16、分数为40%)。各组数据表明,在热塑性淀粉中加入聚酯可以避免材料力学性能差的缺点。他们也指出,PCL对共混体系模量的影响取决于淀粉体系所处的状态。当淀粉基体为玻璃态时,加入PCL使共混物的模量降低,当淀粉基体为高弹态时,加入PCL使体系模量提高。而且,当体系中PCL质量分数为10%时,就可以明显改善共混物的力学性能,使材料的尺寸稳定性显著提高。从淀粉经发酵制的其他生物降解材料也是进年热点,美国Eldib工程和研究公司新发表的“从玉米制生物降解聚乳酸和薄膜”的研究报告中,报道了几个大型日本公司正积极实验从玉米制备聚乳酸(PLA)和再进一步生产塑料的工业化进程,产品应用有薄膜,纤维和各种注塑制品。

17、预计PLA将是淀粉工业的经济增长点。嘉吉道公司已报道PLA在成本和性能方面可以与传统材料相竞争,并建成PLA生产装置,起始能力15万,已于2002年投产。1.1.2国内研究现状我国现在已成为生产可降解塑料的主要国家之一。政府对其显示出强烈的兴趣和意愿，目前，我国也已制订了各种政策和法规，鼓励生物可降解塑料的应用。但是，从总体上看，这一行业仍处在有待于对技术进行更加深入研究、提高性能、降低成本、拓宽用途并逐渐推向市场的阶段。进入21世纪以来，保护地球环境、构筑资源循环型社会，走可持续发展道路，已成为世界关注热点和紧迫任务。生物降解塑料通过产品整个生命周期分析，已确认为环境低负荷材料。另外，相当一

18、部份生物降解塑料的主要原料是来自可年年再生的农业资源，作为有限的、日渐减少、日趋枯竭的不可再生的石油资源的补充替代，也已成为全球瞩目的发展趋势。因此，生物降解塑料已成为全球研究开发热点。生物降解塑料又分为天然生物降解塑料、微生物降解塑料和化学合成生物降解塑料几大类。天然生物降解塑料是指以天然聚合物为原料,可通过各种成型工艺制成生物降解塑料制品的一类材料。这类材料包括由淀粉、纤维素、甲壳素、大豆蛋白等天然聚合物及其各种衍生物和混合物。其中,热塑性淀粉已经产业化,其他天然材料尚处于基础研究阶段。热塑性淀粉是采用一定技术改性淀粉使其具有热塑性,再加入各种可在自然环境中降解的添加剂或与其他可生物降解塑

19、料配混,通过挤塑、注塑、吹塑或发泡等工艺加工成型的材料。有几种淀粉塑料的制备方法:(1)淀粉可塑化改性并与少量添加成分挤出;(2)淀粉与生物降解聚酯共挤出;(3)改性淀粉与共混,并使其具有热塑性。20世纪90年代中期以后,江西省科学院、中科院长春应用化学研究所、华南理工大学、天津大学、天津工业大学材料科学与化学工程学院、中科院兰州化物所、绿维新材料(深圳)有限公司、武汉华丽科技有限公司等科研单位陆续推出了热塑性淀粉生物降解塑料的研究成果,制品包括薄膜、网、片材和发泡材料,但尚未规范化进入市场。目前,武汉华丽科技有限公司已开始热塑性淀粉产品商品化生产,规模10kt/。蛋白质类的是通过采用甘油等增

20、塑剂增塑植物蛋白,可以制得可模塑的蛋白塑料。上海交通大学对大豆蛋白进行了研究,清华大学高分子材料研究所对鸡蛋膜蛋白进行了研究,但是,其应用前景还相当遥远。再生纤维素类,武汉大学化学与分子科学学院和湖北纤维厂承担国家863计划,研发了一种新的廉价的纤维素溶剂体系尿素和氢氧化钠体系,用于天然纤维素的湿法纺丝或流延法成膜,以制造纤维和薄膜。另外,湖北工学院化工系采用生物发酵法合成了茁霉多糖,并研究了它的成膜性及其膜性能,由于其极低的氧气透过率,适合用作食品保鲜包装材料,有望成为一种有前途的生物降解塑料。微生物合成生物降解塑料聚乳酸(PLA是以糖蜜等发酵制得的乳酸为原料,再通过直接缩合聚合法,或其二聚

