浅谈可生物降解泡沫塑料现状

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1、浅谈可生物降解泡沫塑料现状　　【摘要】泡沫塑料是一种使用广泛，性能优异的材料，但是用于泡沫塑料制备的高分子材料一般是不可降解的，而可生物降解泡沫塑料能很好地解决这一问题。本文简明扼要地分析了可生物降解泡沫塑料的主要类型及其研究现状，为下一步发展提供借鉴。【关键词】可生物降解泡沫塑料目前，塑料制品的广泛使用在带给人们生活便利的同时，也给人类赖以生存的环境造成了日益严重的污染，其中，泡沫塑料制品所占比例较为突出。如果采用可生物降解材料生产泡沫塑料，在微生物或生物酶的作用下可使制品降解成为“零污染”的二氧化碳和水，即可解决困扰全球的环境污染问题。可

2、生物降解泡沫塑料的研究主要集中于淀粉类泡沫塑料、纤维素泡沫塑料，以及可生物降解聚酯泡沫塑料，其中，可生物降解聚酯泡沫塑料是研究较为深入的一类。1淀粉类泡沫塑料8淀粉是一种来源广泛的可再生资源，价格低廉，但是淀粉结晶性强，加工成型困难，产品的力学性能也较差，而且淀粉是亲水性的，纯淀粉制品对环境湿度的要求较高，因此一般要对淀粉进行改性，以满足应用要求。近年来，在对淀粉进行改性的基础上，淀粉类泡沫塑料大致可以分为淀粉泡沫塑料和淀粉类复合泡沫塑料两大类。淀粉泡沫塑料：主要包括天然淀粉泡沫塑料和变性淀粉泡沫塑料。天然淀粉主要是小麦淀粉、玉米淀粉、土豆淀

3、粉等，含有不同比例的支链和直链结构。变性淀粉主要是醚化淀粉、酯化淀粉、接枝共聚改性淀粉等。普通淀粉泡沫塑料多为开孔结构，泡孔不均匀，泡体易脆；高直链淀粉泡沫塑料多是闭孔结构，泡孔小而均匀，脆性降低。由乙酸酯淀粉制得的泡沫塑料，耐水、表面光滑，压缩强度、密度均高于聚苯乙烯泡沫塑料，但弹性稍差，加工时易发生部分降解。而由聚乙烯醇和高直链玉米淀粉制备的泡沫塑料在性能上已可取代聚苯乙烯泡沫塑料。8淀粉类复合泡沫塑料：指将淀粉与可生物降解的聚合物共混，制备的泡沫塑料。常用的聚合物有天然聚合物（纤维素等）、可生物降解聚合物（聚酯等）、以及可与淀粉反应的聚

4、合物。体系中常添加纤维以使泡沫塑料具有较高强度，尤其是在温度较低及湿度较高时作用比较明显，纤维搭建的网络结构在淀粉因湿度降低变脆时，起到“桥梁”的作用，连接断裂面；当湿度较高时，增加制品强度。将淀粉与聚乙烯醇共混烘焙制备所得的泡沫塑料，当湿度较低时，醇解度低的聚乙烯醇对泡沫塑料强度的提高较大，湿度较高时，则是醇解度高的较大。同时，泡沫塑料的弯曲强度随聚乙烯醇分子量的增加而提高。2纤维素泡沫塑料纤维素是植物细胞壁的主要成分，是地球上最丰富的可再生资源之一。据估计，总量约达26×1010t。由纤维素制成的发泡制品既不污染环境，其制备技术也比较简单

5、，且制品防震性能较好。纤维素泡沫材料的发泡方法可分为两种，一是化学发泡法，二是水蒸气发泡法。化学发泡法是常规方法，发泡时，将原料制浆、入模，随着温度的不断上升，发泡剂分解、产生气体，在浆料中其他助剂的共同作用下形成稳定而均匀的泡体。但是若选用的化学发泡剂不当，会在生产或后处理过程中产生污染。水蒸气发泡方法不使用化学发泡剂，对环境无污染，但其生产设备复杂，成本较高，发泡工艺难以控制。广东工业大学研究提出了纸浆低温发泡方法，并发现发泡剂的含量直接影响泡沫制品的拉伸强度。还有研究人员将植物秸秆粉碎，与粘接剂混合后，经过发泡等一系列工艺流程，制备得到

6、泡沫包装材料。8木质素是纤维素之外另一来源丰富的天然高分子。除了可降解的特性之外，它还有合成高分子具有的热塑性等特性，因此在工业生产中应用广泛。但木质素结构复杂，难以用明确的分子式表示，使其在泡沫材料的应用上有一定的困难，目前仅是作为泡沫材料的添加剂使用，尚未见到以木质素为原料制备泡沫材料的相关报道。3可生物降解聚酯泡沫塑料目前，可生物降解聚酯材料通过乳液冷冻干燥、相分离等方法，可制得具有开孔结构，规模较小的泡沫材料，主要用于药物缓释控制和组织工程。但若将其大规模应用于生产和生活中，上述方法是行不通的，只有通过成熟的物理发泡或化学发泡方法实现

7、。聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是用于可生物降解聚酯泡沫塑料研究的主要基体材料。聚乳酸由乳酸经化学合成得到，而乳酸是植物中提取的淀粉经过酶的分解生成葡萄糖，再经过乳酸菌发酵而生成的。因此，聚乳酸有很好的生物相容性和生物可吸收性，是一种重要的可生物降解材料，广泛应用于医疗行业，尤其是药物缓释体系。但是，聚乳酸一般分子量分布宽、强度低、易脆、抗冲击性差，并且热变形温度较低，热稳定性较差，在加工时易发生热降解，从而使分子量下降。同时，原料乳酸价格以及聚合工艺导致聚乳酸有较高的生产成本，使其价格也比较高。上述因素均限

8、制了聚乳酸的广泛应用。8聚乳酸泡沫塑料的制备研究尚处于起步阶段，有研究表明可将物理发泡剂加入到粒径较小的聚乳酸粒子中，再进行发泡，但是这一方法加工困难，不适宜大规模