淺析可降解塑料的性能檢測

康新征 王明 張玉彪

塑料制品因其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、化學(xué)性能穩(wěn)定及廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，成為人民生活必不可少的物品。與此同時(shí)，塑料廢棄物日益增多，由于塑料在自然狀態(tài)下難以腐爛降解，易形成永久污染。目前，廢棄塑料已變成環(huán)境和社會(huì)的公害。

為了緩解并解決塑料的污染問題，世界各國做了許多有益的嘗試，出臺(tái)了包括限塑、禁塑、征稅等法律法規(guī)，大力倡導(dǎo)塑料制品循環(huán)使用。但是最終解決塑料的污染問題，還是寄希望于研制性能可靠的“可降解塑料”。我國是塑料使用大國，同時(shí)也是塑料污染大國，我國歷來重視塑料的綜合治理工作，2020年中央全面深化改革委員會(huì)通過了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，緊接著國家9部門又聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于扎實(shí)推進(jìn)塑料污染治理工作的通知》，強(qiáng)調(diào)了“要以更高標(biāo)準(zhǔn)的健康安全性和循環(huán)性生產(chǎn)使用可降解塑料”[1]，體現(xiàn)了國家對塑料污染綜合治理和“可降解塑料”研發(fā)推廣的高度重視。

在“可降解塑料”市場化產(chǎn)業(yè)鏈中，檢測評價(jià)是各項(xiàng)工作的基礎(chǔ)和先決條件。通常情況下，塑料的使用性能、降解性能和綜合成本是矛盾的混合體，彼此之間相互制約。如何對不同類型可降解塑料產(chǎn)品做出科學(xué)、準(zhǔn)確、快速的評價(jià)，是可降解塑料發(fā)展的核心任務(wù)[2]。筆者依據(jù)多年的高分子材料檢測經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真梳理了市場上各類常見可降解塑料及其產(chǎn)品測試標(biāo)準(zhǔn)、測試方法和典型性能技術(shù)要求，希望對可降解塑料相關(guān)檢測，起到一定的促進(jìn)作用。

1 國內(nèi)可降解塑料及塑料制品的分類

國內(nèi)按照可降解塑料最終分解途徑將其大致分為生物分解塑料、可堆肥塑料、光降解塑料、熱降解塑料和淀粉填充降解塑料等幾類，其中生物分解塑料和可堆肥塑料因其產(chǎn)品性能與普通塑料相當(dāng)，而廢棄物在特定條件下，通過自然或特定堆肥條件可最終降解變成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的礦化無機(jī)鹽，對環(huán)境更加友好，因此是可降解塑料發(fā)展的主要方向。

隨著可降解塑料產(chǎn)業(yè)政策越來越明晰，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和塑料制品廠家對可降解塑料產(chǎn)品的研發(fā)熱情高漲，主要集中在與人們密切接觸，使用量最多的塑料產(chǎn)品，國內(nèi)已頒布5項(xiàng)可降解塑料制品國家標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋“農(nóng)業(yè)地膜、購物袋、餐飲具、快遞用包裝塑料膜（袋）和淀粉基塑料購物袋”等5類。通常這5大類產(chǎn)品是城市塑料垃圾的主要構(gòu)成物。國內(nèi)各大檢測機(jī)構(gòu)委托測試的主要業(yè)務(wù)95%以上集中在這5大類產(chǎn)品。

2 常見可降解塑料制品的檢測項(xiàng)目、技術(shù)要求和降解性能要求

標(biāo)準(zhǔn)是檢測的尺子，檢測必須依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法和條件進(jìn)行產(chǎn)品測試。以下結(jié)合國標(biāo)規(guī)定，對上述主要可降解塑料制品進(jìn)行檢測和技術(shù)要求匯總。

2.1 全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)用地膜使用量巨大。2017年12月29日，由生物基材料及降解制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)起草并發(fā)布了GB/T 35795《全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜》國家標(biāo)準(zhǔn)，于2018年7月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)明確了全生物降解農(nóng)用地膜規(guī)格與規(guī)格尺寸偏差、外觀 、力學(xué)性能、水蒸氣透過量、重金屬含量、生物降解性能、人工氣候老化性能等技術(shù)指標(biāo)，（具體技術(shù)要求見表1），設(shè)計(jì)地膜廢棄物能在1～2個(gè)植物生長周期內(nèi)完全被微生物分解，降低對土壤和農(nóng)作物的危害。