21、体丙交酯开环聚合法等方法化学合成的。中国聚乳酸研发还处于研究阶段。聚乳酸的合成主要采用丙交酯催化开环聚合的路线。通过催化剂的研究,提高聚乳酸的相对分子质量,降低聚乳酸的成本。目前,中科院成都有机所已经能合成相对分子质量达到百万的消旋聚乳酸,这种高相对分子质量的聚乳酸有很好的力学性能。开展研究工作的有中科院长春应用化学研究所、中科院成都有机化学研究所、中科院上海有机研究所、四川大学、武汉大学、浙江大学、复旦大学、天津大学、南开大学、东华大学、华南理工大学、华东理工大学、北京理工大学等。最近,中科院长春应用化学研究所和浙江海生生物降解塑料股份有限公司正共同进行中试研究,产品性能基本达到Cargil

22、lDow公司产品水平,目前正在设计组建5000生产能力的示范生产线。另外,上海同济大学开发成功了乳酸一步法直接缩聚制备聚乳酸的工艺,并作为上海“科教兴市”重大科技产业化项目将建立年产千吨级的聚乳酸生产线。该项目是具有自主知识产权的项目。另外的研究单位还有浙江轻工业学院等。北京理工大学和原北京轻工业学院联合研究过采用化学合成的方法制备聚乳酸。在聚乳酸的应用方面中科院成都有机所、中科院长春应用化学研究所正进行聚乳酸在医疗方面的应用,制品包括医用片材、骨螺钉、手术缝合线等医用材料。中国聚羟基烷酸酯的研究最早开始于上世纪80年代中,武汉大学开展了生物合成聚羟基丁酸酯的研究,但是,工作未能进行下去,至上

23、世纪90年代初,一些单位在国内不同部门的支持下,又开始了微生物发酵法合成聚羟基烷酸酯的研究工作。主要研究单位有中科院微生物所、清华大学生物系和化工系、中科院长春应用化学研究所、山东大学、无锡轻工大学、中科院成都生物研究所、西北工业大学等,生产单位有广东江门生物技术开发中心、广东汕头华逸生物工程公司、宁波天安生物材料有限公司等。其中宁波天安生物材料有限公司已具备年产聚羟基戊酸酯(PHBV)千吨的规模。商业化生产PHBV的关键是降低成本,已有人开始利用植物的叶子或根来生产PHBV,如柳枝稷,如果这项技术成功,PHBV的价格有可能降低。化学合成生物降解塑料用微生物等方法合成的生物聚酯价格较高,是目前

24、难以普遍采用的主要障碍,化学合成便于批量生产,降低成本。化学合成法开发的生物降解塑料的主要有各种脂肪族聚酯,前者主要品种包括聚己内酯(PCL)、脂肪族聚碳酸酯(二氧化碳和环氧化合物共聚物或称聚二氧化碳)等。另外,也在开始研究脂肪族聚酯和芳香族聚酯的共聚酯。脂肪族聚酯当前,聚二氧化碳的合成研究是一个十分热门的环保课题,这一领域竞争非常激烈。中国从1985年由前期的国家自然科学基金开始立项研究,至今已近20年,主要的研究单位有中科院广州化学研究所、长春应用化学研究所、浙江大学、中山大学理工学院等。其中,中科院广州化学研究所主要采用聚合物负载的双金属催化体系(PBM),产品略带黄色,相对分子质量较低

25、。长春应用化学研究所以二氧六环作溶剂,采用三元混合稀土催化体系(稀土/烷基锌/甘油),得到了交替结构的产物,二氧化碳固定量接近50%,而且外观呈白色,硬度较高,催化效率高。浙江大学采用三元稀土催化剂(稀土/烷基铝/甘油),以二氧六环与甲苯作溶剂,得到相对分子质量较高的无规共聚物,但二氧化碳固定量低。另外,中国台湾清华大学(Chung_SungTan)也在研发PPC。内蒙古蒙西集团公司采用长春应用化学研究所的技术,已建成年产3kt二氧化碳/环氧化合物共聚物的装置,产品主要应用在包装和医用材料上;中科院广州化学研究所的技术已在江苏泰兴开始投产,品种是低相对分子质量二氧化碳/环氧化合物共聚物,用来作

26、为聚氨酯发泡材料的原材料,用于家用电器等包装。中科院上海有机化学研究所在详细研究了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的耐水性、稳定性等的基础上,开发了高效催化体系,合成了高稳定性高相对分子质量的聚丁二酸丁二醇酯,重均相对分子质量可达到250000。另外,中科院理化研究所也在进行聚丁二酸丁二醇酯共聚酯的合成研究，售价5万/吨。脂肪族/芳香族共聚酯热塑性芳香族聚酯热性能稳定,力学性能优良,便于加工,价格低廉,自从工业化以来,已经发展成为一类用途广泛的树脂,但芳香族聚酯生物降解性很差,不能单独作为生物降解塑料使用,因此,设计合成了脂肪族/芳香族共聚酯(CPEs),使其既有脂肪族聚酯的可生物降解性又有芳香族聚

