可降解塑料的种类

中国包装报/2009年/11月/2日/第007版

综合

可降解塑料的种类

郭娟张进

塑料制品由于质轻、强度高、耐腐蚀、价格低廉等优良的特性，深受包装界人士的爱戴，是首选的包装材料。目前世界上人均包装材料的消耗量为145kg/年，其中塑料制品约占10%～15%，数量巨大。为避免废塑料给环境造成的污染，目前主要有三种解决方法:一、填埋处理；二、回收再利用；三、开发可降解塑料。由于填埋地有限，使填埋处理方法难以进行；可回收利用的废旧塑料仅占塑料垃圾总量的1%，也解决不了废塑料带来的污染问题。目前，石油资源又比较匮乏，致使塑料原料受到威胁。为缓解这种现状，我国科研人员展开了对降解塑料的研究和开发，希望它能逐步取代普通塑料包装制品。

国际标准化组织(ISO)对降解的定义是:随着性能的下降，化学结构发生变化。美国试验与材料学会(ASTM)对降解塑料的定义是:在特定环境条件下材料的化学结构发生显著变化，且同时造成某些性能的下降。可降解塑料是指在塑料中加入一些促进其降解的助剂或者用可再生的天然原料制造，在使用和保存期内能满足应用性能要求，而使用后在特定环境条件下，在较短时间内其化学结构会发生明显变化，引起某些性质损失，或是合成时就具有降解性能的一类塑料。因此，它也被称为环境降解塑料，在包装行业也被称为绿色包装材料。其发展迅速，按降解机理主要分为光降解塑料、生物降解塑料、光/生物双降解塑料三大类。

光降解塑料

光降解塑料是指在太阳光(主要是紫外光，波长290μm～400μm)的照射下，聚合物链能够有序的进行分解，发生老化的材料。聚合物之所以发生光降解主要是由于本身含有杂质，最主要的杂质是含羰基的物质。我们知道，纯的PE、PP是很难降解的；光降解可分为合成光降解和添加光敏剂的光降解两种。对于合成光降解塑料，其降解原理是:聚合物吸收紫外光后，发生光引发作用，将光增敏基团引入主链，使链能减弱，长链分裂成较低分子量的碎片，物理性能下降，较低分子量的碎片在空气中进一步发生氧化作用，产生自由基断裂，进一步降解为C02和水。通常采用含有光增敏基团(CO)的单体或烯酮类(如甲基乙烯酮、甲基丙烯酮)与烯烃类单体共聚，从而可合成含有羰基结构的光降解型PE、PP、PVC、PS、PET等。目前已实现工业化生产的产品有杜邦公司开发的乙烯与一氧化碳的共聚物，乙烯酮共聚物，结晶度为20%～30%的间规1，2一聚丁二烯，氯乙烯和一氧化碳共聚物，苯乙烯和甲乙酮、苯基乙烯基酮、苯基丙基酮等其中之一组成的共聚物等。

添加光敏剂的光降解塑料是在塑料加工过程中加入少量的光敏剂，由于光敏剂的光引发作用及光化学反应而产生自由基引发原，因此可加快聚合物光降解过程。常用的光敏剂有:二苯甲酮、二茂铁、硬脂酸铁、烷基硫代氨基甲酸铁等，其中用烷基硫代氨基尹酸铁制备的塑料膜具有突变的降解性，应用较广。

光降解塑料的技术在20世纪80年代已经成熟，产量增长很央，但是由于其自身仅适用于日照时间长、光照量充足的地区使用，应用范围狭窄，多限于农田覆盖物使用等；另一方面，光降解塑料的主要成分是聚烯烃类树脂，其完全降解性受到人们的怀疑，少量光敏剂为重金属物质，也不符合环保要求。因此，从上世纪90年代起，单纯的光降解塑料产量趋向减少，研究发展也趋于停滞。

生物降解塑料

生物降解塑料是指可被土壤、污水、海水中的细菌、霉菌、藻类等微生物分解，最终生成对

环境无污染的物质的材料。降解反应过程为:先是微生物中的酶将高分子量的聚合物分解成分子量小的碎片，然后进一步被自然界的细菌分解、消化、吸收，最后生成二氧化碳和水等物质。其降解形式大致有三种:生物物理作用，微生物侵蚀导致细胞的增长，使聚合物发生机械性破坏；生物化学作用，微生物作用于聚合物，产生新的物质；酶的直接作用，微生物侵蚀部分导致塑料分裂或氧化崩裂。

生物降解塑料根据降解机理和破坏形式，可分为完全生物降解塑料和生物破坏性塑料(也称之为不完全生物降解塑料)两类。其中完全生物降解塑料以可食用的有机酸、糖类物质、纤维素、蛋白质等为主要原料，经过特殊工艺可加工制成塑料包装制品。