一
主要背景
塑料在人类日常生活中被普遍使用,它是一种非常灵活和耐用的材料,同时很难被生物降解。塑料制品在为我们生活带来便捷的同时,对生态环境以及人类健康都产生着巨大的影响。
1. 环境的影响
在全球环境问题日益凸显的当下,塑料污染无法忽视,塑料制品在自然环境中难以降解,长期堆积会破坏土壤结构,阻碍植物根系生长,影响农业生产。进入水体后,塑料制品会危及水生生物的生存,许多海洋生物因误食塑料或被塑料缠绕而受伤甚至死亡。此外,塑料制品在生产过程中可能会添加一些化学物质,这些化学物质在特定条件下释放出来,会对空气、土壤和水体造成污染。近年来,全球及我国各地不断在技术、模式、应用方面创新减塑举措,在探索中持续拓展生态价值实现路径,推动经济效益、社会效益、生态效益的同步提升,企业推行ESG可持续发展之路的紧迫性也越来越高。
2. 微塑料的危害
塑料制品由于其材料难以降解,不可避免的产生微塑料(由塑料制品分解的直径小于5毫米的塑料碎片和颗粒)。微塑料已经广泛渗透到与我们生活息息相关的各个系统。它的大量积累扰乱了生态系统,影响到动植物生长和人类健康,由此产生的风险也被人们日益关注。
微塑料由于其在环境中的持久性和浸出物中化学物质的毒性而构成重大健康风险。它们可以作为微生物、有机污染物和重金属的载体。人类主要通过摄入食物和饮用水、吸入污染空气以及直接皮肤暴露而接触到微塑料。据估计,每个人每年通过饮用水摄入约50,000个微塑料颗粒。这些微塑料来源于各种塑料,常见于包装材料、合成纤维和可重复使用的塑料产品中。额外的暴露来自塑料燃烧、工业废水和垃圾填埋场释放的悬浮微塑料。
当人类摄入或吸入微塑料时,这些颗粒可以在各种组织和器官中积累,触发器官炎症。研究表明,聚苯乙烯微塑料与各种毒性效应有关,包括生殖危害、肝脏损伤和认知障碍。人体系统中的微塑料还可导致与免疫系统、胎儿和大脑的相互作用。
Q: 有没有一种材料加工后的产品性能接近塑料制品,同时具有在一定条件下可快速降解,减少对环境和健康的影响呢?
A: 蜗牛妈妈所研发的PLA改性材料及其制品有效地解决了这一问题。
二
材料特性
PLA(聚乳酸)是一种独特的生物基材料,其特殊之处在于可再生性和可降解性。PLA源于大自然的可再生资源——淀粉。由玉米、农业剩余物秸秆等提取的淀粉通过化学过程转化为葡萄糖,在特定细菌的协助下发酵,产生高纯度的乳酸。乳酸分子通过化学聚合形成聚乳酸。PLA能在环境中被微生物完全分解为无害的二氧化碳和水。
PLA作为一种高分子材料,在化学性质上具有一定的稳定性,但对温度、酸碱性等敏感,可能在使用中失去强度和结构稳定性,蜗牛妈妈通过对PLA改性,保证了结构稳定和物理性能,主要体现在:
1、耐温性:通过使用一种高效成核剂在丙交脂聚合的过程中提高结晶度,改善聚乳酸的耐高温性能,实验证明,添加2%的该成核剂,PLA的耐高温可达120°C以上。而PLA常规耐高温基本在85°C以下。
2、可塑化:PLA本身密度低、流动性一般,导致终端产品的成形难度增大,损耗大,通过添加高密度的其它生物基材料、或无机物如碳酸钙、淀粉等重新造粒,大大提高了PLA的可塑化度70%以上,同时降低了材料成本。
3、韧性:PLA具备良好的硬度,但韧性较差,通过添加高纯度生物质碳纳米材料,不仅韧性达到PET的标准,抗气压能力也同步提高。
通过对物性的大幅优化,蜗牛妈妈改性PLA可量产注塑料、膜料、线材等PLA生物基降解材料,可应用于注塑、吹塑和3D打印等终端产品生产工艺。
三
蜗牛妈妈改性PLA材料优势
1. 生物降解性
作为一种全生物基材料,PLA不含任何的石化成分,可以家庭堆肥、也可以工业堆肥降解,降解物只有水、极少的二氧化碳和少量的生物质,即使是丢弃到垃圾填埋场,12个月后的体积也比石油基塑料要少92%。更重要的是,降解后的PLA对土壤、地下水、农作物基本无害,降解的环境友好指数很高。
2. 性能
改性后的PLA,耐温性、强度、韧性、阻水阻氧系数接近石油基PP、PE、PET的等级。虽然PLA的生命周期只有1-2年,但大多数食品、特别是一次性用品的保质周期通常为1-3年,因此,从性能的维度来看,PLA具备了替代消费级石化塑料的技术可行性和商业的可靠性。
3. 成本效益
基于原料、生产方式的差异,PLA相比石油基塑料的成本要高50-400%,随着技术的迭代和规模化,PLA的成本一直呈下降趋势。如果把治理塑料垃圾的成本也纳入比对因子,计算碳排放和环保税,PLA的社会应用成本并不高、甚至是持平。和其它生物基材料,特别是PHA相比,从物理性能和成本两项关键维度比对,PLA都非常有竞争力。
4. 可适应工艺
PLA终端产品的生产工艺和石油基塑料的基本一致,注塑、吹塑、吸塑、拉丝、发泡都已成熟,而PHA目前定型的只有注塑工艺,PBAT只能用来吹膜,因此,从个性化定制的角度看,PLA更能满足多样化和成本的要求。
四
主要产品类型及特点
1. 产品类型
a. 食品:替代石油基PP、蜜胺
