一文带你分清！到底什么是生物塑料、生物基塑料、生物降解塑料...

尽管塑料制品质量轻、强度高、耐腐蚀、运输方便，被评为20世纪最伟大的发明之一，但塑料污染己成为影响人类生活环境的重要问题。

我国大力推广采用生物塑料来解决塑料污染问题。国家发改委、生态环境部联合发文，明确要求“推广使用可降解包装膜，可降解购物袋，符合性能和食品安全要求的秸秆覆膜餐盒等生物基产品、可降解塑料袋等替代产品”。

实际上，生物塑料、生物基塑料、生物降解塑料、可降解塑料是几个不同的概念。

生物塑料：

生物塑料是一个广义术语，指全部或部分来源于生物质（如植物、微生物）的塑料，或者可生物降解的塑料，或者两者兼具的塑料。

图片来源：欧洲生物塑料协会

 

特点:

原料: 可能来源于可再生资源（如玉米、甘蔗）或石油。

降解性: 部分生物塑料可生物降解，部分不可降解。

范围: 包括生物基塑料和生物降解塑料。

例子: 聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。

 

PLA

 

PHA

生物基塑料是从原材料来源角度提出的概念，而生物降解塑料主要是从塑料废弃后对环境的消纳性能角度提出的概念。依据原材料的来源和生物可降解性能不同，生物塑料可分为3类。

 

• 全生物质来源及部分生物质来源

  如将玉米淀粉转化为生物乙醇，再进行加工所得的基于生物乙醇的聚乙烯(PE), 以及部分基于生物乙醇的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，都属于生物基生物塑料。

但该材料的价格较高，限制了其在市场中的应用；因此，其价格低廉、可降解的淀粉与PBAT共混就是最好的选择。

• 生物质来源且可生物降解

  如热塑性淀粉(来源于淀粉，在助剂等作用下使其具有热塑性)、聚乳酸(PLA，由玉米淀粉降解为乳酸，再经过聚合而成)、乙酸纤维素(原料来源于植物纤维素，通过羟基乙酰化而制成)等，既属于生物基塑料，又属于生物降解塑料。

• 来源石油基，但可生物降解

  如聚丁二酸丁二醇酯(PBS，由丁二酸和丁二醇聚合而成)、聚己内酯(PCL，由6-羟基己酸缩合而成)，属于生物降解塑料。由此可见，生物基塑料不一定能生物分解，而生物降解塑料也不一定是生物基塑料；生物塑料不只是一种单一的材料，它们是由一系列具有不同性能和用途的材料所组成的。

PLA是由淀粉水解成葡萄糖，所得的葡萄糖经过发酵得到乳酸，再由乳酸聚合而成得到的树脂类材料。PLA经过加工成型可得到各种制品，这些制品废弃后通过回收、堆肥可完全生物降解为水和二氧化碳，经过光合作用又回到谷物中。

PLA生态循环的示意图

PLA的特性包括：较高的透明度、光泽性和透气性，高模量，完全折叠性和缠结保持力，低温热封性和易开性，柔软性等，可替代PS、PP、ABS等石化塑料。

通过熔融挤出、注塑、吹塑、发泡及真空成型等不同的加工方式，可将PLA制备成各种形状的产品，如食品容器(瓶子、托盘等)、薄膜、热收缩包装、透气包装、保香性包装、购物袋、垃圾袋等，主要用于食品包装领域。例如，市场上很多糖果包装都采用PLA包装薄膜。这种包装薄膜的外观和使用性能与传统糖果包装薄膜相近，具有高透明性，还具有优异的阻隔性，能更好地保留糖果的香味。

PLA还被应用在短货架期食品的包装上，如冰淇淋、沙拉等；PLA的复合材料也被用于瓶装水、果汁和酸奶的包装中，这些容器已达到了德国和欧盟的相关标准比引。

抗菌药和PLA二者混合后所制备的薄膜用于食品接触包装，能起到较好的抗菌效果；并且与传统的石油基聚合物(不降解)载体相比较，PLA具有显著的环境保护效果。

PLA作为药物载体也是被FDA批准用于医疗用途的少数聚合物之一。在PLA中加入稳定剂、增塑剂和抗水解剂，采用普通塑料加工设备就可制备出适用于药用泡罩包装的片材，将该法应用于片剂泡罩包装，实现了低温泡罩加工，并达到环保的效果。

