乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂(Ethylene Vinyl acetateResin,簡稱EVA 樹脂)是繼高密度聚乙烯(HDPE) ,低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)之后的第四大乙烯系列聚合物。
它由乙烯和醋酸乙烯(VA)兩種單體經(jīng)共聚反應(yīng)而得,分子式為(C2H4)x.(C4H6O2)y,CAS 號為24937-78-8。EVA 樹脂的VA 含量在50%~40%之間,其熔體流動速率范圍為0.3~400g/10min。由于EVA 樹脂的分子鏈上引入了醋酸乙烯單體,從而降低了結(jié)晶度,提高了柔韌性、耐沖擊性、填料相溶性和熱密封性,并具有較好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂(ESCR)性,良好的光學(xué)性能、耐低溫性及無毒的特性,被廣泛應(yīng)用于發(fā)泡材料,功能棚膜、包裝膜、注塑制品、吹塑制品、泡沫注塑制品、調(diào)和劑以及勃合劑、電線電纜,光伏電池封裝膠膜以及熱熔膠等領(lǐng)域。此外,EVA 樹脂還可用作其它樹脂的改性原料,近年來國內(nèi)外市場對EVA 樹脂的需求增速迅猛,發(fā)展前景廣闊。
EVA是廣泛用于發(fā)泡鞋材、功能性棚膜、包裝模、熱熔膠、電線電纜及玩具等領(lǐng)域。下面我們來看下它的具體應(yīng)用:
1、乙酸乙烯含量在5%以下的EVA,其主要產(chǎn)品是薄膜、電線電纜、LDPE改性劑、膠粘劑等;
2、乙酸乙烯含量在5%~10% 的EVA產(chǎn)品為彈性薄膜等;
3、乙酸乙烯含量在20~28%的EVA,主要用于熱熔粘合劑和涂層制品;
具體如下圖所示:
經(jīng)過近50 年的發(fā)展和進步,目前,國內(nèi)外成熟的EVA 的生產(chǎn)技術(shù)主要有四種:即高壓連續(xù)本體聚合法、中壓懸浮聚合法、溶液聚合法及乳液聚合
法。其中,溶液聚合和乳液聚合工藝應(yīng)用較少,大多數(shù)企業(yè)采用高壓連續(xù)本體法聚合工藝,乙酸乙烯(VA)含量一般為5%~40%。
高壓連續(xù)本體法聚合工藝通常采用高壓釜式反應(yīng)器或管式反應(yīng)器,釜式法聚合工藝可生產(chǎn)VA含量小于40%的EVA,其單程轉(zhuǎn)化率為10%~20%。管式法聚合工藝,可生產(chǎn)VA 含量小于30%的EVA產(chǎn)品,其單程轉(zhuǎn)化率為25%~35%。由于VA 在高溫、高壓下的聚合反應(yīng)性與乙烯基本相同,因此,采用高壓釜反應(yīng)器和管式反應(yīng)器生產(chǎn)的EVA 產(chǎn)品之間的差別類似于用這兩種工藝生產(chǎn)的LDPE 的差別。即用高壓釜反應(yīng)器生產(chǎn)的EVA 同用管式反應(yīng)器生產(chǎn)的EVA 相比具有一個較寬的相對分子質(zhì)量分布、較窄的支鏈分布、較高的長支鏈度和較復(fù)雜的長支鏈結(jié)構(gòu)。管式法生產(chǎn)技術(shù)與釜式法生產(chǎn)技術(shù)的對比見下表。
基于以上,EVA及其相關(guān)制品在我國國民經(jīng)濟的各個細分領(lǐng)域都有著很多的應(yīng)用,EVA樹脂用途很廣。一般情況下,乙酸乙烯含量在5%以下的EVA,其主要產(chǎn)品是薄膜、電線電纜、LDPE改性劑、膠粘劑等;乙酸乙烯含量在5%~10%的EVA產(chǎn)品為彈性薄膜等;乙酸乙烯含量在20~28%的EVA,主要用于熱熔粘合劑和涂層制品;乙酸乙烯含量在5%~45%,主要產(chǎn)品為薄膜(包括農(nóng)用薄膜)和片材,注塑、模塑制品,發(fā)泡制品,熱熔粘合劑等。
