使用可降解高分子材料是減少傳統(tǒng)塑料污染的有效途徑之一,。目前,,世界各國(guó)都在大力開(kāi)展可降解塑料的研發(fā)工作,,其應(yīng)用前景非常廣闊,。
目前,,在日常生活中,,可降解塑料可用于制作食品包裝袋,、包裝箱、飲料瓶,、日化包裝瓶,、一次性圓珠筆、垃圾袋,、旅行用品,、休閑用品等。例如,,用聚乙烯醇類(lèi)原料可生產(chǎn)飲料瓶,、色拉油瓶、罐裝瓶,、有機(jī)溶劑瓶等,。可降解塑料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可用于制造農(nóng)用薄膜,、建筑薄膜,、紙張薄膜(或代紙用品),、農(nóng)藥化肥包裝袋、林業(yè)木材的包裝材料等,。
現(xiàn)在光降解塑料在美國(guó)主要用于制備光降解農(nóng)用塑料,、光降解垃圾袋、塑料包裝袋,、一次性購(gòu)物袋以及光降解提拉環(huán)等,;在西歐,光降解塑料主要用于生產(chǎn)光降解垃圾袋,、一次性購(gòu)物袋,、光降解農(nóng)用薄膜以及光降解型工業(yè)包裝材料等。
生物降解塑料在美國(guó)主要用于生產(chǎn)分解垃圾袋,、購(gòu)物袋以及一些生物降解農(nóng)用薄膜等,;在西歐,可降解塑料主要用于生物降解洗發(fā)液瓶,、生物降解垃圾袋以及一些一次性商品購(gòu)物包裝袋等,。但就目前技術(shù)水平而言,過(guò)分夸張宣傳,,認(rèn)為采用這些可降解材料就可以解決"白色污染"顯然是不恰當(dāng)?shù)?,因?yàn)檫@些產(chǎn)品的應(yīng)用性能并不理想,還存在很多問(wèn)題,。
存在問(wèn)題首先,,生物降解高分子材料的價(jià)格高,不易推廣應(yīng)用,。如我國(guó)在鐵路上推廣的降解聚丙烯快餐盒比原用的聚苯乙烯泡沫快餐盒價(jià)格高50%~80%,。
其次,使用性能尚不盡如人意,。目前國(guó)內(nèi)外公布的各種品牌淀粉塑料,,力學(xué)性能一般。和同類(lèi)應(yīng)用的現(xiàn)行塑料相比,,其使用性能主要缺點(diǎn)之一是凡含淀粉的降解塑料耐水性都不好,,濕強(qiáng)度差,一遇水則力學(xué)性能大降,,而耐水性恰恰是現(xiàn)行塑料在使用過(guò)程中表現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。如光-生物降解聚丙烯快餐盒與現(xiàn)用聚苯乙烯泡沫快餐盒相比,,實(shí)用性較差,,質(zhì)軟,裝熱食品易變形,,且資源耗費(fèi)大,,以每個(gè)餐盒計(jì)算,,質(zhì)量比聚苯乙烯泡沫塑料餐盒大1~2倍。聚乙烯醇-淀粉型生物降解塑料作為包裝用的一次性緩沖材料,,與普通聚乙烯醇緩沖材料相比,,其表觀(guān)密度稍高,高溫,、高濕情況下易收縮,、遇水易溶解,為水溶性材料,。
第三,,降解高分子材料的降解控制問(wèn)題有待于解決。如醫(yī)學(xué)上應(yīng)用要求降解比較快,,而作為包裝材料要求有一定的使用期,;準(zhǔn)確的時(shí)控性和用后完全、快速降解離實(shí)用要求還有相當(dāng)大的差距,,特別是填充型淀粉塑料,,其大部分根本不可能在1年內(nèi)降解,雖然很多試驗(yàn)證明它們?cè)谧贤饩€(xiàn)作用下分子量大幅度下降,,但這與實(shí)用要求是兩回事,,在美、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家已不能被環(huán)境組織和公眾接受,。
