可降解塑料包裝材料的研究現(xiàn)狀及展望

摘 要：走綠色可持續(xù)發(fā)展道路是包裝行業(yè)的必然選擇，可降解塑料材料符合這一理念而倍受關(guān)注。文章介紹了可降解塑料材料的概念，對(duì)不同種類材料的各項(xiàng)性能進(jìn)行了分析，并指出了可降解塑料材料的發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：包裝材料；可降解塑料；生物降解；光分解；發(fā)展趨勢(shì)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包裝行業(yè)發(fā)展迅速，各類包裝材料不斷出現(xiàn)，同時(shí)，塑料包裝材料應(yīng)用所引起的環(huán)境問(wèn)題也不容忽視。在可持續(xù)發(fā)展的大背景下，通過(guò)添加助劑改良塑料本身成分，開發(fā)可降解的環(huán)境友好型塑料包裝材料勢(shì)在必行。

1 塑料包裝材料的分類及存在的問(wèn)題

塑料是高分子復(fù)合材料的俗稱，其種類繁多，性能不一，分類方法也多種多樣。從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，塑料可有普通難降解型和可降解型兩種。傳統(tǒng)的普通塑料材料具有較好的機(jī)械加工性能，透明性好，有較好的阻隔性，化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但其在生產(chǎn)過(guò)程中添加的各種助劑會(huì)產(chǎn)生較多安全問(wèn)題。如常見的增塑劑，會(huì)使塑料的加工性能得到改變，提高其塑性和柔軟性，但增塑劑會(huì)對(duì)人體生殖、免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生毒害。目前市場(chǎng)上常用的食品包裝用塑料袋大多數(shù)采用聚丙烯和聚乙烯材料生產(chǎn)，一次性塑料袋多是聚氯乙烯和聚苯乙烯制成的再生塑料產(chǎn)品，這些材料本身都會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。廢棄后的塑料難以降解，污染土壤及水源。焚燒的塑料垃圾也會(huì)產(chǎn)生有害煙塵，產(chǎn)生環(huán)境污染問(wèn)題。

可降解塑料在生產(chǎn)中也加入了不同的助劑，如淀粉、生物降解劑等，使得塑料產(chǎn)品在保持原有普通塑料各種性能的情況下，穩(wěn)定性下降，在環(huán)境中較容易地得到分解，對(duì)環(huán)境的污染影響減少到最小，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。根據(jù)降解條件的不同，目前常見的可降解塑料材料主要有生物降解型、光降解型、水降解型、復(fù)合降解型等幾種。

2 可降解塑料材料各類及特性

2.1 生物降解塑料包裝材料

生物降解塑料是指可以被水或土壤中的菌類或藻類等微生物分解的材料。現(xiàn)在多利于纖維素、淀粉等天然高分子材料為原料制作，多用于一次性餐具、垃圾袋等，又有完全和不完全生物降解塑料之分。完全型材料分解的最終產(chǎn)物為二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物，也稱為“綠色塑料”。不完全型材料是在生產(chǎn)中混入一定量的可降解物質(zhì)在普通塑料中，廢棄后不能被完全降解。通常，降解過(guò)程需要適宜的溫度，礦物質(zhì)、水分及充足的氧氣，pH值在6-8之間，也即適于微生物存活生長(zhǎng)的環(huán)境。降解時(shí)，塑料材料在酶及微生物的作用下，發(fā)生分裂或分解，并伴有生物化學(xué)反應(yīng)，聚合物分解產(chǎn)生新物質(zhì)或遭到機(jī)械性破壞。目前，生物降解型塑料制造成本較高，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，大規(guī)模推廣存在困難。在不同領(lǐng)域如包裝或醫(yī)用材料，對(duì)其降解的要求也不相同。另外，生物降解過(guò)程也會(huì)有甲烷產(chǎn)生，存在一定程度的污染。

2.2 光降解塑料包裝材料及其應(yīng)用

光降解塑料主要指的是在太陽(yáng)光照射環(huán)境中能發(fā)生分解的一類塑料材料。主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)用薄膜、購(gòu)物袋等短期應(yīng)用的領(lǐng)域。其降解機(jī)理主要是陽(yáng)光中的紫外線成分被吸收后，產(chǎn)生光引發(fā)作用，使材料高分子鏈被破壞，失去性能而為成碎片，最終降解為二氧化碳和水。其分類主要有添加光解材料或有感覺官能團(tuán)的光降解材料兩大類。塑料中加入光敏劑，可提高其降解速度。生產(chǎn)中加入的添加劑主要有金屬化合物，如鐵、鎂、鎳的化合物，鐵鹽等；過(guò)氧化物、鹵化物、芳香族物質(zhì)、羰基甲基酮類、顏料等添加劑。

