可降解塑料总结

新型材料导论

专业：冶金工程

班级：09455622

学号：09455622

学生姓名：

完成时间：2012年6月8日

可降解塑料

塑料制品因其质轻美观而在人类社会生活中得到广泛应用,其中一次性消费的塑料包装制品更因其使用方便越来越受到人们的喜爱。然而,当它们的使命完成后,因其体积庞大难以腐烂,进行填埋处理时占地多,且使填埋地不稳定;又因其发热量大,当进行焚烧处理时,易损坏焚烧炉,并排出二恶英,有时还可能排放出有害气体;另外,随意丢弃于海洋和山林的塑料包装不仅造成景观污染,还可能导致野生动物误食致死。

如何解决上述问题呢主要有两大对策。一是加强塑料的回收再利用;二是让塑料和其他许多天然材料一样,在人类社会生解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求,在保存期内性能不变,而使用后在自然环境条件下,能降解成对环境无害的物质的塑料。因此,它也被称为可降解塑料。

1可降解塑料的概念

降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存和使用期内性能不变，但在使用期后，却能在自然环境条件下降解成对环境无害物质的塑料。

2可降解塑料的分类和简单介绍

生物降解塑料

生物降解塑料的机理主要由细菌或水解酶将高分子材料分解成CO2,蜂巢状的多孔材料和盐类。一般地说,其降解是由微生物中的酶将高分子量的聚合物分解成分子量小的碎片,然后,进一步被自然界的细菌分解、消化、吸收,生成CO2、H2O等物质。

国内外研究开发的生物降解塑料,一般可分为2种:一是天然高分子型,如淀粉、纤维素、甲壳质等;二是化学合成型,如聚己内酯、聚乳酸、聚3-羟基丁酸酯等。化学合成型降解塑料由于价格昂贵等原因而限制了其应用范围。在天然高分子中,由于淀粉基塑料价格低廉,加工设备简单,降解性能优良而倍受青睐,国内外已有多种商品出售,如加拿大公司、美国Ampacet公司、意大利Ferruzzi公司等。国内长春应用化学研究所、天津大学、四川大学也先后研制开发出淀粉基降解塑料。

光降解塑料

光降解塑料是指该塑料材料于日光照射下发生了裂化分解反应,使材料于日光照射后一段时间内失去机械强度,变成粉末状,有些还可以进一步被微生物分解,进入自然生态循环。

一般光降解塑料的制备方法有2种:一种是在高分子材料中添加光敏剂,由光敏剂吸收光能后(主要是紫外线)产生自由基,然后促使高分子材料发生氧化反应达到裂化的目的。另一种方法是通过共聚等手段将适当的光敏感基团引入高分子结构中,而赋予高分子材料光降解的特性。光降解塑料的研究开发已有20余年的历史,在农业、包装方面应用非常广泛,它的技术较为成熟。

水降解型塑料

这类塑料因具水溶性、热塑加工性和生物降解性,近年来受到极大重视。其代表产品是聚乙烯醇。这一产品可挤塑、纺丝成型,可制得与纸复合高抗油脂的薄膜,适用于包装食品和有机溶剂。由其制得的纤维可代替石棉,抗静电、不吸尘,且易被微生物降解,还可制造农用水溶性薄膜、容器及一次性消费用品等。其废弃物在潮湿土壤中,即可被微生物吞噬,降解为CO2和水。

3可降解塑料的性能特点

a：材料天然、无毒、透气性好；

b：使用任何废弃物处理方式(如：焚化掩埋、回收、堆肥)对环境不会造成任何影响；

c：可取代以石油为基质的传统塑胶材料且有同类传统塑胶制品的物理性能，使用方法相同：d：丢弃后，经堆肥环境及掩埋处理由微生物完全分解。

4可降解塑料的制备方法

可降解聚合物

以聚乳酸为例，聚乳酸是以微生物发酵产物乳酸为单体经过化学合成得到的产品。聚乳酸可以制成力学性能优异的纤维和薄膜。聚氨酯泡沫塑料是用聚醚同异氰酸酯反应制备而成。虽然在聚氨酯的分子结构中，含有胺基甲酸酯这样的容易水解的基团，但是它的水解或生物降解过程仍然是十分缓慢的。近年来，科学家用高分子材料做原料，制成含有多羟基的化合物来代替聚醚制备聚氨酯。这些天然高分子材料直接取自于树皮粉、淀粉或甘蔗渣。这些多羟基的天然原料经某种生物酶处理后，有很好的反应活性。

