生物可降解聚合物市場分析及前景展望

【中國包裝網訊】生物可降解聚合物具有悠久的歷史,并且由于許多是天然產物,因而不能準確地追蹤它們具體出現和使用的時間。生物可降解聚合物的一種醫用用途是腸線縫合,可追溯到至少公元100年前。第一根腸縫線是由綿羊的腸制成的,然而現代腸縫線是從牛、羊的小腸里提取的高純度膠原制成的。

生物可降解聚合物既有合成的也有天然的,它們之間有一些共性,所有的生物可降解聚合物在應用中性質基本上都是穩定和耐用的。從應用來講,生物可降解聚合物在包裝、醫療、農業等領域具有重要的意義。

一、 全球生物可降解聚合物市場概述

根據最新發布的市場研究報告,到2021年,全球生物可降解聚合物市場將以21%的年復合增長率增長,同時,在2016年至2021年期間,市場金額將從24億英鎊增長至56億英鎊。

促進該市場增長的關鍵因素之一是消費者對環保包裝的關注度增加了。隨著消費者的焦點轉向了更健康的生活,對天然、環保以及綠色產品的需求也在增加。消費者行為的這種轉變迫使主要的塑料制造商和包裝廠商不斷探索可生物降解聚合物材料應用的可能性。此外,相關政府法律法規的出臺迫使供應商不得不專注于生產可生物降解聚合物材料的產品,并在出口市場中增加具有環保成分的產品。報告還顯示,消費者更傾向選擇環保塑料袋和環保食品包裝袋。一次性產品如袋子、瓶子、瓶蓋、杯子需求旺盛,其中瓶蓋和吸管有望成為真正的環保產品。

2016年,西歐占據了全球生物可降解聚合物市場的最大市場份額。這種優勢是基于市場的成熟度以及該地區消費者易于接受新的生產技術和擁有更先進的意識??山到饩酆衔锏母拍钤谖鳉W市場已經有二十多年了。此外,西歐國家的法律和政府戰略通過提供補貼來促進生物基或生物可降解聚合物的使用。例如,歐洲委員會根據“歐洲2020戰略”向政府提議,希望歐洲向資源節約型低碳經濟轉型,以實現可持續增長。

二、 全球生物可降解聚合物市場概述

包裝領域:

長期以來,聚合物已經被用作常用的包裝材料,這基于它們的幾個特征,如柔軟性、亮度和透明度。然而,由于它們完全不可生物降解,合成包裝膜的使用量的增加導致了嚴重的生態問題。僅靠減少使用量不能從根本上解決問題,采用可降解聚合物材料才是可行的辦法。

在目前的各種生物可降解包裝材料中,聚乳酸具有最大、最有潛力的應用市場。聚乳酸的阻氣阻水性、可印刷性及透明性良好,并且其基本原料乳酸是人體固有的物質之一,對人體無毒無害,在食品包裝市場上有很廣闊的前景。據報告顯示,自2016年至2021年,全球生物可降解聚合物在包裝應用市場的年復合增長率將達到10.4%,市場金額將從24億英鎊增長至25億英鎊。

很多大公司都看好這種新型的環保材料??煽诳蓸饭驹邴}湖城的冬奧會上使用了50萬只聚乳酸塑料制成的一次性杯子,這些杯子只需40天就可在露天的環境下消失得無影無蹤。日本三菱塑料公司(MitsubishiPlastics,Inc.)曾公開一種用于包裝材料的聚乳酸類收縮片材的制備技術,是由生物可降解聚乳酸類聚合物為主要成分模制而成。該收縮片材可用作包裝材料、飲料瓶和標簽材料,其具有良好的收縮百分比和生物可降解性,且用該片材制成的標簽不會在巴斯德滅菌法加熱時熔化。身處TPV產業鏈的朋友想要深入探討行業知識請加微信abqfeng,我們有專業的TPV交流群等著您!

醫療領域:生物可降解聚合物在醫療領域中有許多的用途,特別是在組織工程和藥物遞送方面。

生物可降解聚合物的藥物遞送系統的有利面是藥物載體可以以其最大載荷將藥物釋放到體內某特定部位,之后降解成無毒物質,最后通過自身新陳代謝從身體中代謝出去。在這期間,聚合物緩慢地降解成更小的分子,釋放出天然產物,并且有控制釋放藥物的能力。當聚合物降解時,藥物被緩慢釋放。例如,聚乳酸、己內酯,這些都是生物可降解聚合物,現已被用于遞送抗癌藥物。將藥物封裝在聚合物中并加入靶向劑來降低藥物對健康細胞的毒性。

生物可降解聚合物對組織再生工程也同樣具有重要意義。配合人工材料,組織工程進行組織再生。組織工程系統的完善可以用于體外組織和細胞的生長或使用生物可降解支架在體內構建新的結構和器官。對于這些用途,顯而易見,生物可降解支架是優先選擇的,因為它減少免疫反應和抑制異物的風險。