27、酯的力学性能。自20世纪80年代,尤其90年代以来,有许多研究者致力于此领域的研究,并取得了丰硕的成果。至21世纪初,一些世界著名的化学公司相继推出各种可生物降解的脂肪族/芳香族共聚酯商品。脂肪族/芳香族共聚酯原料来源广泛,其中许多是大规模工业化原料,且整个生产过程不需要另外添置设备,在现有的条件下即可进行生产,所以,不仅生产技术较成熟,而且可获得廉价的产品,有利于生物降解塑料的市场化应用。用于合成脂肪族/芳香族共聚酯的芳香族组分通常有:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEIP)和聚对苯二甲酸二甲酯(DMT)等;

28、脂肪族组分通常有乙二醇(EG)、丙二醇(PDO)、1,4-丁二醇(BDO)、环己烷二甲醇(CHDM)等二元醇和琥珀酸(Succinicacid)、己二酸(Adipicacid)、癸二酸(Sebacicacid)、富马酸(Fumaricacid)、草酸等二元酸,乙醇酸(GA)、-乳酸(LA)、二羧酸酰氯等双官能度单体及聚乙二醇(PEG)、聚四氢呋喃(PTMG)、PGA、PLA、PCL等聚合物。合成脂肪族/芳香族共聚酯有3种常用的方法:PET等芳香族组分与PEG、PGA、PLA、PCL等聚合物直接在高温、高真空度下进行酯交换反应;将二元醇、二元酸等与DMT一起投入反应釜中,先在相对较低的温度下进行

29、酯交换反应,然后再升高温度、提高真空度,进行熔融缩聚反应;将对苯二甲酸乙(丁)二醇酯或其衍生物与二羧酸酰氯等溶解在有机溶剂中,在适宜的温度下进行溶液缩聚。国内研究脂肪族/芳香族共聚酯材料的单位有北京理工大学、成都有机研究所等,但目前还未见有商业化产品推出。四川大学采用可完全生物降解的脂肪族聚酯聚对二氧环己酮和价格低廉的天然可再生资源淀粉进行共混复合得到的一种可完全生物降解材料。聚对二氧环己酮在众多的脂肪族聚酯中具有优异的综合性能，因为在聚对二氧环己酮的结构单元中除了具有给它带来优良生物降解性的酯键以外，还具有独特的醚键，这使得聚对二氧环己酮在具有很高的强度的同时拥有非常好的韧性，这一点是其它脂

30、肪族聚酯无法相比的。高分子量的聚对二氧环己酮的拉伸强度也可达到40MPa以上, 而断裂伸长率可达到300以上。性能如此优异的生物降解材料为什么没有得到广泛的应用呢？其最主要的原因是PPDO在国际和国内市场的售价非常高，只能用于医用材料领域，难以迎合通用材料的需求。而四川大学化学学院从源头着手控制其成本。首先以一缩乙二醇为原料(国外已开始通过生物技术从天然生物质原料获得该原料的研究)合成出了低成本的对二氧环己酮,为获得低成本聚对二氧环己酮奠定了坚实的基础。采用新型催化剂，使一缩乙二醇经一步反应即可得到产品，收率大于95(国外最高达90%)；催化剂稳定性和重现性好，寿命长，可连续使用60天以上，而

31、且用后可回收他用(国内外未见报道)；单体纯化工艺短，耗能低，收率高，高达90%以上(国外低于90%)，可制得高纯度对二氧环己酮，成本远比国外同类产品低，其研究水平处于世界领先地位，已申请国家发明专利。目前已建立了中试装置，为下一步聚合反应提供了强有力的保障。而在聚合过程中又采用了高效催化体系，使得聚合时间大大缩短，转化率显著提高的同时获得分子量的PPDO。使得在聚合过程中的成本也大幅下降。然后再将聚对二氧环己酮与价格低廉同时具有生物降解性的淀粉进行共混，进一步大大降低材料的成本，同时又不损坏材料的生物降解性，使得材料在市场具有强的竞争力。为了解决两者相容性的问题，首次合成出了具有不同接枝率和接

32、枝长度的淀粉/聚对二氧环己酮接枝共聚物，并通过大量的试验，寻找出了具有最理想增容作用的接枝物结构，有效地解决了相容性的问题。该全降解树脂可以根据不同的应用需求，调整淀粉的含量，并制备出不同形式的产品，如片材、农地膜、包装膜、包装袋、一次性餐具、育秧钵等。该成果的另一个重要贡献是解决了脂肪族聚酯复合体系难以实现吹塑成膜的难题，该全降解树脂可以采用吹塑成型得到力学性能优良的膜制品，因此进一步体现了该材料在加工方面的优势。总之，可完全生物降解聚对二氧环己酮/淀粉共混材料是一种力学性能、加工性能、生物降解性能优异，同时又具有很强的市场竞争力和发展前景的新型材料。1.2对产业发展的作用与影响1.2.1本

