環境降解塑料,按國家輕工行業標準定義,是指在自然界環境條件下,由自然界存在的微生物進行分解,最終可以完全降解成二氧化碳、水、甲烷、所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質的一類塑料的總稱。環境降解塑料是為了解決聚烯烴包裝材料、農用地膜帶來的“白色污染”問題而提出的。
現在研發的環境降解塑料有以下幾類:
1.全淀粉塑料。這種塑料中淀粉含量在80%以上,將淀粉適當變構成無序化,適當添加其他可降解組份,用特殊成型工藝加工而成。可以吹膜,可以發泡。國外一些國家已將全淀粉塑料產品推向市場,我國已掌握全淀粉塑料的制造技術,其產品已出口外銷,國內也即將陸續推向市場,價格比聚烯烴產品稍低一些。
2.淀粉和低分子量共聚酯(Ecoflex)共混塑料。目前市場已出現用這種材料制作的快餐盒等包裝材料,尚未看到吹膜產品。
3.脂肪族聚酯塑料。這類塑料包括聚乳酸(PLA),聚乙交酯(PGA),聚己內酯(PCL)等,它們的力學性能和加工性能與普通塑料接近,因此便于加工成制品。PLA 和PGA分別是將羥基丙酸和羥基乙酸先做成二聚體丙交酯(LA)和乙交酯(GA),而后開環聚合成高分子,這樣的工藝過程導致了PLA,PGA原料價格的上升。目前這類塑料價格稍貴,尚難應用于普通塑料,主要應用于醫用材料。但據說美國解決了PLA的價格問題。使得PLA可以用做環境降解型普通塑料。
4.細菌發酵合成聚酯塑料。細菌在其生長過程中可以將葡萄糖,淀粉等代謝成聚羥基丁酸酯,聚羥基戊酸酯系列衍生物,(統稱PHA)。PHA物理性能和普通塑料相近,但“加工窗口”較窄。目前國內已有小型企業生產此類塑料,但其價格仍稍貴,用其加工的可降解塑料制品正逐漸進入市場。
5.脂肪族聚碳酸酯。這是我國開發的一類新型可環境降解材料,它由環氧丙烷和二氧化碳催化共聚而成,分子量約為10萬。我國在內蒙已可工業生產,某些產品已漸漸進入市場。酯族聚碳酸酯由于分子“柔性”太強,導致其制品力學性能較差,這是有待改進之處。
6.聚乙烯醇塑料。聚乙烯醇(PVA)是一種通用樹脂,其分子可以在環境中被降解,但聚乙烯醇難以采用熔融法加工成型,若能解決它的可塑化加工,這將是一類物美價廉的環境降解塑料。據悉我國在聚乙烯醇的熱塑加工研究方面已獲重大進展。
7.纖維素塑料。纖維素是植物生長中合成的一類天然高分子材料。目前纖維素分子只能溶解而不能加熱熔融。若能解決纖維素的熔融問題,將其加熱熔融、塑化,然后像淀粉塑料那樣進行成型加工,這將為人類提供一類取之不盡的廉價塑料資源。我國在這方面的研究,已獲初步苗頭。
現在市場上流行著一些“填充型淀粉塑料”(又稱“淀粉基塑料”)、“雙降解型塑料”等所謂的“環境降解塑料”,其實這類塑料因含有聚烯烴成分,在環境中該類塑料雖然能降解一部分,但不能全部降解,還是解決不了“白色污染”問題。這類塑料不應稱為環境降解塑料,它們仍是普通聚烯烴塑料的一個品種。
(撰稿:胡漢杰)
主要參考文獻:
1.《功能高分子與新技術》,何天白 胡漢杰 主編,2001年出版,化工出版社