低能电子束(EB)作为一类电离辐射源,由于具有的显著优势,它在高分子材料加工改性领域已受到了越来越多的关注。相比于γ射线辐射源,低能电子束的穿透深度可控,辐射剂量可在很宽的范围内调整;容易实现辐射屏蔽、设备小、占用空间小;容易实现稳定辐射剂量,以及稳定快速的连续化工业生产;不存在放射源的逐渐衰减和放射源使用后的严格回收处理等问题。相比于紫外光辐射源,低能电子束的能量利用率高,可控性好,节能;可改性高分子材料种类广泛;无需光引发剂,环保;室温反应等。
我们以廉价原料和简便方法合成具有良好成膜性的相对低分子量聚乳酸-聚乙二醇共聚物(PLEG),在交联剂存在条件下,采用低能电子束辐照交联低分子量共聚物。所获得的聚乳酸交联树脂,具有突出的力学性能,而且研究结果表明,通过辐射剂量的调整可对PLEG的性能进行有效控制。该方法有效克服了聚乳酸直接缩聚法或丙交酯开环聚合法,设备投资巨大、大规模工业生产能耗大、产能难以提高的缺点。
主要技术指标:
(1) 热性能:玻璃化转变温度>30 oC
(2) 力学性能:拉伸强度25-50 (MPa); 断裂伸长率 10-80%。
(3) 降解性:在PBS缓冲溶液中放置960h,质量减少率20-60% (通过辐照剂量控制)
成果目前应用情况:拟在高分子膜材应用领域作探索性的推广,部分替代PE,PP等不可降解的通用塑料。
应用领域及市场需求分析:
首先应用于高分子膜材领域,部分替代不可降解的PE膜的应用,如农用薄膜。
农用薄膜是我国塑料工业中最重要的部分,是现代化农业发展中生重要的生产资料,农用塑料在现代农业科学技术中起着越来越重要的作用。中国农用薄膜产量居世界首位,是其他所有国家总和的1.6倍。据不完全统计,目前全行业已拥有大小规模不等的农膜生产企业近千家,生产能力200万吨以上,实际年产量超过100万吨,其中年生产能力超过万吨的约60家。大型骨干企业约30家,其生产能力和年产量均占全国总量的60%,棚膜的耗用量已达70万吨,地膜年销量45万吨,农地膜覆盖面积在2.2亿亩以上,农地膜实际消费量已经超过110万吨。
随着农膜行业的发展和企业数量的增加,中国农膜行业的问题亟须解决。据统计,中国近千家农膜生产企业中,小型企业占90%以上,由于小型农膜企业多,对农膜的投入不足,产品的更新换代速度慢,小型农膜企业一直是生产技术含量低、附加值低的产品。另外,作坊式企业生产的劣质农膜低价冲击市场,一些正规企业生产的量大、质好的产品在价格上高于劣质农膜,造成销售不畅,农膜企业无法进行设备更新、技术改造和产品升级,更无力研发生产高附加值、高利润的高档农膜,这些问题都严重影响了农膜行业的健康发展。
农用薄膜不仅是持续繁荣的中国农业也是世界各先进国家的支柱产业之一。对于世界上13亿人口、7亿多农民的中国,农用薄膜过去、现在、将来都是建设新农村、发展现代农业不可替代的重要生产资料。“十一五”期间,中国农用薄膜必将进入一个新的发展阶段,朝着高性能化、薄型化和多功能化发展。据农业部全国农技中心副主任张真和预计,至2010年全国园艺设施面积将增加到4500万亩,功能性棚膜的比重占棚膜年销量40%以上;地膜覆盖栽培面积将扩大到3.1亿亩以上,预计到2030年,中国园艺设施栽培面积有望增加到5000万亩,功能性棚膜比重有望增加到70%。可见,中国农膜市场潜力巨大,农膜行业的发展前景十分广阔。
当前全国农地膜实际年消费量约120万吨,且我国对于农地膜的需求会持续增加,专家预计2010年将达到270万吨,我国塑料薄膜的市场前景十分广阔。
2003年,中高档农地膜在农地膜消费中仅占2%;此后我国中高档农地膜的需求快速增长,2007年在农地膜消费中的比例首次突破20%。随着农民生产积极性的空前高涨和对农业生产投入的增加,以及农业技术水平和农民素质的提高,普通膜除了一些简单的应用外,用量将会越来越少,以低价占据市场一席之地的再生塑料农地膜也将淡出市场。
目前我国农作物耕种农地膜覆盖率逐年提升,各地区棉花农地膜覆盖率几乎都达到100%,玉米、水稻、小麦、菜瓜等作物的平均农地膜覆盖率也达到了60%~70%,部分地区高于90%。2001年,全国2315个县级行政单位,小麦、玉米、水稻播种总面积76.82*106公顷,按照覆盖率85%计算,全国农地膜年用量为110万吨。有数据显示,2007年仅新疆一自治区,农地膜用量已达46万吨,且有不断提升的趋势。
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