報告顯示,醫療行業中,全球生物可降解聚合物在2016年至2021年期間,市場金額將從1.2億增長至6.5億英鎊,預計2016年-2021年的年復合增長率為40.2%。由此可見,生物可降解聚合物在醫用領域的應用也在不斷增長,同時,對于未來生物可降解聚合物在醫用領域更多的可能性方面也在不斷探索。

最新研究的Xinsorb完全可降解心臟支架標志著中國心臟冠脈介入治療第四次革命。從機制上來說,金屬支架提供的支撐,只在一開始的幾個小時內(急性期)或者幾周內(慢性期)有需要。堅固支架的固定內徑實際上并不適合血管內徑,畢竟血管是動態而有彈性的,固定內徑的存在時間如果過長,可能會造成后期支架貼壁不良。血管內壁長期存在這樣一個長支架,可能會阻礙將來疾病發展或者再狹窄之時需要再次行介入手術時的操作。Xinsorb完全可降解心臟支架球囊擴張,方便放置到位;天然聚合乳酸材料,可被吸收和完全代謝;厚度為160微米(原金屬支架為180微米);PDLLA材料涂層,能完全被降解。此外,此支架中的雷帕霉素含量為140微克每平方毫米,目前已知80%的藥物在體外實驗中可在28天內釋放。

農業領域:

生物可降解聚合物材料在農業領域也有著廣泛的應用,比如地膜覆蓋高、低大棚,溫室,青貯飼料包裝袋,昆蟲信息素包裝材料,肥料、殺蟲劑、激素和種子的包覆膜,水果套袋,移栽的育秧盆等。然而,目前在這些應用領域所使用的材料絕大部分是不可降解材料,對環境造成了一定的污染,影響了農業的可持續發展。正因如此,可重復利用和可降解材料成為可持續發展農業的一個重要指標。

地膜具有提高農作物產量并使其收獲期提前,減少除草劑和殺蟲劑的使用,更好地保持土壤溫度、水分及肥料等作用,因此被廣泛使用。然而大量使用塑料地膜會導致許多環境問題。目前,傳統的塑料地膜大多是由低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、PVC、PP、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等材料構成,其中LDPE由于其良好的力學性能和光學性能,應用最為廣泛。近年來出現許多新型可降解地膜,如光降解地膜、生物降解地膜、光和生物雙降解地膜、液態地膜、植物纖維素地膜等,在農業生產中得到了廣泛應用,其中生物降解地膜、植物纖維地膜因能達到完全降解而受到越來越多的關注。

為了提高種子、化肥、農藥、植物生長調節劑等的使用效率,通常采用一些有機或無機材料作為基質對其進行包覆。包覆后能夠改善被包覆產品與周圍微生物之間的關系,并且能夠加速或者減緩影響產品有效性的物理或者化學變化過程。比如,采用疏水性或親水性的聚合物作為種子外表面包覆膜能夠減少或者增加種子的吸水量,這樣就能夠縮短或者延長種子的發芽時間,通過調節濕度來控制種子的儲存時間,并且還具有保護種子免于蟲害破壞等作用。另外,包覆材料也能夠作為化肥、農藥、生長調節劑等農業化學品的一個載體,來控制它們發揮作用的過程。目前,常用的種子包覆材料包括樹膠、海藻酸鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇(PEG)、PVC、改性殼聚糖等。

三、 生物可降解聚合物前景展望

目前,生物降解聚合物的開發與應用還存在一些問題,國內外普遍承認,可降解塑料比同類現行塑料的產品價格要高許多。聚合物的降解性必然會損害產品的持久性,也會在一定程度上降低它的力學性能,從而限制生物降解聚合物的應用范圍。盡管如此,隨著環保法規的完善和人們環保意識的增強,生物降解聚合物市場將繼續增長,尤其是在包裝材料、塑料薄膜、醫用材料等領域的應用。然而就目前研究的成果而言,欲使其普遍使用仍需經過較長的時間。開發低成本、具有降解時控性和高效性的生物塑料是這一領域以后研究的主要方向。

四、 總結

因其獨特的性能,生物可降解聚合物材料的發展前景極為廣闊,同時也為減少環境污染、為人類創造一個無污染的環境發揮巨大的作用。今后生物可降解聚合物材料的開發研究主要應針對聚合物的基本性能、成型加工性能及價格等方面有競爭性的高分子品種。對生物可降解聚合物材料的研究應主要集中在主要原料(如己內酯、乳酸、乳酸甲酯等)及高聚物的產量大、成本低的生物工藝以及新的聚合工藝和新的高分子改性技術上,加強生物可降解聚合物材料的生物降解性能、評價體系的建立和完善,進一步加強生物可降解聚合物材料在我國的工業化進程。


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