33、项目对我国可完全生物降解塑料产业链的形成具有重大意义我国可完全生物降解塑料产业发展较慢，目前的技术水平和产品与国外差距很大。最近，国家科技部决定提前启动“十一五”规划可完全生物降解塑料项目,这意味着本项目具有广阔的市场前景和社会效益。本项目开发了具有自主知识产权的可完全降解塑料的新方法，该方法技术先进、生产工艺简单，产品淀粉基可完全降解塑料不仅具有传统塑料制品相似的性能，而且生产成本低，具有生物降解性，有利于环境保护，因此有着广阔的应用领域和发展前景。本项目的实施，不仅解决了当地淀粉资源的优势转化，而且将进一步推动我国可完全生物降解塑料产业链的形成，对发展地方经济，带动降解塑料行业的发展具有重

34、要意义。1.2.2实现优势资源的增值转化，促进西部经济跨越式发展淀粉作为我国西部地区产量较高的经济作物，主要分布在四川、云南、贵州、安徽等地区，是西部的优势资源。目前传统的淀粉加工行业利润低，由于多年的竞争使淀粉加工业获利很少，淀粉加工缺乏高技术转化增值，在一定程度上减少了农民的收入。本项目以淀粉为原料合成可完全生物降解塑料，大大提高西部淀粉优势资源的增值转化。对大规模发展现代淀粉类农作物种植业，形成淀粉产品的加工体系和特色农产品产业链发展，都具有重大的现实意义。完全符合四川省农业发展纲要中把淀粉类农作物种植业作为西部农业重点发展方向的战略规划。1.2.3实施本项目有利于解决关系国家长治久安的

35、“三农”问题，符合国家建设社会主义新农村的整体战略本项目的建设有利于解决我国西部地区优势农业资源的出路问题，通过淀粉的利用带动当地种植业的发展，调整农业产业结构，带动贫困地区农民脱贫致富，实现国家长治久安，复合国家建设社会主义新农村的整体战略。本项目的建设对提高我国淀粉加工业的整体技术水平形成新的利润增长点具有重大的现实意义；加之本项目的技术水平已经具备建设产业化装置的技术条件，实现该项目的产业化，抢先占领国内外市场，是十分必要的。1.3 产业关联度分析1.3.1促进农业发展，增加农民收入 该项目的实施，需要大量的淀粉资源，必将带动淀粉类农作物种植业的发展，解决农村剩余劳动力，提高农民的收入，

36、发展高效农业。“三农”问题是我国全面小康建设需要首先解决的问题，本项目的建设对解决西部三农问题具有广泛的借鉴意义。1.3.2促进我国降解塑料行业的发展，形成淀粉深加工新型产业近20年来，国外淀粉深加工工业发展十分迅速，品种已达数千种，年产量达600万吨，已占淀粉总量的50。而我国虽然是淀粉产量大，淀粉深加工业却极为落后，品种只有几十种，年产量仅数万吨，仅占淀粉总产量的2左右，而需求量则在50万吨以上。淀粉深加工业在我国将很快形成一大产业，市场潜力极大，并可出口创汇。本项目的实施，将大大提高淀粉的附加值，目前淀粉的售价为14501500元/吨左右，而淀粉基生物全降解塑料的市场售价为10000元/

37、吨左右。因此进一步提高了原材料的附加值，从而形成淀粉深加工的产品体系。1.4 市场分析1.4.1国内市场前景降解淀粉塑料项目是采用现代化工科学技术,对淀粉进行特殊处理，配以适量化学材料并运用通用加手段工制成的一种新型塑料，可代替部分聚乙烯等聚合物，制成各种塑料制品，不仅具有传统塑料制品相似的性能，而且生产成本低，具有生物降解性，有利于环境保护，因此有着广阔的应用领域和发展前景。1. 各类包装制品：食品包装膜一次性生活用膜，一次性医用薄膜，工业产品包装膜等种类繁多，2005年需求量220万吨，并呈每年15递增，用量大户为超市及百货大商场。由于这些膜制品的广泛使用尤其是在大中型城市用量极大，而且不

