可降解塑料 綜述.doc

可降解塑料前言半個多世紀(jì)以來，隨著塑料工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，塑料在工業(yè)，農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及人民生活的各個領(lǐng)域并與鋼材、木材、水泥、并列成為國民經(jīng)濟(jì)的四大支柱材料。2012年我國塑料制品規(guī)模以上企業(yè)總產(chǎn)量達(dá)5781萬噸。塑料的大量使用雖方便了人們的生活，但也帶來了很多環(huán)境問題。例如，像固體塑料，薄膜塑料制品除了少數(shù)一部分焚燒處理外，絕大部分最終作為塑料垃圾進(jìn)入環(huán)境，而塑料大多性能穩(wěn)定，在自然環(huán)境中被微生物利用、分解需要200400年，若在地下堆積填埋，不僅會破壞土壤的通透性，使土壤板結(jié)影響農(nóng)作物的生長，還會占用和浪費(fèi)大量土地。日益增長的塑料垃圾越來越嚴(yán)重的威脅著生態(tài)平衡和環(huán)境，由于建填埋場的空間有限，焚燒設(shè)施不僅需投入大量資金，焚燒時還會有有毒物質(zhì)二惡英產(chǎn)生，有時還會損壞焚燒爐。而對于回收利用，收集或即使強(qiáng)制收集進(jìn)行回收利用，它的經(jīng)濟(jì)效益也不太好。而中國人太多，就決定了中國不可能在短時間內(nèi)要求所有公民有環(huán)保的素養(yǎng)。所以要從根本上解決廢塑料的環(huán)境污染問題，就應(yīng)該用能降解或易降解的塑料制品代替當(dāng)前的塑料制品。1可降解塑料可降解塑料是指一類其制品的各項性能可滿足使用要求，在保存期內(nèi)性能不變，而使用后在自然環(huán)境下，能在較短時間化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，而引起某些性質(zhì)損失的一類塑料。21世紀(jì)是保護(hù)地球環(huán)境的時代是資源、能源更緊張的年代，化石燃料日益枯竭，誰能找到更清潔，更高效的資源，誰就會在未來的發(fā)展中占的先機(jī)。因此，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的可降解塑料的研究開發(fā)已成為全球矚目的研究開發(fā)熱點(diǎn)。同時，隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，認(rèn)知不斷深刻，此類材料將有廣闊的前景。 2降解機(jī)理的研究在多數(shù)情況下，聚合物的降解主要是高分子中主化學(xué)鍵斷裂反應(yīng)所引起的在不同的環(huán)境條件下聚合物降解的方式和程度都不同。根據(jù)各種環(huán)境條件引發(fā)降解的原因的不同可將講解分為：光降解、生物降解、光- 生物雙降解和化學(xué)降解。其中，具有完全降解特性的生物降解塑料和具有光- 生物雙重降解特性的光/ 生物雙降解塑料，是目前主要的研究開發(fā)方向和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向2.1光降解塑料光降解塑料一般是指在太陽光的照射下，光降解塑料吸收紫外線的輻射能發(fā)生光引發(fā)作用，是鍵能減弱，長鍵分裂成較低分子量的碎片，聚合物i的完整性受到破壞，物理性能下降。較低分子量的碎片在空氣中進(jìn)一步氧化，產(chǎn)生自由基的斷鏈反應(yīng)，降解成為被生物分解的低分子量化合物，最后被徹底氧化為CO2和H2O.一般光降解塑料的制備方法有兩種，一是在高分子材料中添加光敏劑，由光敏劑吸收光能后產(chǎn)生自由基，促使高分子材料發(fā)生氧化作用后達(dá)到劣化；另一種是利用共聚的方式將光敏基團(tuán)( 如羧基、雙鍵等)導(dǎo)入高分子結(jié)構(gòu)內(nèi)賦予材料光降解的特性。因此光降解塑料可分為添加型和合成型兩類。合成型光降解塑料是通過共聚反應(yīng)在塑料的高分子主鏈上引入羰基等感光基團(tuán)而賦予其光降解特性的，并可以通過調(diào)節(jié)光敏基團(tuán)的含量來控制光降解活性?，F(xiàn)在已知的有乙烯-CO 共聚物、乙烯酮- 乙烯共聚物等。以一氧化碳或乙烯酮類為光敏單體與烯烴類單體共聚，可合成含羰基結(jié)構(gòu)的聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC) 等光降解聚合物。添加型光降解塑料是在聚乙烯、聚苯乙烯等通用塑料中添加光敏性添加劑，制成的光降解塑料制品常用的光敏劑有過渡金屬絡(luò)合物、硬脂酸鹽、N，N- 二丁基二硫代氨基甲酸鐵等，用量約1%3%( 質(zhì)量)。2.2生物降解光降解塑料由于價格較高，又只能在光照下降解，受地理環(huán)境、氣候制約性很大，埋地部分不能降解等問題，使大面積應(yīng)用受到一定限制。