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1、可降解塑料可降解塑料前言前言半个多世纪以来，随着塑料工业技术的迅速发展，塑料在工业，农业、医药以及人民生活的各个领域并与钢材、木材、水泥、并列成为国民经济的四大支柱材料。2012 年我国塑料制品规模以上企业总产量达 5781 万吨。塑料的大量使用虽方便了人们的生活，但也带来了很多环境问题。例如，像固体塑料，薄膜塑料制品除了少数一部分焚烧处理外，绝大部分最终作为塑料垃圾进入环境，而塑料大多性能稳定，在自然环境中被微生物利用、分解需要 200400 年，若在地下堆积填埋，不仅会破坏土壤的通透性，使土壤板结影响农作物的生长，还会占用和浪费大量土地。日益增长的塑料垃圾越来越严重的威胁着生态平衡和环境，
2、由于建填埋场的空间有限，焚烧设施不仅需投入大量资金，焚烧时还会有有毒物质二恶英产生，有时还会损坏焚烧炉。而对于回收利用，收集或即使强制收集进行回收利用，它的经济效益也不太好。而中国人太多，就决定了中国不可能在短时间内要求所有公民有环保的素养。所以要从根本上解决废塑料的环境污染问题，就应该用能降解或易降解的塑料制品代替当前的塑料制品。1 1 可降解塑料可降解塑料可降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存期内性能不变，而使用后在自然环境下，能在较短时间化学结构发生明显变化，而引起某些性质损失的一类塑料。21 世纪是保护地球环境的时代是资源、能源更紧张的年代，化石燃料日益枯竭，谁能找到
3、更清洁，更高效的资源，谁就会在未来的发展中占的先机。因此，具有显著的经济效益和社会效益的可降解塑料的研究开发已成为全球瞩目的研究开发热点。同时，随着人们环保意识的不断提高，认知不断深刻，此类材料将有广阔的前景。 2 2 降解机理的研究降解机理的研究在多数情况下，聚合物的降解主要是高分子中主化学键断裂反应所引起的在不同的环境条件下聚合物降解的方式和程度都不同。根据各种环境条件引发降解的原因的不同可将讲解分为：光降解、生物降解、光- 生物双降解和化学降解。其中，具有完全降解特性的生物降解塑料和具有光- 生物双重降解特性的光/ 生物双降解塑料，是目前主要的研究开发方向和产业发展方向2.12.1 光降
4、解塑料光降解塑料光降解塑料一般是指在太阳光的照射下，光降解塑料吸收紫外线的辐射能发生光引发作用，是键能减弱，长键分裂成较低分子量的碎片，聚合物 i 的完整性受到破坏，物理性能下降。较低分子量的碎片在空气中进一步氧化，产生自由基的断链反应，降解成为被生物分解的低分子量化合物，最后被彻底氧化为CO2和 H2O.一般光降解塑料的制备方法有两种，一是在高分子材料中添加光敏剂，由光敏剂吸收光能后产生自由基，促使高分子材料发生氧化作用后达到劣化；另一种是利用共聚的方式将光敏基团( 如羧基、双键等)导入高分子结构内赋予材料光降解的特性。因此光降解塑料可分为添加型和合成型两类。合成型光降解塑料是通过共聚反应在
5、塑料的高分子主链上引入羰基等感光基团而赋予其光降解特性的，并可以通过调节光敏基团的含量来控制光降解活性。现在已知的有乙烯-CO 共聚物、乙烯酮- 乙烯共聚物等。以一氧化碳或乙烯酮类为光敏单体与烯烃类单体共聚，可合成含羰基结构的聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC) 等光降解聚合物。添加型光降解塑料是在聚乙烯、聚苯乙烯等通用塑料中添加光敏性添加剂，制成的光降解塑料制品常用的光敏剂有过渡金属络合物、硬脂酸盐、N，N- 二丁基二硫代氨基甲酸铁等，用量约 1%3%( 质量)。2.22.2 生物降解生物降解光降解塑料由于价格较高，又只能在光照下降解，受地理环境、气候制约性很大，埋地部分不能降