38、易回收处理，已对环境造成严重的污染，国家和许多省市已发布规定尽量减少使用此类不可降解的塑料薄膜制品。因此生物降解塑料薄膜的推广和应用，必将受到社会的重视，其市场广阔，意义深远。2. 一次性餐饮具：我国是一个人口众多的大国，每年消费的快餐盒量相当惊人，且每年最少以20%以上的增长率增长，据调查，我国1993年快餐盒用量为10亿多只，1995年达到30多亿只，2000年达到120亿只。以一个中型城市为例，每一天的流动人口在100万人左右，每天消耗的快餐盒在50-80万只之间，据国家有关部门统计，2004年快餐盒销售总额达75亿元人民币，相当于150亿只快餐盒。2005年中国塑料包装材料需求量将达到

39、550万吨，按其中1/3为难以收集的一次性塑料包装材料和制品计算，其废弃物将达到180万吨；据农业部预测，2005年地膜覆盖面积将达1.7亿亩，所需地膜加上堆肥袋、育苗钵，农副产品保鲜膜、片、盒等需求量将达到120万吨；垃圾袋等一次性日用杂品、建筑用网、不织布、医用卫生材料中一部分也是难以收集或不宜收集的，预计其需求废弃物将达到440万吨，若其中50%采用EDP替代的话，则EDP市场需求量将达到220万吨，再加上作为资源补充替代的产品，则2005年国内EDP总需求量将达到260万吨。另一方面，我国EDP产品由于品质有保障，而成本相对较低，近年来澳大利亚、日本、韩国等一些国家从减量化措施出发，对

40、我国高淀粉含量的聚烯烃部分生物降解塑料的市场看好，而纷纷来华洽谈贸易和协作，目前进入国际市场的出口量达2万吨，预计2005年出口量将达到20万吨。据此，2005年EDP国内外市场总需求量将达280万吨，在塑料制品总计划产量（2500万吨）中占11.2%。这与国外发展趋势是基本相符。随着我国人民生活水平的不断提高，快餐盒的使用量越来越大，特别是经济发达地区，旅游为主的地区，这些不可降解的废弃快餐盒造成的“白色污染”更加突出，治理“白色污染”的任务更加紧迫。广州、浙江一些沿海城市，已经下令，要求逐步禁止使用不可降解的泡沫塑料快餐盒，甚至不惜重金从国外引进降解快餐盒生产线，准备替代传统的不可降解的泡

41、沫塑料快餐盒，以减少的城市的“白色污染”。国家经贸委已经于1999年发布了淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录（第一批），其中就包括“一次性发泡塑料餐具”。2001年初，国家经贸委又发布了国经贸厅贸易200130号关于餐饮企业停止使用一次性发泡塑料餐具的通知其中更加明确地要求停止使用不可降解的一次性发泡餐具。据统计，截止2000年12月底，已有三十多个省市及有关部门发布或重新发布了禁止或限制使用一次性发泡塑料餐具（含超薄塑料袋）的法规、规定或通知。铁道部已在全路各站、车全面禁止使用发泡塑料餐具和发泡方便面碗、 盒，一律使用新型可降解的环保餐具；一些跨国餐饮企业也早已使用一次性环保餐具。显而易见，

42、这是一个前景非常广阔的市场，市场容量非常巨大。尽快采用生物降解技术生产一次性快餐具能够在市场中占得先机，获取更大的利润。3. 各类生活用容器和用品：如花钵、食品托盘、筷子、盘、塑料刀、叉、衣架、桌布、一次性手套等。这类用品具有价廉，使用方便等特点，近几年来用量急剧上升，至2005年底其用量达到200万吨。由于其废弃后混杂在生活垃圾中占有相当大的体积，处理极为不便。这类材料的广泛使用也是造成“白色污染”一个重要的因素，所以在此领域推广降解塑料也同样具有十分广阔的市场前景。4. 农用薄膜：我国作为一个农业大国，1979年以来开始推广的农膜覆盖栽培技术使市场对农膜的需求相当巨大。1980年农膜的覆盖

43、面积仅为2.5万亩，到1992年就达到了5000万亩，而2004年农膜的覆盖面积已经达到1.5亿亩。农膜的应用领域从最初的棉花、蔬菜，发展到各类经济作物花生、瓜果、烟草和粮食作物水稻、小麦、玉米等的栽培。农膜的推广和普及取得了明显的经济效益。据统计，1982年-1987年农膜带来的增产效益71亿元；1978年-1989年地膜覆盖栽培技术累计增产280亿公斤粮食和经济作物，至2004年更是达到了增产1000亿公斤粮食和经济作物。从上面数字可以看到推广和应用可降解农膜将会带来非常显著的经济效益。5. 水土保护用品：我国荒山荒地的总面积达10800万公顷，可用生物降解淀粉塑料制成生态垫、植被条、网等