光降解高分子材料

这种合成型的光降解塑料主要有乙烯一氧化碳的共聚物、乙烯甲基乙烯基酮共聚物和本基乙烯共聚物。另一种方法是在聚合物中加入光增敏性添加剂，如N-N二丁基二硫代氨基甲酸铁、二苯甲酮、乙酰苯酚等，用量为1%~3%。这些光增敏性添加剂会将吸收的光能转移给聚合物分子，使聚合物很容易发生光降解反应。有时为了进一步赋予聚合物具备生物讲解的性能，还可以在聚合物中混入少量淀粉等天然高分子。

5环境保护与可降解塑料使用

我国作为最大的发展中国家,由于科技落后,工业化发展缓慢,前期环保意识淡薄,所以环境污染,特别是不可降解的塑料制品带来的“白色污染”已向我们亮出了一张又一张黄牌。众所周知的发泡塑料快餐盒,因其方便深受大家喜爱,可是铁路沿线、旅游景区、江河湖泊却深受其害。据调查,长江上游非降解塑料漂浮物,流至葛洲坝,造成大量淤积,每天多达百吨;每个城市内河都受到塑料漂浮物的严重污染。而方便人们购物的塑料袋,按我国人均每天一个计算,一年要用掉4380多亿个。一个塑料袋重约8g,总重量是35亿多公斤,而每亩地若含塑料残膜3.9 kg,就会使玉米减产11%~23%,小麦减产9%~16%,且这种污染是很难消除的,塑料物品埋入地下降解约为两千年,燃烧又污染大气。因此,可降解塑料的应用势在必行。

我国降解塑料的开发研究基本与世界同步。我国的降解塑料始于农用地膜,70年代即开始了光降解塑料地膜的研制,1990年前后,出现了淀粉填充于通用塑料的生物降解塑料,同时,在光降解塑料的基础上,开发同时填充淀粉的兼具光降解和生物降解的地膜。目前,各类降解地膜正在发展中,尚处于应用示范推广阶段。而在购物袋、垃圾袋和一次性塑料包装方面,降解塑料的应用和发展越来越成熟。目前,我国已在天津建成最大的降解塑料生产基地。该基地由天津丹海股份公司采用天津大学“八五”科技攻关成果建成,其生产能力为3万吨/天生物降解塑料母料及1万吨/天。这一基地开发的制品以淀粉为主要原料,与聚乙烯混合,其淀粉含量高达75%,产品易降解,且保持塑料原有功能,成本大大低于普通塑料。不仅如此,随着技术的不断进步,降解原料种类也日益增多。由福州兴创轻工机械技术开发有限公司开发的光-生物降解聚丙烯快餐盒生产技术,已通过国家塑料检测中心的“标准”鉴定。利用该技术可生产①以谷壳、玉米秆、稻草等为原料的快餐盒;②光-生物降解聚丙烯快餐盒;

③淀粉型生物降解快餐盒;④添加无机物通用型快餐盒(可焚烧,不会产生二恶英)。此外,武汉大学科技人员以魔芋为原料,经过生物改性制成低成本全降解薄膜,这种薄膜厚度仅在mm~0.02 mm,其抗拉强度、韧性、透明度等性能都可以与同样厚度的塑料薄膜相比,其保温、保湿性能还优于塑料薄膜,这项技术目前已通过鉴定。

随着人们环保意识的不断增强,可降解塑料已越来越被重视,我国大部分城市已明令规定必须使用降解塑料制品。随着技术的提高,生产的扩大,使得可降解塑料的使用也日益广泛。目前,降解塑料的用途主要有2个领域:一是原来使用普通塑料的领域。在这些领域,使用或消费后的兼制品难于收集回收,并对环境造成危害,如农用地膜、保水材料、购物袋、垃圾袋和一次性塑料包装等。二是以塑料代替其他材料的领域。在这些领域使用降解塑料可带来方便,如手术缝合线和骨折固定材料、热带雨林苗木固定材料等。经过多年研究开发,降解塑料,一种治理塑料废弃物的全新技术途径,已取得令人满意的进展。据权威部门统计,1992年我国地膜用量为210 kt,包装材料为240 kt,而2000年地膜和包装材料用量分别增至300 kt和400 kt。