光降解塑料應(yīng)用范圍不廣，僅應(yīng)用在光照充足的環(huán)境中。另外，相當(dāng)部分的光解材料不能被完全分解，生產(chǎn)過(guò)程中添加的光引發(fā)劑多是有毒物質(zhì)，對(duì)人體及環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生危害。

2.3 其他可降解塑料

水降解塑料含有親水成分，在水中可溶解，成為研究熱點(diǎn)，代表產(chǎn)品有聚乙烯醇，在水中能完全溶解的新型塑料包裝材料也正在研究之中。該類材料多在醫(yī)藥領(lǐng)域使用，便于處理和銷毀，經(jīng)過(guò)成型和復(fù)合加工可用于包裝溶劑及食品，應(yīng)用前景廣闊。

另外，生物/光復(fù)合降解型材料也倍受關(guān)注，可解決降解不徹底的問(wèn)題并減少了降解時(shí)間?，F(xiàn)在已有一次性餐具、地膜等產(chǎn)品。

3 可降解塑料包裝材料存在的問(wèn)題

盡管可降解塑料有較多的優(yōu)點(diǎn)，但總體來(lái)講，其目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用和推廣還需要較長(zhǎng)的時(shí)間。首先是成本問(wèn)題?？山到獠牧显蟽r(jià)格較高，難以大面積推廣應(yīng)用。其次，可降解的性能，勢(shì)必影響到材料本身的機(jī)械強(qiáng)度及加工性能，在阻隔性等方面也不如傳統(tǒng)的普通塑料產(chǎn)品。就應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，食品包裝及醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)要求較高的少數(shù)部門在使用可降解材料，但相對(duì)包裝市場(chǎng)，份額太少。在環(huán)保方面，多數(shù)可降解材料降解時(shí)間長(zhǎng)，條件要求高，不能實(shí)現(xiàn)充分降解，在降解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生少量有害物或氣體，還沒有做到真正意義上的綠色環(huán)保。另外，從評(píng)價(jià)、檢測(cè)來(lái)看，目前還缺乏權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上阻礙了其應(yīng)用推廣。

4 可降解塑料包裝材料的發(fā)展方向及前景

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，雖然目前可降解材料還存在諸多問(wèn)題，但綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，必將推動(dòng)其研發(fā)和應(yīng)用。據(jù)國(guó)外研究報(bào)告指出，2020年，全球的生物可降解塑料應(yīng)用市場(chǎng)將達(dá)到100億美元。

在今后的研發(fā)中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注可降解塑料材料的助劑或添加劑研發(fā)，如生物誘發(fā)劑，光分解劑等。為達(dá)到更好的降解效果，一是要研發(fā)新型助劑產(chǎn)品，如利用改良的天然高分子材料作原料；二是降低生產(chǎn)成本，如使用淀粉基、纖維素等低成本原料進(jìn)行材料制備；三是提高降解效果，包括速度和降解時(shí)間的可控性，以及各助劑間的組合協(xié)同作用；四是要在微生物分解機(jī)理上加大研究，不斷培養(yǎng)能降解塑料的微生物，結(jié)合現(xiàn)有手段和基因技術(shù)提高生物分解能力；五是要在政策上予以扶持，加大宣傳力度，引導(dǎo)和鼓勵(lì)百姓在生活中使用可降解塑料包裝，對(duì)生產(chǎn)可降解包裝材料的企業(yè)給以資金扶持或補(bǔ)貼；六是通過(guò)行政等手段規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法，不斷做好市場(chǎng)引導(dǎo)和指導(dǎo)。

5 結(jié)語(yǔ)

可降解塑料產(chǎn)品符合綠色發(fā)展的理念，有利于我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)及包裝工業(yè)的發(fā)展推進(jìn)。但目前來(lái)看，可降解塑料材料本身還存在較多問(wèn)題，短時(shí)間內(nèi)，只能作為傳統(tǒng)塑料產(chǎn)品的補(bǔ)充進(jìn)入市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)行業(yè)企業(yè)應(yīng)看到其發(fā)展前景，從自身開始樹立環(huán)保消費(fèi)理念，加大研發(fā)力度，降低生產(chǎn)成本，不斷推動(dòng)其應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：臧文苑（1994-），男，漢族，山東青島人，本科，研究方向：包裝印刷技術(shù)。