44、，用于荒山、荒地栽种植被的水土保持工作。总的说来，降解塑料最突出的优点一是节约和替代石油，二是可降解，不污染环境，它代替普通塑料已是发展的必然趋势，普通塑料制品的升级换代也是势在必行。以全国年产量200万吨包装制品、150亿个快餐盒、用量巨大的生活日用品、农用膜等计算，市场非常巨大，而国际市场前景就更加广阔。欧美、日本等国家生物降解塑料目前前年产量已突破500万吨，其对降解塑料需求非常旺盛，每年以3-5%的速度在增长，我国加入世界贸易组织后大量的出口产品包装，将逐渐要用生物降解塑料制品，据预测，目前这一市场规模达300亿元。因此，这一巨大的市场机会，谁先抢占，谁就会赢得较大的超额利润。从上个世

45、纪末到本世纪，世界各国对环境保护日益重视，国际可生物降解聚合物协会(IBAW) 的最新研究报告指出, 在2001年至2003年间，全球可生物降解塑料的使用量增加了一倍，使用总量已升至14万吨/年。IBAW称，虽然这个数字中还包括了以石油为原料的可生物降解材料，但现在只要在技术许可的条件下生产者都会尽可能地使用天然可降解材料。面对巨大市场，国内已有多家企业投入生物降解塑料领域。目前我国企业生产的生物降解塑料产品主要集中在以下几类：聚乳酸、二氧化碳共聚物、淀粉基塑料、微生物发酵法生产的PHB等。其中内蒙古蒙西高新技术集团公司、中科院广州化学研究所、浙江大学等在二氧化碳共聚物塑料开发方面走在了前面。

46、武汉华丽科技有限公司生产的淀粉基生物降解塑料在国内市场也有一些影响。但是目前国内生物降解塑料市场还是存在产品种类比较单一、价格较高的问题。本项目所开发生产的生物降解塑料产品具有非常高的性能价格比，具有很强的竞争力。1.4.2国际市场国外生物降解塑料的生产和应用已有10多年的历史，尤其近年来发展极为迅速。据Freedoia公司报告，美国生物降解塑料制品的销售量2004年已达到300万吨；加拿大生物降解塑料制品的销售量2004年已达到30万吨。另据美国Structure Analysis & Surveys调查，在欧洲和日本，降解塑料和发展将更快，预计到2005年，美国将失去此领域的支配地位，美国

47、在世界降解塑料中的市场占有率从1990年的60%降至41%，而欧洲将从38%升到53%，日本从2%上升至6%。从降解塑料应用领域分析，在北美1990年降解塑料总销售量88万吨中，用量最大的是包装领域，达76万吨，包括包装袋类56万吨（其中垃圾袋47.5万吨，购物零售袋等8.5万吨），饮料罐提环10.5万吨，其他包装9.5 万 吨。 其他有无纺布（卫生用）5.5万吨，农业用2.5万吨，其他领域4万吨。预计至1994年降解塑料在包装方面用量将达到161万吨，无纺布为14.5万吨，农业用膜为7万吨，其他10万吨。预测至2005年，包装材料用量将达到248万吨，无纺布达到30万吨，农业用膜达到16万吨

48、，其他达到26万吨。1990年1995年，包装用膜年平均增长率为16.2，无纺布为21.4，农业用膜为22.9%，其他领域为20.1。19952000年的年平均增长率，在包装方面为7.5%，无纺布为12.9，农业用膜为14.8%， 其他领域为17.3。预测降解塑料主要的市场领域有：通过分析塑料制品的应用领域和生物降解淀粉塑料的实用性，淀粉塑料制品可以有以下六大类进入社会生产和生活领域。一是包装制品领域，它包括日常包装，如购物袋、垃圾袋等，食品和餐饮包装如快餐盒、杯、盘、航空餐具、软饮料瓶、糕点糖果、化妆品、洗发香波、洗涤液等包装，工农业产品包装如设备、仪器防锈防电磁包装、农副产品运输包装等，以

49、及其它的生活用品包装。二是工农业用塑料制品领域，制品形式有工业用塑料管材、各种构件和包装工具；各种地膜、遮阳网、防虫网、无纺布、反光幕、保温复合卷材、保温幕、保温被、育秧盆、育苗钵、育苗棚以及农药和肥料用的缓释性包覆材料、保鲜膜、养殖器材、播种包衣等。三是各种日用品，涉及生活用品、办公用品和文具等等，制品主要有如尿布、洗衣袋、一次性内衣、拖鞋、生理卫生用品、电脑外壳、键盘、磁带盘和磁带以及IC底板、便携式电话、文具盒、笔座、文件夹、一次性圆珠笔等等。四是土建工程用品，涉及市政建设、绿化、道路建设、荒地沙漠治理等，产品包括荒地、沙漠绿化保水基材、植被网、保水剂、工业用保水板、土木构件型框、护坡和