2.2 生物降解和淀粉基2類塑料購物袋

塑料購物袋是日常生活中的易耗品。為了降低污染，我國從2008年6月1日起，已禁止生產(chǎn)厚度小于0.025mm塑料購物袋，禁止商場、超市無償提供塑料購物袋。2019年10月，國家市場監(jiān)督管理總局會(huì)同國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了《生物降解塑料購物袋》（GB/T 38082—2019）和《淀粉基塑料購物袋》（GB/T 38079—2019）2項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)。2020年5月1日，2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施。由于上述2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均由生物基材料及降解制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)起草，因此除了工藝和原料造成2類塑料購物袋厚度和異嗅等性能差異外，其他物理、力學(xué)性能基本相同。表2列舉了2類產(chǎn)品部分技術(shù)性能參數(shù)。

2.3 一次性可降解餐飲具

隨著國內(nèi)外賣快遞行業(yè)的迅速崛起，一次性餐飲具垃圾迅速增多。我國于2009年頒布了GB/T 18006.1《塑料一次性餐飲具通用技術(shù)要求》。為了降低塑料污染，2020年11月9日，國標(biāo)GB/T 18006.3—2020《一次性可降解餐飲具通用技術(shù)要求》正式發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)已于2020年12月31日正式實(shí)施?？山到獠途呤褂貌牧戏?種：一種是天然材料制成的，如紙制品、秸稈、淀粉等；另一種是以可降解塑料為主要成分制成。表3列舉了GB/T 18006.3—2020《一次性可降解餐飲具通用技術(shù)要求》中部分性能指標(biāo)。

2.4 全生物降解物流快遞運(yùn)輸與投遞用包裝塑料膜（袋）

目前，國內(nèi)快遞內(nèi)外包裝也是塑料廢棄物的主要來源。2020年3月24日，國家市場監(jiān)督管理總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了GB/T 38727—2020《全生物降解物流快遞運(yùn)輸與投遞用包裝塑料膜、袋》國家標(biāo)準(zhǔn)，并于2020年10月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)由生物基材料及降解制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)起草，對快遞用包裝薄膜、袋及充氣枕等塑料制品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和測試方法做了詳細(xì)規(guī)定，表4列舉了GB/T 38727—2020中部分性能指標(biāo)。

3 可降解塑料檢測工作的幾點(diǎn)思考

隨著我國可降解塑料產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，可降解塑料產(chǎn)品的檢測評價(jià)工作也逐步繁榮。從目前發(fā)展態(tài)勢來看，生物可降解塑料是未來可降解塑料發(fā)展的主要方向，我國將ISO國際標(biāo)準(zhǔn)檢測方法中16項(xiàng)生物可降解塑料標(biāo)準(zhǔn)同等轉(zhuǎn)化11項(xiàng)。從檢測能力上看，國內(nèi)能夠?qū)ι锝到馑芰系慕到庑阅苓M(jìn)行檢測的機(jī)構(gòu)也快速增加。但從整體上看，可降解塑料的檢測工作仍存在以下問題：

第一，生物降解塑料的測試周期相對時(shí)間較長，測試費(fèi)用相對較高。以目前流行的PLA和PBAT可降解材料為例，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19277.1—2011進(jìn)行測試，其中溫度為58±2℃，較大濕度，一般檢測需要90天，最長需要180天，而整個(gè)測試過程對設(shè)備精度和測試人員操作水平要求較高，因此檢測費(fèi)用較高。

第二，可降解塑料檢測條件與實(shí)際使用過程中存在較大差異?？山到馑芰咸貏e是生物可降解塑料對測試條件要求較高，要在特定的環(huán)境下才能降解。而實(shí)際使用過程中，可能無法創(chuàng)造塑料降解的條件。以可堆肥降解塑料為例，一般需要工業(yè)堆肥系統(tǒng)3～6個(gè)月才能降解，而目前國內(nèi)各大垃圾處理廠缺乏大型堆肥系統(tǒng)[3]。

第三，對可降解塑料降解后，微塑料的科學(xué)測試方法缺少系統(tǒng)性研究。光、熱降解塑料和部分生物降解塑料降解后，會(huì)形成直徑為1～5 000μm的微塑料，微塑料（特別是直徑小于20μm的微塑料）會(huì)隨著飲用水、食物鏈等進(jìn)入人體，造成危害。如何科學(xué)、全面、準(zhǔn)確的檢測微塑料，將是后續(xù)檢測工作的研究重點(diǎn)方向之一。

4 結(jié)語

通過可降解塑料替代傳統(tǒng)塑料，保護(hù)自然環(huán)境，是解決塑料污染問題的最佳方案?？山到馑芰袭a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對提高我國生態(tài)文明建設(shè)水平和保證我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。檢測工作者應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)，在借鑒發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情，制定快速有效的測試方法，完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)體系，促進(jìn)我國可降解塑料產(chǎn)業(yè)又好又快的健康發(fā)展。

10.19599/j.issn.1008-892x.2021.06.008

參考文獻(xiàn)

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[3] 陳彤，江貴長，張德浩，等.可降解包裝材料現(xiàn)狀研究與展望[J].塑料工業(yè)，2020，48 （1）：1—6.