(1)薄膜、薄片及層合制品:具有密封性、粘合性、柔軟性、強韌性、緊縮性,適合彈性包裝薄膜,熱收縮薄膜,農(nóng)用薄膜,食品包裝薄膜,層合薄膜,可以用于做聚烯烴層壓薄膜的中間層。
(2)一般用品:具有柔韌性,抗環(huán)境應(yīng)力開裂性,耐氣候性好的優(yōu)點,適合工業(yè)用材料有電力電線絕緣皮包,家用電器配件,窗密封材料等。
(3)日用雜貨類有運動用品,玩具、坐墊、束帶、密封容器蓋、EVA橡膠足球等。
(4)汽車配件有避震器、擋泥板、車內(nèi)外裝飾配件等。
(5)發(fā)泡制品:加壓發(fā)泡有泡沫塑料拖鞋、涼鞋、建筑材料等。注塑發(fā)泡有各種工業(yè)零部件,女用鞋底,熱熔粘合劑等。
乙烯-醋酸乙烯共聚物的的成型加工
EVA可注塑、擠塑、吹塑、壓延、滾塑真空熱成型、發(fā)泡、涂覆、熱封,焊接等成型加工。
2019年11月22日,在北京舉辦的2019中國工業(yè)產(chǎn)品生態(tài)(綠色)設(shè)計與綠色制造年會上,國家發(fā)改委資源節(jié)約和環(huán)境保護司司長任樹本透露,“發(fā)改委將發(fā)布新的‘限塑令’,同時研究包裝綠色化?!毕⒁怀觯黄瑖W然,一時間,國內(nèi)塑料與包裝相關(guān)產(chǎn)業(yè)熱議不斷。
2020年1月19日國家發(fā)展改革委及生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于進一步加強塑料污染治理的意見》(下文中簡稱為《意見》),這是自2008年首次提出全國范圍內(nèi)的限塑令之后12年又一次重提限塑,因此業(yè)內(nèi)人士多稱此次《意見》為新版限塑令。新版限塑令與以往最大的不同,就是第一次明確提出了禁止限制塑料制品的具體要求和既定目標,并把塑料制品這一大類正式作為禁止、限制的主體,同時對其中所包含的各種塑料制品均提出了詳細的要求,從不同地區(qū)、不同行業(yè)、不同品種三個層面,對塑料制品的生產(chǎn)、銷售、使用都做了更為細致的劃定,層層推進,環(huán)環(huán)相扣,既考慮到了當(dāng)前現(xiàn)狀,也彰顯了執(zhí)行政策的決心。很多業(yè)內(nèi)認為,這是以往限塑令的升級版,稱之為”禁塑令”。禁塑令的出臺,無疑是對目前全EVA行業(yè)限塑舉措的鞏固、增強,這對EVA領(lǐng)域的各類應(yīng)用也造成了很大的沖擊。
那么,對于EVA制品而言,是選擇各類替代品,還是基于EVA制品本身進行降解升級,替代的話,成本總體較高,性能也難以保證,尤其是在特殊領(lǐng)域的領(lǐng)域,很難以全生物降解類的PLA,PBAT等來替代EVA的應(yīng)用。
因此,基于總成本的考慮,如何以EVA本身來進行升級降解,將不可降解的EVA升級為可降解的EVA,從而延伸EVA的產(chǎn)業(yè)綠色化提供一種新的技術(shù)思維。
洛陽綠之匯塑料降解科技有限公司推出的AdmPro@厭氧微生物降解技術(shù)為EVA制品的降解升級提供了一種新的技術(shù)思維和可能性。
AdmPro?厭氧生物降解母粒是一種有機添加劑,由傳統(tǒng)塑料注入?yún)捬跤袡C助劑制成,該助劑通過有細菌引起的化學(xué)活動把塑料引入生物降解階段,最后只留下自然氣體和生物能量。添加AdmPro?厭氧生物降解母粒后塑料能夠通過厭氧消化在垃圾堆填區(qū)里進行生物降解,支持海洋降解。