50、固土工程材料等。五是医疗塑料制品，包括各种医疗器械、药物材料和医护用品，如输液管、输液袋、一次性注射器及包装袋、塑料缝合线、手术衣服、乳胶手套、心脏病用背心、脚癣病用鞋垫、鞋子、医用胶囊、药物缓释载体、人工器脏等等。六是其它塑料制品，如汽车装饰、高尔夫娱乐用材、鱼网、钓具、钓线、船上运动用制品等各种野外休闲制品用材及各类玩具等等。面对巨大的市场，国内外研究人员针对可完全降解一次性塑料制品的研究开发开展工作地十分活跃，从材料的成本、可加工性、力学性能等方面的综合考虑，天然可降解高分子材料、合成生物降解聚合物及其复合体系是重点研究开发对象，国内外的许多知名企业如Bayer，BASF，Cargill

51、-Dow，Novanmont等都开发出了一系列的产品：Bayer公司的淀粉/聚氨酯生物降解塑料；BASF公司的可生物降解的脂肪族聚酯和芳香族聚酯的复合体系；Cargill-Dow公司的聚乳酸塑料制品； Novanmont公司开发的淀粉基生物降解塑料，在国际市场上具有一定的影响力。而本项目所开发的新型的生物淀粉基全降解塑料和上述产品相比，在材料成本和性能等方面都具有明显的优势。尤其是在成本方面。上述的可降解塑料的价格基本都高于1万元/吨。而本项目所研制的成本只要0.87万元/吨，市场售价在1.5万元/吨。因此本项目开发的产品具有打入国际市场，与国际知名企业产品竞争的能力。 1.4.3 产品销售方

52、式建立稳定的销售市场是企业发展的重要策略。目前公司已经在四川、重庆、上海、北京设立了销售处，该产品目前采取国外销售和国内销售并重的方针，20000吨产品争取国外销售25%，国内销售75%。1.4.4产品销售的优势条件（1）销售网络优势本项目所研制的基于PPDO的各种复合材料都是可完全生物降解的，不仅可以应用于农地膜，而且还可以应用于一次性制品、包装袋等。其作为降解塑料的使用，可以避免因普通塑料不易降解而造成的塑料垃圾或“白色污染”给环境和动物造成的危害，如对土壤造成的污染、塑料垃圾堆放占用大量土地、野生动物误食后致死等，是真正意义上的环境友好材料。中试产品已经受到国内各行业的广泛关注。公司目前

53、掌握了全国1000多家企业的需求信息。并在四川、重庆、上海、北京等地建立了销售处，并与上海等地的代理商建立了良好的联系。（2）产品的高性价比本产品在材料成本和性能等方面都具有明显的优势。尤其是在成本方面。国外一些知名企业生产的可降解塑料的价格基本都高于20,000元/吨，有的高达4万元/吨。而本项目采用的PPDO/MMT/淀粉体系制品出的可完全生物降解塑料，根据淀粉加入量的多少，成本在9,000-15,000元/吨之间。和同类产品相比要低很多，而淀粉的成本又比较低，则使得该生物降解塑料在成本上具有巨大的优势。 （3）严密的组织措施及技术保障公司在产业化实施过程中，以“公司+科技+市场”的组织方

54、式，形成自己的加工体系。本项目以四川大学降解与阻燃高分子材料研究中心提供的技术为依据，该研究中心从事降解材料研究已有二十余年，其研制的项目“可控光生物降解塑料母粒”或国家教育部科技进步一等奖，并成为“国家级科技成果重点推广计划”依托单位，在降解塑料领域由很强的实力和较高的知名度。近几年该研究中心投入大量研究人员和精力到可完全生物降解材料的研究项目中，先后获国家“九五”科技攻关项目和“十五”国家“863”项目的支持，取得了突破性的成果，顺利通过项目验收，并进行了成果鉴定。因此该项目在技术上是十分成熟和可行的。第二章 项目技术基础2.1 成果来源及知识产权情况本项目所采用技术是由四川大学生物基与环

55、境友好材料工程技术研究中心提供。该中心为四川省思源生物开发有限公司与四川大学共同组建的研究机构，中心从事降解材料的研究已二十余年，曾成功研制出一系列以淀粉基热塑性降解塑料，成果获得过教育部科技进步一等奖。近十年来，一直在开展可完全生物降解高分子材料的研究，尤其是对聚对二氧环己酮的合成进行了系统而广泛的研究。已研制出一种高效环化脱氢催化剂，采用价格低廉的一缩乙二醇通过一步法合成出了对二氧环己酮单体，建立了一套反应物高转化率、产物高纯度的合成方法，使对二氧环己酮的成本大大低于其它内酯或交酯单体如丙交酯、乙交酯、己内酯等，具有极大的市场潜力和应用前景。项目组对PPDO的均聚及与其它一些单体或聚合物的

