國(guó)內(nèi)外可降解塑料的現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景

1、國(guó)內(nèi)外可降解塑料的現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景成 鋼(上海石化股份公司塑料部, 200540)塑料是生產(chǎn)和生活中不可缺少的合成材料, 隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng), 研究廢棄塑料的回收途徑, 開(kāi)發(fā)降解塑料, 解決日益惡化的環(huán)境污染是當(dāng)今高分子材料領(lǐng)域重要的研究課題。 介紹可降解塑料的分類(lèi), 國(guó)內(nèi)外 降解塑料的研究現(xiàn)狀及降解塑料的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞: 降解塑料 分類(lèi) 現(xiàn)狀 應(yīng)用前景塑料是生產(chǎn)和生活中不可少的合成材料。 目 前全世界每

2、年生產(chǎn)約 120 M t, 用后廢棄的量大約 是生產(chǎn)量的 50%～ 60% 。在我國(guó)城市垃圾中塑料 廢品約占 7% , 有的地區(qū)高達(dá) 15% , 這些廢塑料不 易降解, 危及人們的生存環(huán)境, 以至于形成 20 世 紀(jì)以來(lái)最大的公害之一。 針對(duì)這一問(wèn)題, 一些國(guó)家 采 取 的 對(duì) 策 是 實(shí) 施 3R 工 程, 即 減 少 使 用 ( R edu c t io n )、 重 復(fù) 使

3、 用 ( R eu se ) 和 回 收 循 環(huán) (R ecyc le)。 但是在一些回收困難、 不宜回收或回 收后需要追加很大能量的塑料應(yīng)用領(lǐng)域 ( 如食品 包裝、 衛(wèi)生用品等) , 3R 工程的實(shí)施有很大困難, 因此, 可降解塑料就成了當(dāng)今廣大塑料工作者研 究的重點(diǎn)領(lǐng)域。 本文概述了國(guó)內(nèi)外可降解塑料的 現(xiàn)狀, 并對(duì)其應(yīng)用前景作了展望。反應(yīng)而分解的塑料。 光降解塑料制備方法大致有 兩種: 一是在高分子材料中添

4、加光敏感劑, 由光敏 感劑吸收光能后, 所產(chǎn)生的自由基, 促使高分子材 料發(fā)生氧化作用后達(dá)到劣化的目的。 另一種方法 是利用共聚方式, 將適當(dāng)?shù)墓饷舾袆?dǎo)入高分子 結(jié)構(gòu)內(nèi)賦予材料光降解的特性。感光性官能基引入型光分解性塑料, 現(xiàn)在已知的有乙烯2 CO 共聚物、 乙烯酮2乙烯共聚物、 熱塑性 1, 22聚丁二烯、 聚環(huán)氧異丁烷等, 這些塑料的分解速度隨季節(jié)而異。 感光性試劑添加在光分 解性塑料中, 分別有添加三重項(xiàng)光增感劑的聚合

5、物和添加金屬化合物的聚合物。 1 . 2 生物降解塑料生物降解塑料是由土壤中微生物能分解的塑 料, 借助于細(xì)菌或其水解酵素將材料分解為二氧 化碳、 水、 蜂巢狀多孔材質(zhì)和鹽類(lèi)。 制備方法有三種: 一是微生物生產(chǎn)方法, 生產(chǎn)微生物高分子; 二 是天然高分子 ( 植物或動(dòng)物天然高分子) 生產(chǎn)方 法; 三是合成高分子 (化學(xué)合成高分子) 生產(chǎn)方法。降解塑料的分類(lèi) 1降解塑料是一類(lèi)在使用期間具有優(yōu)異的使用性能, 而使用后又能迅速降解而

6、進(jìn)入自然界的碳 循環(huán), 不再對(duì)所使用環(huán)境造成污染的高分子材料。 它可分為光降解塑料、 生物降解塑料、 生物和光雙 降解塑料。1 . 1 光降解塑料光降解塑料就是靠吸收太陽(yáng)光、 引起光化學(xué)2 國(guó)外降解塑料的現(xiàn)狀本文于 2000 2 06 2 07 收到。金 山 油 化 纖 ·46· 2000國(guó)內(nèi)降解塑料的現(xiàn)況 四川聯(lián)大的高分子材料研究中心采用 5 種淀粉改性劑 ( 即含乙烯基硅烷物質(zhì)、 淀粉酶、 多甲

7、基 硅烷、 O P 乳化劑類(lèi)、 磷酸酯類(lèi)化合物) 對(duì)淀粉進(jìn)行改性。研究了改性淀粉與 P E 的相容性、 熱性能和力學(xué)性能, 得到的改性淀粉與 P E 的相容性都 有不同程度的改進(jìn), 其中以乙烯基硅烷物質(zhì)更為明顯。 中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)所對(duì)新型可生物降解高分子材料聚酰胺及其共聚物進(jìn)行了研究, 該 類(lèi)聚酰胺及其共聚物具有良好的可生物降解性,根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同, 實(shí)現(xiàn)降解周期可調(diào)節(jié)和控制, 降 解后對(duì)環(huán)境無(wú)毒并可生物吸收。3我國(guó)光降解塑

