PE、PP、EVA、沙林淋膜紙的光氧生物降解技術(shù)

以前一些食品包裝的內(nèi)表面所涂布的全氟物質(zhì)PFAS 具有一定的致癌性，因此許多生產(chǎn)紙類快餐包裝的廠家轉(zhuǎn)為在紙張表面淋涂一層PE、PP、EVA、沙林等樹脂塑料薄膜，以達到防水防油的目的，并避免全氟物質(zhì)PFAS 對人體健康的危害。但這些塑料薄膜在自然環(huán)境下，就像PFAS 一樣分子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，不能降解，從而形成了白色塑料污染。

山東華利環(huán)保工程有限公司研發(fā)的高分子材料（如塑料、橡膠、化纖）用光氧生物降解技術(shù)，可以實現(xiàn)垃圾填埋生物降解、堆肥降解。

光氧生物降解母粒是生物降解中最接近在自然環(huán)境下進行快速降解的技術(shù)，添加量1%，可實現(xiàn)快速降解，不改變材料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝以及材料的綜合性能。

而傳統(tǒng)的聚乳酸PLA、PBAT、PBS、PHA 等全生物降解技術(shù)，其成本至少增加100%～200%，綜合性能也達不到傳統(tǒng)塑料的性能，需要改變材料、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝。

PE、沙林等塑料薄膜用光氧生物降解技術(shù)可用于中國市場的淋膜紙類快餐包裝的生產(chǎn)。

光氧生物降解技術(shù)

技術(shù)原理

山東華利環(huán)保工程有限公司的塑料薄膜光氧生物降解技術(shù)是一種完全依據(jù)塑料薄膜丟棄在自然環(huán)境條件下進行生物降解的一類創(chuàng)新技術(shù)。該技術(shù)的設(shè)計宗旨是保留其作為商品所需的全生命周期中的使用壽命及其力學、機械、阻隔、透明等商業(yè)性能，丟棄后可使塑料薄膜在自然條件下實現(xiàn)生物降解。

該技術(shù)是在塑料薄膜中加入光氧生物降解母粒，使其發(fā)生作用變成可光氧生物降解的塑料烯薄膜，其機理是光氧生物降解助劑加速塑料高分子與氧的反應，并提高氧原子插入塑料高分子聚合物鏈的速度，塑料高分子在有氧環(huán)境中被斷鏈成小分子物質(zhì)，然后被自然環(huán)境中普遍存在的微生物分解（見圖1）。

圖1 山東華利環(huán)保工程有限公司光氧微生物降解全過程示意圖

采用光氧生物降解技術(shù)的塑料薄膜降解過程可分為兩個階段。

第一階段：添加了光氧生物降解母粒的塑料薄膜與空氣中的氧反應，引發(fā)添加劑攻擊高分子聚合物碳鏈，碳主鏈被氧化形成相對分子質(zhì)量≤10000 或更小的分子碎片（歐洲和日本的科學家認為，相對分子質(zhì)量＜40000 的高分子低聚物即可以被微生物吞噬）。

在這個階段中，降解是一個非生物過程，是促使氧原子插入高分子聚合物斷裂處碳主鏈上形成各種官能團（如羧酸、酯、醛和醇等）。

高分子聚合物從疏水性大分子鏈變?yōu)橛H水性小分子鏈，從而使分子鏈碎片更容易被細菌侵蝕消化。

第二階段：自然界普遍存在的微生物(細菌、真菌和藻類) 把塑料薄膜作為營養(yǎng)源吞噬分解，最終分解為二氧化碳、水和生物質(zhì)，這個段階的降解稱之為生物降解過程。

檢測及標準

無論是在露天暴曬還是在實驗室狀態(tài)，這種技術(shù)的降解率都可達到60%以上，我國國家標準GB/T 20197—2006 與GB/T 19277.1—2011 中，對生物降解率的最高檢測要求是60%。

在實驗室狀態(tài)，對于厚度小于15μm 的薄膜，模擬3 個月自然環(huán)境老化后，就可進入生物降解階段。模擬老化可選擇UV 紫外線老化或者氙燈老化。

進入生物降解階段，國際上最先進的聚烯烴降解標準（PAS 9017 :2020）要求在730 天達到90%以上的降解率，遠高于我國國家標準。

塑料薄膜光氧生物降解技術(shù)達到的技術(shù)水平遠超國家標準，與國際上最先進的聚烯烴降解標準（PAS 9017 :2020）相吻合。

在PE、沙林等塑料樹脂中混入光氧生物降解母粒后，生產(chǎn)的產(chǎn)品已經(jīng)具備了生物降解的性能，且其180 天生物降解率可達60%，達到了國家標準GB/T 38082—2019 所要求的生物降解率。無論是在露天拋棄、垃圾填埋還是有氧堆肥等條件下都可做到全生物降解。

光氧生物降解技術(shù)可通過以下中國國標的檢測：GB/T 20197—2006、GB/T 19277.1—2011、GB/T 38082—2019。符合當前的雙碳政策與理念。

不同淋膜的生物降解技術(shù)路線的選擇

由表1 和表2 可見，EVA 淋膜、PP 淋膜比較適合采用山東華利環(huán)保工程有限公司的（厭氧+海洋）生物降解技術(shù)，當然也可以采用山東華利環(huán)保工程有限公司的光氧生物降解技術(shù)。

表1 兩種不同生物降解母粒在螺桿擠出機中的最高耐溫

表2 不同淋膜樹脂在螺桿擠出機中的熔體溫度范圍

沙林樹脂、LLDPE、LDPE 等淋膜比較適合采用山東華利環(huán)保工程有限公司的光氧生物降解技術(shù)，當然也可以通過把熔體溫度降低到310℃以下，以方便采用（厭氧+海洋）生物降解技術(shù)。