第四,,高分子材料的生物降解性評(píng)價(jià)方法有待完善。由于降解塑料的降解性能制約因素很多,,各國(guó)的地理環(huán)境,、氣候、土壤成分,、垃圾處理方式等又有許多差異,。因此降解到底意味著什么,其降解時(shí)間是否應(yīng)有所定義,,降解產(chǎn)品是什么,,這些問(wèn)題均未能達(dá)成共識(shí),其評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)更是五花八門(mén),,要建立起統(tǒng)一,、完整的評(píng)價(jià)方法還需時(shí)間。
第五,,降解高分子材料的使用會(huì)影響高分子材料的回收利用,,對(duì)使用后的生物降解材料需要建立相應(yīng)的基礎(chǔ)處理設(shè)施等。
發(fā)展趨勢(shì)關(guān)于可降解材料的發(fā)展趨勢(shì),,首先要利用纖維素,、淀粉,、甲殼素等天然高分子材料制取生物降解塑料,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)改良天然高分子的功能與技術(shù),。
其次,,利用分子設(shè)計(jì)、精細(xì)合成技術(shù)合成生物降解塑料,。通過(guò)對(duì)具有生物降解性的合成高分子生物降解機(jī)理的解析制取生物降解塑料,,同時(shí)對(duì)這類(lèi)高分子與現(xiàn)有通用聚合物、天然高分子,、微生物類(lèi)聚合物等進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),。
第三,采用生物基因工程,,利用綠色天然物質(zhì)制造降解高分子材料,。如纖維素、菜油,、桐油,、松香等天然物質(zhì)。據(jù)報(bào)道,,英國(guó)的科學(xué)家培育出一種能生產(chǎn)完全生物降解塑料的油菜,,他們采用基因遺傳技術(shù)將3種能產(chǎn)生聚合物的生物基因成功地植入油菜籽。這種油菜籽生長(zhǎng)成的油菜的種子和葉片均含有大量的聚合物,,將這種物質(zhì)提煉后即可加工成各種家用塑料制品及塑料管道,。如果這種油菜能大面積種植的話(huà),就會(huì)極大地降低降解塑料的生產(chǎn)成本,。
第四,,通過(guò)微生物的培養(yǎng)獲得生物降解塑料,尋找能降解高分子塑料的微生物,,研究新的高分子材料,,并解析其合成機(jī)理。同時(shí)通過(guò)現(xiàn)有方法及基因工程的手段提高其生產(chǎn)性,,研究高效的培養(yǎng)微生物的方法,。同時(shí)還要研究如何提高降解塑料的性能以及降低其成本。
可降解塑料改性也是一個(gè)重要的方面,。通過(guò)淀粉或纖維素等可降解的高聚物對(duì)通用型聚合物(如聚乙烯和聚丙烯等)進(jìn)行共混改性或接枝改性,,可制備一種光-生物共降解塑料薄膜。將這種塑料膜用于制造一次性包裝材料和制品,,使用后可在生物和光的作用下完全降解,。另外,將聚酯和聚酮共混,,采用雙氧水,、過(guò)氧酸等氧化劑進(jìn)行化學(xué)改性,可獲得一種既具有生物降解功能,,又具有光降解性能的高聚物塑料包裝材料,,可直接用于生產(chǎn)快餐飯盒、垃圾袋,。它采用非淀粉型光敏劑和生物降解劑,,其強(qiáng)度和透明度均優(yōu)于淀粉塑料,光降解性能優(yōu)良,,可在50-100天內(nèi)脆化,,其降解產(chǎn)物能被霉菌等微生物進(jìn)一步降解,最終成為微生物的碳源,,回歸大自然,。
盡管目前開(kāi)發(fā)的可降解塑料尚未徹底解決日益嚴(yán)重的"白色污染"問(wèn)題,但它仍然是一條緩解矛盾的有效途徑,。它的出現(xiàn)不僅擴(kuò)大了塑料的功能,,緩解了人類(lèi)和環(huán)境的關(guān)系,而且從合成技術(shù)上展示了生物技術(shù)的威力和前景,,將是21世紀(jì)新材料發(fā)展的重要領(lǐng)域,。