8、料的研究始于 70 年代, 80 年代末開(kāi)始對(duì)淀粉填充型生物降解塑料進(jìn)行研究。90 年代國(guó)家把 “可降解塑料地膜” 列入 “八五” 、 “九五” 重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目, 從中央到地方、 大專(zhuān)院 校、 科研單位、 企業(yè)等上百家單位進(jìn)入了降解塑料 開(kāi)發(fā)的行列。 主要可歸納為以下幾方面的工作。311 可控光降解塑料國(guó)內(nèi)有些研究單位和廠家在此方面作了大量 的研究開(kāi)發(fā)工作, 并能生產(chǎn)一定量的可控光降解地膜。 這種地膜以L D P E

9、或L D P E / L L D P E 樹(shù)脂 為主要原料, 加入一定比例的光降解劑 ( 即光敏劑) 和壽命調(diào)節(jié)劑, 或加入含有這些組份的光降解 母料, 經(jīng)混合、 擠出吹塑制成。 它的特點(diǎn)是: ① 在陽(yáng)光照射下, 經(jīng)過(guò)一個(gè)生產(chǎn)季節(jié)覆蓋應(yīng)用后, 可自行光分解, 分解后的小殘?bào)w, 可被土壤中的微生物 繼續(xù)分解。 ② 使用壽命可以控制, 根據(jù)不同地區(qū) 和不同作物的要求, 通過(guò)配方設(shè)計(jì), 調(diào)節(jié)、 控制其 有效試用期。 ③

10、 節(jié)省回收舊地膜的用工, 并為解決殘膜對(duì)土壤和環(huán)境的污染, 提供了一條可靠技術(shù)途徑。 通常光敏劑的主要種類(lèi)包括: 金屬鹽類(lèi);二茂鐵衍生物類(lèi); 羥酸鹽類(lèi); 烷基硫代氨基甲酸鐵 類(lèi)。312 生物降解塑料目前國(guó)內(nèi)有些單位在淀粉降解塑料方面進(jìn)行 了開(kāi)拓應(yīng)用研究, 使淀粉降解樹(shù)脂中淀粉添加量達(dá)到 30%～ 40% , 其相容劑 EA A 2乙烯丙烯酸共 聚物的含量達(dá)到最低水平, 且其樹(shù)脂在未加添加物和 P E 的條件下可以吹制

11、成薄膜, 其強(qiáng)度能達(dá) 到 P E 標(biāo)準(zhǔn)。這類(lèi)地膜如淀粉/ 聚乙烯地膜、 淀粉/聚乙烯醇薄膜等產(chǎn)品在覆蓋使用后, 經(jīng)細(xì)菌或其它微生物吞噬、 會(huì)解體, 變成微孔結(jié)構(gòu)和碎片, 再 進(jìn)一步氧化降解, 最終被土壤微生物吸收。313 其它降解塑料可控光生物降解塑料。 天津大學(xué)、 北京高分子 材料科技開(kāi)發(fā)公司在聚乙烯樹(shù)脂中, 加入一定比 例的光生物降解母料 ( 該母料由經(jīng)超微化處理和表面處理的淀粉和光敏劑等組合, 再混入一定量的聚乙烯樹(shù)

12、脂制得, 淀粉含量可達(dá) 70% ) , 經(jīng)混 合、 擠出吹塑生產(chǎn)可控光生物降解地膜。降解塑料的應(yīng)用前景 4降解塑料主要應(yīng)用在包裝材料, 這些材料大 多是短期性和一次性的。 就生物降解塑料而言, 美 國(guó)主要用于垃圾袋、 購(gòu)物袋、 醫(yī)藥用材; 西歐主要 用于垃圾袋、 購(gòu)物袋; 日本用于農(nóng)膜、 帶、 刮胡刀、 高爾夫球。 就光降解塑料而言, 美國(guó)用于農(nóng)膜、 垃 圾袋; 以色列用于農(nóng)膜、 帶; 西歐用于垃圾袋、 購(gòu)物 袋、 農(nóng)膜、

13、 包裝材料; 日本用于農(nóng)膜、 帶、 包覆肥料、 購(gòu)物袋。 隨著降解塑料的不斷開(kāi)發(fā)研究和它們的重要性不斷被人們認(rèn)識(shí), 無(wú)論在國(guó)外還是國(guó)內(nèi), 可 降解材料在很多領(lǐng)域都得到了應(yīng)用, 見(jiàn)表 2。表 2 可降解塑料的應(yīng)用領(lǐng)域類(lèi) 型 應(yīng)用領(lǐng)域一次性用品 快餐盒護(hù)理用品 尿布購(gòu)物袋 垃圾袋容器 高爾夫球用品地膜 防水材料 漁網(wǎng)等日常用品體育休閑品農(nóng)、 林、 水產(chǎn)用品圖 1 表明了世界整個(gè)塑料的消耗量, 據(jù)預(yù)測(cè) 到 2000 年可降解聚

14、合物的耗量將成倍提高, 約占 整個(gè)塑料消耗量的 2% , 即可降解聚合物的耗量 在 2000 年可達(dá)到 4 ～ 5 M t 左右, 其中美國(guó)將達(dá)到0 . 9 M t, 日本將達(dá)到 0 . 2 M t。 我國(guó)目前的生產(chǎn)能© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.