生物降解包裝材料的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

鐘長文　黎鎮(zhèn)非　鄧鴻英　謝淑華　張宏濤

摘 要：目前，包裝材料在生產(chǎn)中使用的越來越多，產(chǎn)生了大量的薄膜垃圾，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境。填埋、焚燒和回收再利用等三種方法是目前廢棄包裝材料處理的主要方法。無容置疑，回收再利用是最可靠、有效、可持續(xù)的方法。但是，復(fù)合薄膜行業(yè)面對的是大量無法回收再利用的復(fù)合薄膜，就算能夠回收，其也沒有其他用途。如果將其填埋起來，不僅會損害土壤，還會浪費(fèi)土地。如果焚燒它，會產(chǎn)生大量的有害氣體，污染大氣。因此，開發(fā)合適的可降解包裝材料對廢棄包裝材料的處理是十分必要的。

關(guān)鍵詞：生物降解；包裝材料；復(fù)合薄膜；生態(tài)環(huán)境

中圖分類號：G257.37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.039

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)和農(nóng)業(yè)方面有了很大的進(jìn)步。但是，現(xiàn)在工業(yè)的廢料和農(nóng)業(yè)中的農(nóng)藥、農(nóng)用地膜等嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，加快了水資源的污染，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，土壤質(zhì)量急劇下降，耕地面積不斷減少等很多環(huán)境問題。在這種情況下，人們的身體健康就受到了很大的危害，各種疾病的發(fā)病率不斷上升。因此，相關(guān)人員要高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的內(nèi)容。

1 生物降解高分子材料的分類

1.1 微生物生產(chǎn)高分子

高分子材料是由微生物發(fā)酵而來的。這種產(chǎn)品具有較強(qiáng)的生物分解能力，但是，其生產(chǎn)成本很高，價格十分昂貴，所以，它的消費(fèi)率很低。因此，要努力開發(fā)新的工藝方法，從而降低生產(chǎn)成本。

1.2 天然高分子材料

天然高分子材料是指用纖維素、淀粉、甲殼素、單寧和樹皮等為原料合成的塑料，用這些原料制成的材料可以完全降解，給環(huán)境造成的壓力幾乎可以忽略不計。這種材料很好地解決了資源枯竭和生態(tài)環(huán)境治理等方面存在的問題，具有重要的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)在，很多國家都在積極研制、開發(fā)這類生物降解塑料，它們具有很好的完全生物降解性和透氣性。

雖然天然高分子材料具有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的熱力學(xué)性能相對比較差。因此，如何制得具有更好降解性和實用性的生物降解材料是擺在國內(nèi)外研究者面前的一個重要研究課題。

2 可生物降解包裝材料應(yīng)具備的特性

可生物降解包裝材料應(yīng)具備以下特性：①維持原有的機(jī)械性能、功能，具有相似的貨架期。②維持原有的物理和化學(xué)屬性，可以在保留終端產(chǎn)品其他所需性能的同時，賦予其生物降解性能。③維持原有材料的可回收性。④在堆填區(qū)或污水處理的過程中，具有生物可降解特性。⑤可以被地球上幾乎無所不在的微生物群代謝成惰性生物體，生物降解過程可在有氧和無氧，有光照和無光照的條件下進(jìn)行。⑥符合食物安全標(biāo)準(zhǔn)。⑦經(jīng)認(rèn)證安全無毒，在水中或泥土中不會產(chǎn)生任何對生物有害的有毒物質(zhì)。同時，其衍生物是有用的，包括腐殖質(zhì)（可以令土壤更肥沃）和甲烷（可用來做原料）。

3 生物降解高分子材料的應(yīng)用

3.1 容器包裝材料中生物降解材料的應(yīng)用

發(fā)泡聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯是大多數(shù)容器包裝材料中主要的化工材料，主要用于一些一次性使用的商品包裝和一些容器中。其在這些物品中的應(yīng)用是導(dǎo)致白色污染的罪魁禍?zhǔn)??；谶@個原因，人們開始考慮用一些可降解的塑料來取代這些污染比較嚴(yán)重的材料。這一舉措有利于緩解塑料垃圾對環(huán)境的破壞，幫助人們更好地治理塑料污染帶來的環(huán)境問題。比如，用生物降解塑料制成的各種包裝袋和各種包裝容器等，廢棄后可與垃圾一起被降解成肥料，給垃圾處理帶來極大的便利。在現(xiàn)有的食品包裝用材料（發(fā)泡聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯）中加入淀粉、生物降解劑、生物降解促進(jìn)劑、光敏劑、光敏促進(jìn)劑和其他一些添加劑，可以制成生物降解食品包裝材料，或生物和光雙降解食品包裝材料，并被廣泛應(yīng)用于食品包裝材料中。

3.2 玩具和體育器械中生物降解材料的應(yīng)用

在生產(chǎn)玩具時，塑料的使用率非常高，而廢棄玩具的回收在實際操作中具有很大的難度。日本有一種被稱為“自由樹脂”的塑料，它在60 ℃的溫下能夠展示出很好的延展性。利用這個特性，可以將這些塑料捏造成各種各樣的形狀，制成玩具、裝飾品、文具等。這種材料冷卻以后又具有很好的硬度，有利于形狀的保持。同樣，將其再加熱到60 ℃以后又開始變軟，可用于重新塑形。大一點(diǎn)的孩子或成人對滑雪這項運(yùn)動不會陌生，但是，對滑雪板的彎曲強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度與材料的關(guān)系的了解的人可能不多。最近一些材料專家將聚酰胺纖維、碳纖維和環(huán)氧樹脂作原料，采用拉擠工藝生產(chǎn)出了一種滑雪杖。這種滑雪杖抗沖擊強(qiáng)度高、彎曲強(qiáng)度大，已經(jīng)被大力開發(fā)和使用。

4 結(jié)論

目前，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)——從不關(guān)注到認(rèn)識，再到深入研究，環(huán)境污染治理已經(jīng)從早期的末端治理向著污染控制、清潔生產(chǎn)、源頭治理等方面發(fā)展，不斷沿著可持續(xù)發(fā)展的道路前進(jìn)。隨著環(huán)境污染治理技術(shù)的發(fā)展，新型的清潔污染治理技術(shù)發(fā)揮著巨大的作用，而生物降解技術(shù)在整個環(huán)境治理中也發(fā)揮著非常重要的作用，其所覆蓋的學(xué)科范圍廣，研究的內(nèi)容涉及眾多領(lǐng)域。生物降解技術(shù)的發(fā)展不僅能推動環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，還能帶動其他交叉學(xué)科的發(fā)展。

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〔編輯：白潔〕