可降解塑料的研究利用现状

可降解塑料的研究利用现状

摘要：本文简介了白色污染的现状、危害及目前处理废旧塑料的方法，重点介绍了可降解塑料的研究现状，并分析了可降解塑料存在问题、发展方向及前景。关键词：可降解塑料白色污染现状前景

1.白色污染的现状、危害及目前处理废旧塑料的方法

塑料自问世以来，以其优异的性能和低廉的成本，在各个领域得到广泛的应用。随着经济的发展，人民生活水平的提高，塑料制品的需求量也日益增加，而塑料带来的“白色污染”也越来越严重。开发降解塑料是治理城乡废弃物对环境污染的一个重要途径。当前各国都急切需要降解塑料及分解材料，因此降解塑料及分解材料将成为一种最具有巨大市场潜力和生态效益的环保新型材料。

1.1“白色污染”的现状

塑料作为一种新型材料，以质轻、防水、耐用、生产技术成熟、成本低的优点，需求量呈逐年增长趋势。仅就中国而言，塑料产量从1975年的1.4万t 激增到2001年的1401万t，预计2005年将达到2500万t。随着塑料产量的不断增加，废弃塑料制品也同比例增多。近年来，在国民经济高速发展的同时，人们的生活方式也由“节俭型”向“消费型”转变，一次性塑料制品的使用量更是大幅增加，以杭州为例，600万人口每月仅一次性塑料包装袋的使用量就达800t。由于最初人们对废旧塑料引起的环境危害缺乏认识，将大量的废旧塑料制品随意抛弃，从而引发了严重的“白色污染”问题。

1.2“白色污染”的危害

1.2.1破坏臭氧层

在生产一次性发泡塑料餐具的过程中，所使用的发泡齐会严重破坏大气臭氧层。.

1.2.2破坏土壤结构

残留在土壤中的不可降解塑料制品会使土壤板结成块，阻碍农作物吸收营养和水分，导致农产品产量下降。

1.2.3危害人体健康

食品包装用的塑料制品，多为聚苯乙烯的二聚体和三聚体，易被食物吸收转而拢乱人和动物的荷尔蒙分泌，损害生育能力。当受热达65℃时，塑料制品会释放出大量毒素，严重损害人体的肝脏、肾脏及中枢神经系统。【1】

1.3目前处理废旧塑料的方法

目前处理废旧塑料的方法主要有：填埋处理、焚烧处理、再生利用和再资源化、用可降解塑料代替现有塑料。但在治理塑料污染过程中存在这多种困难，比如：回收以及分类较为困难，废弃的塑料与其他生活垃圾混在一起，造成废弃塑料的污染以及收集工作困难，增大了回收成本；缺乏专用回收设施，限制了回收塑料再次加工的质量和种类；回收焚化后产生的有毒气体造成二次污染等一系列问题。【2】

2.可降解塑料的研究现状

降解塑料是一个新产业。目前国外主要生产降解塑料的有美、日、德、英等国，品种主要有光降解、光/生物降解、水解降解和完全生物降解塑料等。其中光降解技术较为成熟，而完全生物降解塑料的研究开发最为活跃；但其回归自然仍需一定周期和特定条件，特别是由于其技术较复杂、价格高昂，尽管美、日、西欧等发达国家已建成千吨级甚至万吨级的工业化装置，仍难以进入量大、面广的一次包装材料和地膜等市场，目前主要用于医用卫生器材和高附加值包装材料。

我国降塑的研究开始于20世纪70年代后期，80年代也仅有少数单位进行实验室研究，90年代才掀起研究开发的热潮。初期主要集中在农地膜的研究和开发，90年代中期研究开发的热点转向塑料餐具、包装袋、垃圾袋，这一时期已开发出部分技术经济上较好的产品，并推向市场，但产品较多地投向市场是90年代后期，到目前为止，降解农用塑料地膜已处于示范应用阶段，包装材料及制品已处在市场推广阶段。

降解塑料的种类有：光降解塑料、生物降解塑料、光/生物双重降解塑料。其中具有完全降解特性的完全生物降解塑料和具有双重降解特性的光/生物降解塑料是目前研究的主要方向。【3】

2.1光降解塑料

2.1.1共聚型光降解塑料

由美国杜邦公司开发的聚乙烯(PE)和乙烯基酮共聚而成的聚合物,可增强PE 塑料的光降解性,称为Guillet共聚物。含5%(质量分数)羰基的Guil-let共聚物,商品名为Ecolyte[1]。后来,发展出聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺(PA)等含羰基的共聚物[2],都具有光降解性。在欧美等国,PE光降解膜已用作地膜、食品袋和垃圾袋。

2.1.2添加型光降解塑料

其制备方法是在高分子材料中添加光敏剂和其它助剂。由光敏剂吸收光后产生自由基,促使高分子材料发生氧化反应以达到分解。典型的光敏剂有芳香酮、芳香胺、乙酰丙酮铁、2-羟基-4-甲基苯乙酮肟铁、硬脂铁、二烷基二硫代氨基甲酸铁和二茂铁衍生物等。由英国阿斯顿大学的Geral Scott和以色列塑料技术大学的Dan Gillead合作开发的一种可实现光敏控制的光降解聚合物,其商品名为Plas-tigone[3-4]。据文献报道[5],中科院上海有机化学研究所研制了长链烷基二茂铁衍生物及胺烷基二茂铁衍生物两个系列光敏剂;中科院长春应用化学研究所已研制成功了一种以铁合物Fe(F)x和Fe(I)x为光敏剂的光降解PE薄膜;福州市塑料研究所研制成功了二烷基二硫代氨基甲酸铁(FeDRC)光敏剂及其光降解PE薄膜。添加型光降解塑料的研究开发较早,技术比较成熟,其产品已广泛应用于农业及包装等领域。

2.2生物降解塑料

近几年来生物降解塑料发展较快,其消费量占塑料消费总量的1%,仅2000年生物降解塑料的消费量约在400万~500万t左右。生物降解塑料,按生物降解过程可分为完全生物降解塑料和生物崩环塑料两类;其制备方法可分为:生物发酵法、化学合成法和天然高分子共混。

2.2.1完全生物降解塑料

完全生物降解塑料在细菌或其水解酶作用下,最终分解成CO2及水等物质,回归环境,被称为“绿色塑料”。

2.2.1.1生物发酵法

主要用于生产脂肪族聚酯类聚合物,如聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)、PHB和PHV的共聚物(PHBV)、聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯、聚羟基乙酸及其共聚物等。但由于发酵法降解聚合物成本太高,而未被广泛应用。目前,脂肪