维度网讯,弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所(Fraunhofer Institute for Microstructure of Materials and Systems, IMWS)与DEUREX AG合作,开发出一类可完全生物降解的新型生物塑料,可作为现有塑料应用的即用型(drop-in)解决方案。该成果出自WIR!联盟“BioZ – 来自蔡茨和中德的生物基创新”项目,BioZ同时作为TransBIB元网络内的能力中心运行。TransBIB连接工业生物经济领域的企业、研究机构和创新中心,旨在加快生物基技术向工业应用的转移。

项目核心是开发生物基、蜡基性能改性剂(biomers),用于替代目前行业中使用的石化基改性剂。这类蜡可生物降解,并能从可再生原料实现工业规模生产。研究目标是在聚合物材料中部分或全部替代石化性能改性剂,同时开发面向生物基包装应用的新配方。果蔬包装网所用塑料化合物是重点应用方向之一,项目尝试用工程生物聚合物部分或完全取代传统聚合物,同时不损失加工性和产品性能。
这种方法的特色在于高度可变性。通过使用生物基改性剂,研究人员可以定向调节聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等生物聚合物的加工性能,既能提升粘度也能降低粘度。额外填料(如色料)的分散性得到改善,而且整个体系的生物降解性不受影响。目前尚无已知的、基于可再生原料的可比平台技术。
市面上多数改性剂以石化蜡或接枝共聚物为基础,对可生物降解应用的适用性有限。新方法在设计上考虑了与现有工业流程的兼容性,生物基改性剂可在现役设备上直接加工,为现有塑料体系的可持续转型提供了一条较为直接的路径。
该开发的技术路线是:先通过氧化降解来源于甘蔗渣的生物基原料,定向调整分子量;再进行反应性基团的化学改性,以专门影响改性剂与PBS基体材料的相互作用。所得蜡通过批式和连续熔融混合工艺掺入生物聚合物,随后由项目合作方分析微观结构与材料性能。
研究验证了从实验室规模到中试规模的放大可能性:采用双螺杆挤出机连续熔融混合,处理量从实验室的约1千克/小时提升至中试的约10千克/小时。后续在工业规模上,所开发配方成功加工成吹塑薄膜,并用于制备包装网条带。实验数据表明,生物基蜡的掺入可以显著影响PBS的流变学和力学性能——即使仅添加1.5%的比例,也会明显改变材料的流动行为、刚度与强度。
该项目的成果展示了生物基创新从实验室进入工业应用的实际路径。材料开发、工艺放大和工业落地之间的衔接,正需要像TransBIB这类转移网络提供支撑。BioZ Waxes项目的经验显示,生物基创新的成功转移不只是材料开发本身,还依赖合适的应用合作伙伴、放大基础设施以及覆盖整个价值链的专业知识。TransBIB通过连接现有创新中心并促进研究机构与工业界之间的交流,并提供多种数字工具,帮助加速成果在放大成功后的工业转化。