PHA是许多微生物在体内合成的一类生物聚酯颗粒。在某些条件下，微生物体内合成的PHA含量可达到细胞干重的90％。

PHA因具有良好的生物相容性而成为人们关注的焦点。然而，由于其力学性能差、生产成本高、功能有限，在材料、能源、生物医学等方面的应用受到较大限制。近年来，通过生物合成和化学改性方法合成的PHA共聚物可大大降低生产成本，提高其机械性能和物理化学性能，改性后的PHA共聚物在生物医学领域具有较广泛的应用前景。

PHB是绿色包装的优先选择材料之一，广泛用于制备诸如剃刀、器具、高尔夫球座、鱼饵、尿布、妇女卫生用品和化妆品等产品的包装。

PBS是一种结晶度较高的聚酯，外观呈乳白色，无嗅无味，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，易被自然降解为二氧化碳和水；具有良好的力学性能，其力学强度与PP、PE等通用塑料相近，可适应注塑、挤出、吹膜和层压等制备工艺；同时，也可与碳酸钙、淀粉等填充物共混，从而降低成本。

PBS在正常贮存和使用中性能较稳定，只有在堆肥化情况下才能被微生物分解，增加了耐用性。

PBS具有比PLA、PHA更出色的耐热性能，热变形温度接近100℃，改性后可超过100℃，足可满足日常用品的耐热需求。

PBS用途非常广泛，可用于包装(包括食品、化妆品、药品等产品的外包装)、餐具、一次性医疗用品、农用薄膜等。近年来PBS在组织工程、药物缓释载体、医用塑料(一次性注射器、血液试管和医用导管等)等领域已经开展了广泛研究。采用PBS制成的给药系统，可通过调节PBS的降解速度来控制药物释放速率，提高药物疗效。

生物降解塑料：

生物降解塑料是指在特定环境条件下（如微生物、湿度、温度）能够被微生物分解为水、二氧化碳（或甲烷）和生物质的塑料。

例子: 聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚己内酯（PCL）。

PBAT

PBAT 是一种由己二酸（AA）、对苯二甲酸（PTA）和丁二醇（BDO）共聚而成的脂肪族-芳香族共聚酯。它兼具脂肪族聚酯的降解性和芳香族聚酯的力学性能。良好的力学性能和降解性能，可与PLA等材料共混，改善PLA的脆性。

主要应用于包装：可降解塑料袋、食品包装膜、快递袋；农业：农用薄膜、地膜；一次性用品：餐具、杯子、吸管；纺织：可降解纤维等领域。随着“禁塑令”的推广，PBAT在可降解包装和农用薄膜领域的市场需求快速增长。中国是全球PBAT的主要生产国。

聚己内酯（PCL）

PCL 是一种由ε-己内酯开环聚合而成的脂肪族聚酯，具有优异的生物相容性和生物降解性。具有优异的低温韧性，对人体无毒，适合医疗领域应用。可通过注塑、挤出、3D打印等方法加工。

在医疗和3D打印领域具有独特优势，但成本较高，限制了其大规模应用。

 可降解塑料：

可降解塑料是一个更广泛的概念，指在特定条件下能够发生化学或物理分解的塑料，但不一定通过生物降解。

例子: 光降解聚乙烯（PE）、氧化降解塑料。

常见的生物塑料、生物基塑料和生物降解塑料类型及其应用领域

环保材料的崛起为塑料行业的可持续发展带来了新的希望。在政策、技术和市场需求的推动下，未来塑料行业将朝着更加绿色、环保的方向迈进。对于企业而言，抓住这一趋势，不仅是对社会和环境的责任，也将是占据未来市场的关键。

来源：《生物塑料在食品药品包装中的应用与展望》、网络等

原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：一文带你分清！到底什么是生物塑料、生物基塑料、生物降解塑料...