b. 母婴类日用品:替代石油基PP、蜜胺
c. 玩具和3D打印材料:替代石油基PP
d. 美妆领域:替代石油基PET、PP
e. 透明⻝品密封包装:替代石油基PE
f. 产品内托(食品、电⼦产品、护肤品):替代PP、PET、PE、EPE等石油基材质
g. ⼀次性环保产品:替代石油基PP、PE
2. 主要特点(部分食品、农产品无塑化包装产品)
a. 生物基降解地膜
生物降解地膜是一种在自然环境中可以被微生物作用而完全降解的材料制成的薄膜。主要用于农业生产中的地⾯覆盖,具有传统PE地膜的保湿,增温和抑制杂草等功能。使用后,生物降解地膜无需人工回收,可以直接翻耕入土壤中,并能在土壤中实现降解,从而减少对环境的影响。除此之外,生物降解地膜还可以提供有机质,改善土壤结构,增加土壤肥力,促进作物生长。
b. 生物基降解挂耳包
生物降解咖啡挂耳包是由聚乳酸(PLA)⽆纺布, 并且采用超声波粘合技术制成的一种绿色环保型的咖啡包装,不含传统塑料中的石化成分,使用中无塑化剂析出,对消费者更健康。废弃后可以被微生物分解,减少对环境的影响。
c. PLA咖啡杯
PLA咖啡杯不含微塑料,满足欧洲食品级标准,不含邻苯二甲酸盐(PAEs)、双酚A(BPA)和重金属,耐高温到120°C,可微波加热,可放⼊洗碗机,可生物降解,具有天然抗菌性能。
d. 生物降解水果套袋
生物降解水果套袋使用后可以在自然条件下分解,保护水果免受外界病虫害和尘土的影 响,使水果表面更光洁、色泽鲜艳。由于套袋能有效隔离病虫害,农民可以减少农药的使用,生产出更安全的水果。套袋后的⽔果外观更吸引消费者,可提高水果的销售价格和市场竞争力。
e. PLA翻盖式透明⽔果蔬菜包装盒系列
原料为可食用玉米,不含石油基塑料成分,可100%降解,不产生塑化剂(微塑料),不含铅镉类等15种重金属(欧盟标准),减塑100%,减碳90%。
f. PLA 保鲜膜
原料为可食用玉米,不含石油基塑料成分,不会二次污染水果蔬菜,不含铅镉类等15种重金属(欧盟标准),100%堆肥降解,可做肥料,减塑100%,减碳90%。
g. PLA高阻隔保鲜袋、密封袋、真空袋系列(透明、不透明)
用于肉类、干果类、米面类保质期要求高的食品包装,阻隔性数据OTR:≤3.0cm³/㎡·d;WVTR:≤3.0g/㎡·d,达到国家三级标准。原料为可食用玉米,不含石油基塑料成分,不会二次污染水果蔬菜,不含铅镉类等15种重金属(欧盟标准),100%堆肥降解,可做肥料,减塑100%,减碳90%。
h. PLA 常规蔬菜、⽔果保鲜袋、密封袋、连卷带(透明)
用于常规蔬菜、水果类包装,原料为可食用玉米,不含石油基塑料成分,不会二次污染水果蔬菜,不含铅镉类等15种重金属(欧盟标准),100%堆肥降解,可做肥料,减塑100%,减碳90%。
i. PLA气泡袋葫芦膜
原料为可食用玉米,不含石油基塑料成分,不含铅镉类等15种重金属(欧盟标准),100%堆肥降解,可做肥料,减塑100%,减碳90%。
j. PLA 淋膜牛皮纸茶叶、咖啡粉包装袋、快递袋
石油基PE、铝模,原料为可食用玉米,不含石油基塑料成分,不含铅镉类等15种重金属(欧盟标准),100%堆肥降解,可做肥料,减塑100%,减碳90%。
3. 植物纤维制品
蜗牛妈妈在PLA材料之外,还应用植物纤维在部分产品中,植物纤维材料来源为农业剩余物秸秆、稻壳、甘蔗渣等,是天然安全、环保、无毒性的植物纤维,具有固碳、相容性强、成本较低的特点,作为PLA、PHA、PBAT等注塑料、膜料材料改性的填充料,以及食品、酒类、咖啡、3C、服饰、物流保护物的独立环保包装材料。
a. 红酒包装
秸秆植物纤维瓶装产品内托、外包装保护(红酒、白酒类),替代石油基EVA、EPE珍珠棉
b. 食品、3C电子、护肤品、日用品内托
替代石油基PE、PET
c. 啤酒、红酒、白酒物流保护包装
替代石油基EVA、EPE珍珠棉、PET气泡柱
d. 物流保护板
替代PET气泡柱、EVA珍珠棉
e. 无胶条物流箱
抛弃有毒的塑料胶条,开箱方便,减塑96%,易回收。
f. 不透明水果保护内托
五
获奖及认证情况
国际认证
核⼼检测内容
公司荣誉
▲ 2021年英国FOODTECH TOP500
▲ 2020年深圳粤港澳台创新大赛总冠军
▲ 环保材料行业标准
知识产权
自有知识产权,已获得发明专利1项,另有1项发明专利申请中,已获实用新型专利3项,外观专利5项,拥有17项知识产权。
蜗牛妈妈已搭建完善的供应链网络,拥有12家制造合作伙伴,具有70吨材料日处理能力,正不断拓展国内外市场。目前已对百威、宜家、LUSH等世界TOP500企业完成交付。
奥科环境作为蜗牛妈妈官方合作伙伴,协助进行国内外市场拓展,为客户提供定制材料开发、产品定制等一系列支持,如您对蜗牛妈妈的产品感兴趣,欢迎随时与我们联系。
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