56、共聚共混进行了比较全面的研究，这些单体或聚合物包括丙交酯、乙交酯、己内酯、环氧乙烷、四氢呋喃、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二酯、聚丁二酸乙二酯等脂肪族聚酯和淀粉、壳聚糖等。目前本研究中心已经成功研制出一系列以脂肪族聚酯对二氧环己酮为基的可完全生物降解的树脂，并以此制备出环境友好的可生物降解的膜制品，可广泛应用于农用地膜、包装材料等。该项研究获得了国家“863”项目支持，取得了突破性的成果，顺利通过项目验收，并进行了成果鉴定，还获得多项国家专利。该技术属国内领先，具有产业化的必要。四川省思源生物开发有限公司与四川大学已经达成协议，四川省思源生物开发有限公司具有该技术的独家使用权，因此不存在知识

57、产权争议。2.2 已完成的研究开发工作及中试情况和鉴定年限2.2.1 研究开发工作情况1. 对二氧环己酮（PDO）单体的合成研究该项目的关键问题之一是产品的成本问题，因此是解决合成可完全生物降解聚对二氧环己酮的原料-对二氧环己酮（PDO）的问题。为了获得低成本的PDO，我们采用廉价的二甘醇作原料，催化脱氢一步法生产PDO。与过去使用的化学合成发相比，大大简化了合成工艺。同时我们制备了一类新的催化剂，采用这种催化剂，我们系统研究了反应温度、气体流速、催化剂的使用时间、催化剂的pH值对PDO收率和纯度的影响，获得了最佳的合成PDO的工艺，使采用该方法合成出的PDO初产品的收率达到95以上，纯度达到

58、99。最后，我们还研究了不同的PDO的纯化方式，获得了聚合所需要的纯度。已申请国家发明专利。通过上述系统研究，我们使PDO的成本大幅度降低，预计在8000元/吨以下。这为合成低成本PPDO打下了基础。2. 聚对二氧环己酮(PPDO)聚合催化体系研究为了既能获得高分子量的PPDO和高的单体转化率，又能缩短聚合反应时间，我们除了采用传统的催化剂（如辛酸亚锡、三乙基铝等）外，还制备和使用了另一些单一催化剂（如氯磺酸、乙酰丙酮锡、异丙醇镧等）和复合催化剂。系统研究了反应条件对PPDO的分子量的影响，最后找出了最佳的合成条件，可以得到分子量很高的PPDO聚合物，以满足后面加工的要求。3.辛酸亚锡(SnO

59、ct2)、异丙醇镧催化PDO开环聚合的研究SnOct2是最常用的内酯开环聚合催化剂，我们详细研究了其催化PDO 开环聚合的反应条件，包括反应配比、反应温度、反应时间等因素对聚合反应速度及聚合产物的影响。我们发现在单体纯度足够高时，温度适宜且反应时间足够的情况下，采用SnOct2可以达到很高的分子量。如M/I=15000, 反应温度为80，反应时间为48小时，PPDO的可达到2.08 dL/g。只是该反应的反应速度比较忙，反应时间长。这几年有机稀土催化剂在内酯开环聚合中的应用也日趋广泛。其最大特点是选择性很好，转化率高，得到的聚合物分子量分布窄，我们采用异丙醇镧作催化剂所合成出的PPDO的分子量

60、分布指数可达到1.25。4. AlEt3、AlEt3-H2O和AlEt3-H2O-H3PO4催化PDO开环聚合的研究 本项目还系统研究了AlEt3及其复合体系催化PDO的开环聚合反应。研究表明采用该系列催化剂可以大大缩短聚合反应时间，同时可以得到很高的分子量。而这三种催化体系相比，在相同条件下，AlEt3-H2O-H3PO4（8:4:1）不论是聚合产物的分子量，还是单体的转化率，都明显优于AlEt3和AlEt3-H2O(2:1)。当M/C=1573，PDO（w80ppm）、反应温度80，反应时间达10h时，聚合产物的分子量可达2.83105，单体转化率92.5%。已申请国家发明专利。5. 具有改善热稳定性的聚对二氧环己酮聚合物的合成研究1） PPDO的扩链反应PPDO的扩链反应一方面可以提高分子量，同时可以使PPDO的热稳定性提高。因此，我们对此进行了系统地研究。以辛酸亚锡为催化剂对PDO开环聚合合成PPDO，并以此为预聚物，用2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）为扩链剂进行扩链反应，其中，=2.08dL/g的PPDO在180与适量的TDI反应4h后，产物的可达到3.72dL/g。