可降解塑料包装材料的研究现状及展望

可降解塑料包装材料的研究现状及展望

作者：臧文苑

来源：《科技风》2017年第04期

摘要：走绿色可持续发展道路是包装行业的必然选择，可降解塑料材料符合这一理念而倍受关注。文章介绍了可降解塑料材料的概念，对不同种类材料的各项性能进行了分析，并指出了可降解塑料材料的发展趋势及发展方向。

关键词：包装材料；可降解塑料；生物降解；光分解；发展趋势

随着市场经济的发展，包装行业发展迅速，各类包装材料不断出现，同时，塑料包装材料应用所引起的环境问题也不容忽视。在可持续发展的大背景下，通过添加助剂改良塑料本身成分，开发可降解的环境友好型塑料包装材料势在必行。

1 塑料包装材料的分类及存在的问题

塑料是高分子复合材料的俗称，其种类繁多，性能不一，分类方法也多种多样。从保护环境的角度出发，塑料可有普通难降解型和可降解型两种。传统的普通塑料材料具有较好的机械加工性能，透明性好，有较好的阻隔性，化学稳定性好等优点，但其在生产过程中添加的各种助剂会产生较多安全问题。如常见的增塑剂，会使塑料的加工性能得到改变，提高其塑性和柔软性，但增塑剂会对人体生殖、免疫系统等产生毒害。目前市场上常用的食品包装用塑料袋大多数采用聚丙烯和聚乙烯材料生产，一次性塑料袋多是聚氯乙烯和聚苯乙烯制成的再生塑料产品，这些材料本身都会对人体产生危害。废弃后的塑料难以降解，污染土壤及水源。焚烧的塑料垃圾也会产生有害烟尘，产生环境污染问题。

可降解塑料在生产中也加入了不同的助剂，如淀粉、生物降解剂等，使得塑料产品在保持原有普通塑料各种性能的情况下，稳定性下降，在环境中较容易地得到分解，对环境的污染影响减少到最小，是当前研究的热点问题。根据降解条件的不同，目前常见的可降解塑料材料主要有生物降解型、光降解型、水降解型、复合降解型等几种。

2 可降解塑料材料各类及特性

2.1 生物降解塑料包装材料

生物降解塑料是指可以被水或土壤中的菌类或藻类等微生物分解的材料。现在多利于纤维素、淀粉等天然高分子材料为原料制作，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终产物为二氧化碳和水等无机物，也称为“绿色塑料”。不完全型材料是在生产中混入一定量的可降解物质在普通塑料中，废弃后不能被完全降解。通常，降解过程需要适宜的温度，矿物质、水分及充足的氧气，pH值在6-8之间，也即适于微生物存活生长的环境。降解时，塑料材料在酶及微生物的作用下，发生分裂或分解，并伴有生

物化学反应，聚合物分解产生新物质或遭到机械性破坏。目前，生物降解型塑料制造成本较高，国际市场对其相关标准也不统一，大规模推广存在困难。在不同领域如包装或医用材料，对其降解的要求也不相同。另外，生物降解过程也会有甲烷产生，存在一定程度的污染。

2.2 光降解塑料包装材料及其应用

光降解塑料主要指的是在太阳光照射环境中能发生分解的一类塑料材料。主要应用在农业用薄膜、购物袋等短期应用的领域。其降解机理主要是阳光中的紫外线成分被吸收后，产生光引发作用，使材料高分子链被破坏，失去性能而为成碎片，最终降解为二氧化碳和水。其分类主要有添加光解材料或有感觉官能团的光降解材料两大类。塑料中加入光敏剂，可提高其降解速度。生产中加入的添加剂主要有金属化合物，如铁、镁、镍的化合物，铁盐等；过氧化物、卤化物、芳香族物质、羰基甲基酮类、颜料等添加剂。

光降解塑料应用范围不广，仅应用在光照充足的环境中。另外，相当部分的光解材料不能被完全分解，生产过程中添加的光引发剂多是有毒物质，对人体及环境也会产生危害。

2.3 其他可降解塑料

水降解塑料含有亲水成分，在水中可溶解，成为研究热点，代表产品有聚乙烯醇，在水中能完全溶解的新型塑料包装材料也正在研究之中。该类材料多在医药领域使用，便于处理和销毁，经过成型和复合加工可用于包装溶剂及食品，应用前景广阔。

另外，生物/光复合降解型材料也倍受关注，可解决降解不彻底的问题并减少了降解时间。现在已有一次性餐具、地膜等产品。

3 可降解塑料包装材料存在的问题

尽管可降解塑料有较多的优点，但总体来讲，其目前在国内的应用和推广还需要较长的时间。首先是成本问题。可降解材料原料价格较高，难以大面积推广应用。其次，可降解的性能，势必影响到材料本身的机械强度及加工性能，在阻隔性等方面也不如传统的普通塑料产品。就应用领域来看，食品包装及医药卫生行业要求较高的少数部门在使用可降解材料，但相对包装市场，份额太少。在环保方面，多数可降解材料降解时间长，条件要求高，不能实现充分降解，在降解过程中会产生少量有害物或气体，还没有做到真正意义上的绿色环保。另外，从评价、检测来看，目前还缺乏权威的标准，一定程度上阻碍了其应用推广。

4 可降解塑料包装材料的发展方向及前景

长远来看，虽然目前可降解材料还存在诸多问题，但绿色环保的可持续发展战略，必将推动其研发和应用。据国外研究报告指出，2020年，全球的生物可降解塑料应用市场将达到100亿美元。

在今后的研发中，应重点关注可降解塑料材料的助剂或添加剂研发，如生物诱发剂，光分解剂等。为达到更好的降解效果，一是要研发新型助剂产品，如利用改良的天然高分子材料作原料；二是降低生产成本，如使用淀粉基、纤维素等低成本原料进行材料制备；三是提高降解效果，包括速度和降解时间的可控性，以及各助剂间的组合协同作用；四是要在微生物分解机理上加大研究，不断培养能降解塑料的微生物，结合现有手段和基因技术提高生物分解能力；五是要在政策上予以扶持，加大宣传力度，引导和鼓励百姓在生活中使用可降解塑料包装，对生产可降解包装材料的企业给以资金扶持或补贴；六是通过行政等手段规范行业标准，建立统一的标准和评价方法，不断做好市场引导和指导。

5 结语

可降解塑料产品符合绿色发展的理念，有利于我国生态文明建设及包装工业的发展推进。但目前来看，可降解塑料材料本身还存在较多问题，短时间内，只能作为传统塑料产品的补充进入市场。国内行业企业应看到其发展前景，从自身开始树立环保消费理念，加大研发力度，降低生产成本，不断推动其应用。

参考文献：

[1] 苑静.生物降解塑料的研究现状及发展前景[J].塑料科技，2009，37（2）：77-81.

[2] 刘希真，孙运金.可降解包装材料的应用及发展综述[J].中国包装工业，2014，（24）：3-5.

[3] 王志钢，曹新鑫，韩云峰.可生物降解塑料的应用研究进展[J].塑料助剂，2012（4）：1-5.

作者简介：臧文苑（1994-），男，汉族，山东青岛人，本科，研究方向：包装印刷技术。