AdmPro?厭氧生物降解母粒通過一系列的化學(xué)和生物程序把塑料引進生物降解的厭氧環(huán)境里(該程序稱為生物同化)。允許微生物制造一種生物膜結(jié)構(gòu)來滲透塑料。該生物膜只要無氧/厭氧的情況下形成,即垃圾填埋場和深海環(huán)境中;同時有助于擴大分子結(jié)構(gòu),為微生物制造更大空間并在聚合物鏈上發(fā)出吸引其它微生物的化學(xué)信號來進食塑料,提升了生物降解速率。
大自然中的厭氧降解時刻在發(fā)生,因為過程是相對緩慢的過程所以不容易被察覺,但是,添加了AdmPro? 厭氧生降解物母粒的固體有機物EVA塑料可以大大加快該過程,它讓EVA塑料以更高的速率完成了生物降解過程。讓塑料制品僅產(chǎn)生二氧化碳、沼氣(甲烷)和腐殖質(zhì)(有機質(zhì)),這與有機質(zhì)相同的生物過程和殘留物是相同的。其降解實現(xiàn)過程包括如下:
有氧階段 –在此階段,酶和分解化學(xué)物質(zhì)充當(dāng)覆蓋EVA塑料的生物膜的催化劑。在這段時間內(nèi),好氧微生物逐漸形成,垃圾中的水分不斷積聚。標準EVA塑料的吸濕能力相對較小,但AdmPro? 厭氧生降解物母粒會導(dǎo)致進一步溶脹,從而削弱聚合物鍵。這為微生物生長創(chuàng)造了分子空間,這開始了需氧降解過程,在此過程中,氧氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳。
厭氧,非甲烷化階段 –氧濃度充分降低后,開始進行厭氧過程。在初始階段(水解),微生物菌落會吞噬顆粒,并通過酶促過程將大分子聚合物還原為更簡單的單體。AdmPro? 厭氧生降解物母粒導(dǎo)致EVA聚合物鏈的額外溶脹和張開,并增加了群體感應(yīng)。這進一步激發(fā)了微生物以增加其定殖和聚合物鏈的消耗。隨著時間的流逝,發(fā)生酸發(fā)生,其中簡單的單體被轉(zhuǎn)化為脂肪酸。在此階段,二氧化碳的產(chǎn)生迅速發(fā)生。
厭氧,產(chǎn)甲烷的非穩(wěn)態(tài) -微生物菌落繼續(xù)生長,吞噬了EVA聚合物鏈并創(chuàng)造了越來越大的分子空間。在該階段,發(fā)生產(chǎn)乙酸,將脂肪酸轉(zhuǎn)化為乙酸,二氧化碳和氫。隨著這一過程的繼續(xù),CO2速率下降,制氫最終停止。
厭氧,產(chǎn)甲烷的穩(wěn)態(tài)階段 –分解的最后階段涉及產(chǎn)甲烷。隨著微生物菌落繼續(xù)吞噬掉EVA聚合物的其余表面,乙酸鹽轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳,并消耗了氫氣。這個過程一直持續(xù)到剩下的元素是腐殖質(zhì)為止。這種高營養(yǎng)的土壤為微生物創(chuàng)造并改善了環(huán)境,并增強了分解的最終階段。
其使用及產(chǎn)物如下圖所示:
通過國際知名檢測機構(gòu)-天祥集團的檢測發(fā)現(xiàn),洛陽綠之匯塑料降解科技有限公司推出的AdmPro@厭氧微生物降解技術(shù)對EVA制品的降解具有很好的效果。如下圖所示:
通過檢測該EVA FOAM樣品發(fā)現(xiàn), 925天后,試驗樣本生物降解水平為86.5%。
基于此,在EVA塑料制品降解技術(shù)升級方面,洛陽綠之匯塑料降解科技有限公司推出的AdmPro@厭氧微生物降解技術(shù):厭氧微生物降解母粒可以添加到各類EVA制品的原料中,實現(xiàn)全生物降解,其不改變原有EVA塑料制品的設(shè)備和工藝,是當(dāng)前EVA塑料制品綠色化中較為可靠的降解升級技術(shù)。