光降解表現(xiàn)出來的諸多缺點(diǎn)使得光降解最終退出歷史舞臺，而生物降解所變現(xiàn)出的優(yōu)良的全降解性能，使得各國開始把研究目光轉(zhuǎn)向生物降解。生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有機(jī)物作 為食物源，通過生命活動合成的高分子化合物。通過微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羥基脂肪(PHA) 類為多，其中最常見的有聚3- 羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV) 及PHB 和PHV 的共聚物(PHBV)。從材料發(fā)展前景看，天然聚合物如PLA、淀粉混配物、PHBV和聚羥基丁酸酯（PHB）將主導(dǎo)生物塑料市場。2.3光- 生物雙降解塑料雖說光降解塑料和生物降解塑料的好處有很多，但在推廣過程中也遇到不少問題：(1) 經(jīng)濟(jì)問題。生物降解塑料的價格要比普通塑料高2 15 倍，高昂的價格成為其進(jìn)入市場的阻力；(2) 技術(shù)問題。生物降解塑料在不同應(yīng)用領(lǐng)域要求有不同的降解速度，如在作包裝材料時要求有一定的使用期，作醫(yī)藥材料時則要求降解速度快，想要做到能有效控制降解時間的塑料，在技術(shù)上還待提高。面對光降解塑料與生物降解塑料不可忽視的缺點(diǎn)，各國開始考慮兩種降解的結(jié)合，即光- 生物雙降解塑料。光- 生物雙降解塑料具有光、生物的雙重降解性。是當(dāng)前世界降解塑料的主要開發(fā)方向之一。其制備方法是采用通用高分子材料( 如PE) 中添加光敏劑、自動氧化劑、促氧化劑、抗氧劑和作為微生物培養(yǎng)基的生物降解助劑等的添加型技術(shù)比較普遍。光- 生物雙降解塑料分為合成型雙降解塑料和摻混型雙降解塑料，但由于合成型光降解塑料成本較高，研究較少。目前研究較多的是摻混型光- 生物雙降解塑料。2.4化學(xué)降解塑料化學(xué)降解塑料又可分為氧化降解塑料和水解降解塑料，氧化降解塑料是指由氧化作用而引起降解的一類塑料；水降解塑料是指由水解作用而引起降解的一類塑料。化學(xué)降解塑料也有其很廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，農(nóng)藥包裝塑料薄膜用后難以降解，嚴(yán)重污染農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，較長時間以來一直成為困擾人們的難題。英國的帕羅格安公司研制成功一種可水解的塑料薄膜。這種薄膜具有普通薄膜的力學(xué)性能和印刷性能，可有效保證包裝袋內(nèi)的農(nóng)藥氣味不外泄及耐碳?xì)漕惢瘜W(xué)品的腐蝕。而其最大的特點(diǎn)是用后可水解而降解，解決了農(nóng)藥包裝膜污染環(huán)境的難題。3可降解塑料存在問題和發(fā)展方向隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，可降解塑料得到了快速的發(fā)展。但是目前可降解塑料的開發(fā)和利用還存在以下一些問題。（1） 經(jīng)濟(jì)問題。由于受現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)的限制，生產(chǎn)可降解塑料的成本高，使其市場價格高，就給可降解塑料的推廣造成很大的影響。（2） 降解技術(shù)還不成熟。目前許多的可降解塑料雖說可以達(dá)到降解的目的但還是會受到各方面的影響，性質(zhì)不穩(wěn)定。（3） 降解塑料的標(biāo)準(zhǔn)及試驗評價方法。可降解塑料最近十幾年才興起的，還沒有哪家機(jī)構(gòu)能確切給出定義，能夠有獨(dú)到的手段來試驗評價可降解塑料產(chǎn)品。4可降解塑料發(fā)展方向（1） 各種更好，更高效的添加劑的研發(fā)。（2） 開發(fā)能精準(zhǔn)控制時間的可降解塑料。（3） 利用自然優(yōu)勢發(fā)展生物降解塑料。（4） 培養(yǎng)能生產(chǎn)高分子塑料的微生物。（5） 建立降解塑料的標(biāo)準(zhǔn)及試驗評價方法。結(jié)束語目前，可降解塑料雖然遇到一些問題，但我相信，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界范圍內(nèi)的通力合作，這些問題都會迎刃而解。隨著可降解塑料、的廣泛應(yīng)用，建立能在短時間內(nèi)評價其可降解性能的測試技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系也將成為必然的發(fā)展趨勢5參考文獻(xiàn)【1】 俞文燦, 可