6可降解塑料推广使存在的问题

目前尽管有关降解塑料的研究和报道较多，但许多具体问题不能解决，推广异常困难，前景不容乐观。原因是:";可降解塑料袋色泽暗淡发黄，透明度低，给人一种不够清洁和难看之感，用起来不放心。另外可降解塑料袋承重能力低，不能满足顾客多装东西和反复使用的要求，价格偏高，降解塑料比同类现行塑料产品的价格高15%以上，其中能完全降解的高4-8倍。而我国在铁路上推广的降解聚丙烯快餐盒比原用的聚苯乙烯泡沫快餐盒高50-80%。至于农地膜，目前现行塑料地膜已有多种超薄地膜，规格可薄至-0.008mm，因此每亩只需覆盖1-2Kg，而淀粉由于分子粒径较大及有关工艺问题，所制成的地膜厚度一般在0.02mm以上，每亩覆盖量比现行塑料膜多几倍，造成使用成本偏高，难以为广大农民接受。国内外公布的各种品牌淀粉塑料力学性能一般可以和同类应用的现行塑料相比，但其使用性能往往不如人意，其主要缺点之一是凡含淀粉的降解塑料耐水性都不好，湿强度差，一遇水

则力学性能大降，而耐水性恰恰是现行塑料在使用过程中表现的优点。此外，在经济性上，降解塑料制品生产中，往往需加入如降解剂、稳定剂、增塑剂、加工助剂、着色剂等不同的添加剂。这些添加剂随塑料降解过程而渐渐释放于自然环境中，对环境是否造成影响以及在降解过程中的生成物和残留物对环境的影响或潜在影响，尚缺乏深入持久的跟踪研究。另外降解塑料的应用研究与产品研发不同步，实践上对应用跟踪研究也不够重视，因此缺乏系统积累的评价数据，不利于市场的开拓。在我国目前开发的降解塑料中，除完全生物降解塑料外，均属短期内不能完全降解塑料。其自身技术，如更合理的工艺配方、更完善、更先进的成型技术和设备、准确的时控性、用后快速降解性和完全降解性以及边角料的回收利用技术等还有待进一步提高和完善。综上分析，我们必须清醒地认识到，开发降解塑料虽然可能是解决现行塑料发展难题的途径之一，但是迄今为止，从综合性能和成本考虑，所有的降解材料均无法取代现行塑料。

7可降解塑料的发展趋势与应用前景

进入21世纪以来，保护地球环境、构筑资源循环型社会，走可持续发展道路，已成为世界关注热点和紧迫任务。生物降解塑料通过产品整个生命周期分析，已确认为环境低负荷材料。另外，相当一部分生物降解塑料的主要原料是来自可年年再生的农业资源，作为有限的、日渐减少、日趋枯竭的不可再生的石油资源的补充替代，也已成为全球瞩目的发展趋势。因此，生物降解塑料已成为全球研究开发热点，特别是完全生物降解将是未来发展的重点。而在众多可生物降解聚合物中，刚刚进入工业化生产的聚乳酸异军突起，以其优异的机械性能、广泛的应用领域、显着的环境效益和社会效益，为全球塑料行业所关注。随着聚乳酸生产成本接近传统塑料成本，市场应用的大力拓展，普及使用将进入高峰。另外就目前问世的完全降解塑料品种而言，成本降低可能性最大的要数全淀粉塑料，因为不管如何，它所需的原料淀粉是可再生资源，其单位价格远比传统塑料原料低，更不说与现在合成的可降解树脂比了，真正完全生物降解的全淀粉热塑性塑料制品将在塑料应用中占有一席之地。目前全世界降解塑料市场估计为4000万t，我国则为175万t，据有关资料报道2000年全世界生物降解塑料达35-40kt，预测到2010年将形成100kt的市场规模，#2015年后降解塑料的消费量将占塑料市场总量的10%。从中看到，生物降解塑料的潜在市场是巨大的，这对降解塑料来说是个良好的机遇，发展可降解塑料包装制品是我国包装工业的未来趋势。

降解塑料主要应用在包装材料,这些材料大多是短期性和一次性的。就生物降解塑料而言,美国主要用于垃圾袋、购物袋、医药用材;西欧主要用于垃圾袋、购物袋;日本用于农膜、带、刮胡刀、高尔夫球。就光降解塑料而言,美国用于农膜、垃圾袋;以色列用于农膜、带;西欧用于垃圾袋、购物袋、农膜、包装材料;日本用于农膜、带、包覆肥料、购物袋。随着降解塑料的不断开发研究和它们的重要性不断被人们认识,无论在国外还是国内,可降解材料在很多领域都得到了应用,见表2。

8 结语

随着有关政策的规定和人们环保意识的提高,高分子材料的发展必须有利于和环境保持协调,否则是没有生命力的。降解塑料是解决日益恶化的地球环境手段之一,也是当今重点开发的高新技术领域——新材料研究的重要组成部分,因此,在21世纪中,降解塑料必将有良好的发展前景。