环境降解塑料,按国家轻工行业标准定义,是指在自然界环境条件下,由自然界存在的微生物进行分解,最终可以完全降解成二氧化碳、水、甲烷、所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的一类塑料的总称。环境降解塑料是为了解决聚烯烃包装材料、农用地膜带来的“白色污染”问题而提出的。
现在研发的环境降解塑料有以下几类:
1.全淀粉塑料。这种塑料中淀粉含量在90%以上,将淀粉适当变构成无序化,适当添加其他可降解组份,用特殊成型工艺加工而成。可以吹膜,可以发泡。国外一些国家已将全淀粉塑料产品推向市场,我国已掌握全淀粉塑料的制造技术,其产品即将陆续推向市场,唯价格比聚烯烃产品稍贵。
2.淀粉和低分子量聚酯(PET)共混塑料。目前市场已出现用这种材料制作的快餐盒等包装材料,尚未看到吹膜产品。
3.脂肪族聚酯塑料。这类塑料包括聚乳酸(PLA),聚乙交酯(PGA),聚己内酯(PCL)等,它们的力学性能和加工性能与普通塑料接近,因此便于加工成制品。PLA 和PGA分别是将羟基丙酸和羟基乙酸先做成二聚体丙交酯(LA)和乙交酯(GA),而后开环聚合成高分子,这样的工艺过程导致了PLA,PGA原料价格的上升。目前这类塑料价格稍贵,尚难应用于普通塑料,主要应用于医用材料。但据说美国解决了PLA的价格问题。使得PLA可以用做环境降解型普通塑料。
4.细菌发酵合成聚酯塑料。细菌在其生长过程中可以将葡萄糖,淀粉等代谢成聚羟基丁酸酯,聚羟基戊酸酯系列衍生物,(统称PHA)。PHA物理性能和普通塑料相近,但“加工窗口”较窄。目前国内已有小型企业生产此类塑料,但其价格仍稍贵,用其加工的可降解塑料制品正逐渐进入市场。
5.脂肪族聚碳酸酯。这是我国开发的一类新型可环境降解材料,它由环氧丙烷和二氧化碳催化共聚而成,分子量约为10万。我国在内蒙已可工业生产,某些产品已渐渐进入市场。酯族聚碳酸酯由于分子“柔性”太强,导致其制品力学性能较差,这是有待改进之处。
6.聚乙烯醇塑料。聚乙烯醇(PVA)是一种通用树脂,其分子可以在环境中被降解,但聚乙烯醇难以采用熔融法加工成型,若能解决它的可塑化加工,这将是一类物美价廉的环境降解塑料。据悉我国在聚乙烯醇的热塑加工研究方面已获重大进展。
7.纤维素塑料。纤维素是植物生长中合成的一类天然高分子材料。目前纤维素分子只能溶解而不能加热熔融。若能解决纤维素的熔融问题,将其加热熔融、塑化,然后像淀粉塑料那样进行成型加工,这将为人类提供一类取之不尽的廉价塑料资源。我国在这方面的研究,已获初步苗头。
现在市场上流行着一些“填充型淀粉塑料”(又称“淀粉基塑料”)、“双降解型塑料”等所谓的“环境降解塑料”,其实这类塑料因含有聚烯烃成分,在环境中该类塑料虽然能降解一部分,但不能全部降解,还是解决不了“白色污染”问题。这类塑料不应称为环境降解塑料,它们仍是普通聚烯烃塑料的一个品种。
(撰稿:胡汉杰)
主要参考文献:
1.《功能高分子与新技术》,何天白 胡汉杰 主编,2001年出版,化工出版社