6、解等问题，使大面积应用受到一定限制。光降解表现出来的诸多缺点使得光降解最终退出历史舞台，而生物降解所变现出的优良的全降解性能，使得各国开始把研究目光转向生物降解。生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有机物作 为食物源，通过生命活动合成的高分子化合物。通过微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羟基脂肪(PHA) 类为多，其中最常见的有聚 3- 羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV) 及 PHB 和 PHV 的共聚物(PHBV)。从材料发展前景看，天然聚合物如 PLA、淀粉混配物、PHBV 和聚羟基丁酸酯（PHB）将主导生物塑料市场。2.32.3 光光- - 生物双降解塑料生物双降解塑料虽说
7、光降解塑料和生物降解塑料的好处有很多，但在推广过程中也遇到不少问题：(1) 经济问题。生物降解塑料的价格要比普通塑料高 2 15 倍，高昂的价格成为其进入市场的阻力；(2) 技术问题。生物降解塑料在不同应用领域要求有不同的降解速度，如在作包装材料时要求有一定的使用期，作医药材料时则要求降解速度快，想要做到能有效控制降解时间的塑料，在技术上还待提高。面对光降解塑料与生物降解塑料不可忽视的缺点，各国开始考虑两种降解的结合，即光- 生物双降解塑料。光- 生物双降解塑料具有光、生物的双重降解性。是当前世界降解塑料的主要开发方向之一。其制备方法是采用通用高分子材料( 如 PE) 中添加光敏剂、自动氧化剂
8、、促氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等的添加型技术比较普遍。光- 生物双降解塑料分为合成型双降解塑料和掺混型双降解塑料，但由于合成型光降解塑料成本较高，研究较少。目前研究较多的是掺混型光- 生物双降解塑料。2.42.4 化学降解塑料化学降解塑料化学降解塑料又可分为氧化降解塑料和水解降解塑料，氧化降解塑料是指由氧化作用而引起降解的一类塑料；水降解塑料是指由水解作用而引起降解的一类塑料。化学降解塑料也有其很广阔的应用领域，农药包装塑料薄膜用后难以降解，严重污染农田生态环境，较长时间以来一直成为困扰人们的难题。英国的帕罗格安公司研制成功一种可水解的塑料薄膜。这种薄膜具有普通薄膜的力学性
9、能和印刷性能，可有效保证包装袋内的农药气味不外泄及耐碳氢类化学品的腐蚀。而其最大的特点是用后可水解而降解，解决了农药包装膜污染环境的难题。3 3可降解塑料存在问题和发展方向可降解塑料存在问题和发展方向随着人们环保意识的不断提高，可降解塑料得到了快速的发展。但是目前可降解塑料的开发和利用还存在以下一些问题。（1） 经济问题。由于受现阶段科学技术的限制，生产可降解塑料的成本高，使其市场价格高，就给可降解塑料的推广造成很大的影响。（2） 降解技术还不成熟。目前许多的可降解塑料虽说可以达到降解的目的但还是会受到各方面的影响，性质不稳定。（3） 降解塑料的标准及试验评价方法。可降解塑料最近十几年才兴起的
10、，还没有哪家机构能确切给出定义，能够有独到的手段来试验评价可降解塑料产品。4 4可降解塑料发展方向可降解塑料发展方向（1） 各种更好，更高效的添加剂的研发。（2） 开发能精准控制时间的可降解塑料。（3） 利用自然优势发展生物降解塑料。（4） 培养能生产高分子塑料的微生物。（5） 建立降解塑料的标准及试验评价方法。结束语目前，可降解塑料虽然遇到一些问题，但我相信，随着科学技术的发展，世界 范围内的通力合作，这些问题都会迎刃而解。随着可降解塑料、的广泛应用， 建立能在短时间内评价其可降解性能的测试技术和标准体系也将成为必然的发 展趋势5 5参考文献参考文献【1】 俞文灿, 可降解塑料的应用、研究现状及其发展方向. 中山大学研究生学刊(自然科学、医学版), 2007, 28(1): 1-11【2】 钱伯章, 朱建芳. 生物可降解塑料发展现状与前景.现代化工, 2008, 28(11): 83-87.【3】 黄格省降解塑料发展现状述评（）J石化技术与应用，2001，19（4）
