可降解塑料开发的动向

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1、可降解塑料开发的动向1可降解塑料的开发背景   众所周知，塑料作为一种材料已经渗透到工业，农业，国防，高科技及日常生活等各领域.但随着塑料用途的不断扩大和消费量的日益增长，塑料的废弃物也与日俱增。在废弃过程中，由于塑料体积大，数量多，因而造成环境污染和社会公害也日趋严重。如美国塑料废弃物在城市固体垃圾中，1988年占8%，按体积则占19.9%。据美国盖普洛工业与发展报告预测到2000年其城市的固体垃圾可达2.16亿吨，而塑料将占9.8%，如按体积计则达30%以上[1]。因此对如何处理这庞大的塑料垃圾，已成为一个严重的社会问题。PCDD（Cl的原子数为4—10）PCDF

2、（Cl的原子数为4—10）   近年来，全球范围内环境保护呼声日趋强烈，1989年工业发达国家七国首脑会议上，《七国经济宣言》中三分之一的内容涉及到全球环境保护问题[2]。其中,废弃塑料的处理已成为全球经济发展亟待解决的问题[3]。过去和现在对废弃塑料的处理有以下几种方法：向海洋倾倒、掩埋、焚烧和再生利用。向海洋倾倒塑料废弃物会使海洋受到严重的污染，而掩埋塑料废弃物既会影响土壤透气性，也会阻碍水份流动和作物根系的生长和发育。据报道[4],土壤中的高分子量的聚乙烯膜的完全分解需要200―300年的时间。废弃塑料制品及塑料薄膜与生活垃圾共同焚烧时，将对环境造成严重的二次污

3、染，尤其是焚烧含卤塑料（PVC；CPVC；CPE等）以及塑料中的含氯或含溴的染料、颜料、阻燃剂、增塑剂和各种添加剂时，由于它们的不延燃性，焚烧时不但产生大量的黑烟及氯化氢气体，而且还会产生目前认为是毒性最大的Dioxine类物质[5]。2国外可降解塑料开发概况   国外发达国家从70年代开始研究降解塑料[6]。近来，可降解性塑料的研究和生产发展很快，主要有：生物降解、光降解和光―生物双降解三种，其中在生物医学高分子中，最受人注目的一类高分子是生物可降解高分子例如淀粉填充聚烯烃降解塑料、聚多糖、聚海藻酸钠（即藻蛋白纤维素的钠盐:Na--Alginate）,聚乳酸等。统计

4、资料表明[7]，全世界生物可降解的高分子塑料的消耗量正在以年平均10%以上的速度增长。3降解塑料发展的几个方向3.1天然高分子型   是指自然界与生物体内存在的高分子化合物。其中包括作为生命基础的蛋白质、多糖;植物的纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、海藻酸钠等。据报[8]日本研究开发公司的生物降解塑料薄膜主要以掺混了淀粉的甲壳素、海藻酸钠和纤维素制得。由于它是天然产物制得所以不会污染环境,且在干、湿环境下的强度都较高。可用于农业上的装种子的盒子和苗籽袋。由于甲壳素和纤维素之间加入了淀粉填充,薄膜的吸水性、光滑度、延展性都得到了改善;日本昭和高分子公司开发的改性氨基蛋白质热

5、固性塑料[9],是由氨基酸链段和蛋白质链段组成的嵌段共聚物,可被土壤或水中的微生物降解。在火山灰土壤中进行的生物降解实验证明,在六个月后试样的重量减少40%以上,八个月后减少50%以上。其降解速度是木材的2倍。日本的一些公司还开发了从造纸废液中提取的木质素(Lignin)与淀粉的复配体系填充聚乙烯的降解塑料;海藻酸钠填充聚乙烯的降解塑料等[10]。目前国内外研究最多的降解材料还是淀粉和纤维素。在我国尤其受到青睐,作为填充剂的淀粉可以是原淀粉、化学改性淀粉或物理改性淀粉,它也是可以与单体反应的共聚物。能与淀粉共混的合成树脂有:高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LD

6、PE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酯(Polyester)等。其中低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚乙烯醇添加淀粉的降解塑料为主要的研究对象。加拿大的St.Lawrance公司[11]将淀粉用硅烷偶联剂进行处理后与聚乙烯共混,制成商品名为Ecostar的母粒料出售,其中淀粉的含量为40%～60%。3.2淀粉填充的光、生双降解塑料   淀粉因其价廉物美,又是一种易于工业化的材料,使它成为可降解材料的思路可分为：(1)制备成热塑性淀粉，但其耐水性较差,所以用大量的热塑性淀粉与少量的聚烯烃塑料

7、共混以改善它的耐水性;(2)把淀粉进行疏水化处理即给天然淀粉的大分子上接枝疏水性基团以达到增强其耐水性的目的。3.2.1热塑性淀粉   天然淀粉是部分结晶的具有双螺旋结构的天然大分子，DSC示差扫描分析结果表明天然淀粉与热塑性淀粉的热性能有很大的不同，天然淀粉的分解温度Td往往低于Tm。而且天然淀粉是多羟基化合物，其邻近分子间往往以氢键相互作用形成微晶结构的完整的颗粒，使得天然淀粉颗粒的刚性很强不易粉碎。因此要想使淀粉获得热塑性必须改变淀粉的结构。从我们测试的DSC谱图看来，各种天然淀粉均出现一个很宽的位于100℃附近的吸热峰，这是因为淀粉团粒内的平