可降解塑料的研究现状及发展趋势

　　摘要：2020年1月，国家发展改革委员会和生态环境部联合发布的《关于进一步加强塑料污染治理的意见》出台后，塑料制品的禁用种类进一步扩大，名录包括生活用、农用、医用制品和一些进口品等，对塑料包装、一次性日用品、聚乙烯农用地膜以及废塑料的进口、生产、销售等与生活息息相关的塑料用品使用提出了明确的要求。

　　关键词：可降解塑料;研究现状;发展趋势

　　前言

　　随着各国限塑政策的落地与趋严，以及研发工作的突破与生产工艺技术的进步，可降解塑料的需求量将越来越大，当前不具有价格优势的其他可降解塑料会以其独特的性能加速产业化进程，将具有广阔的发展前景。

　　1可降解材料种类和特性

　　1.1生物可降解包装用塑料

　　生物降解塑料又分为玉米或马铃薯为主等淀粉改性或填充聚乙烯、聚丙烯等常用普通用料的破坏性生物降解塑料，和以淀粉、纤维素等天然高分子材料经生物发酵后具有完全降解性能的完全塑料。生物降解主要依靠自然界中细菌真菌等微生物的分解作用，把可降解塑料在短时间内分解为不污染环境的甲烷、二氧化碳和水等，可以参与碳氮循环和促进生物新陈代谢。在二十世纪九十年代，可降解塑料在国内外得到了迅速发展，渐渐地应用于各类包装。如，日本NBC公司生产的以玉米为主的淀粉和以脂肪族聚酯为树脂原料制造出来的可降解塑料袋，在加了熟石灰后被分解为氯化钙和水，无污染又防臭。生物可降解塑料很早就被应用到了麦当劳等餐厅作为食物的包装，方便又无毒。当然，不仅用来包装食品，生物可降解塑料甚至被做成了一些药物的胶囊等用来包装颗粒药物。

　　1.2光降解包装用塑料

　　光降解包装用塑料主要是在太阳光或紫外线照射下，相应的塑料包装产品被自动分解。塑料在吸收紫外线后键能减小，结构不稳定，导致高分子长链断裂形成各种小分子，小分子化學键继续被破坏为更小的分子，在空气中彻底氧化分解。光解塑料可分为共聚型和添加型两类。共聚型是由各类烯烃等聚合而成，在光照条件下结构不稳定而断裂分解。添加型是在原材料中添加对二甲苯等增加光敏感性的助剂，在一定紫外线强度下被彻底分解。

　　上世纪七十年代，国外就对光降解塑料进行了大量开发研究，现在光降解包装用塑料在国内外应用广泛，在许多室内餐厅、商场和存储室等大量采用，包装过各种食品。在废弃时不需要填埋和焚烧，在阳光或紫外线下就能分解，不会破坏土壤和污染环境，符合绿色、可持续发展道路。

　　1.3光-生降解包装用塑料

　　在太阳光或紫外线强度不足时，光降解塑料不能被快速完全的降解，微生物量少时生物降解塑料不能被很好的降解。出于社会的需要，融合上述两种工艺性能的复合材料的光-生物降解塑料诞生了。这种塑料解决了紫外线强度不足问题，也解决了生物降解塑料生产制备工艺复杂的困难。塑料中添加了两种诱发剂，大大增加了分解效率。通过调整两种诱发剂的数量比例可得到不同分解程度和性能的光-生物可降解塑料，在诱导期内材料的力学性能可达到百分之八十以上，在一定时间后，其力学性能迅速降低，在氧化剂和细菌真菌等微生物共同作用下快速且准时被彻底分解。能够定时分解包装塑料材料也是光-生物降解包装用塑料的一大特点与优势。

　　光-生物降解塑料早在上世纪就已经被开发利用，相比于前两种包装用塑料更受人们青睐，通过试验发现可降解塑料被分解为小分子物质，最终再被分解为水和二氧化碳，在地上几乎不留痕迹。国内外也都在投入大量资金更进一步研发，相信在不久的将来会应用更为广泛，性能更加先进突出，还会批量生产各种包装用塑料。

　　2可降解塑料的研发进展

　　PLA的合成主要有3种途径：一是乳酸直接缩合;二是将乳酸合成丙交酯，再催化开环聚合;三是固相聚合。国内PLA的合成路线大多采用第二种途径。目前国内主要PLA生产厂家有浙江海正生物材料股份有限公司、江苏常熟长江化纤有限公司、吉林中粮生化有限公司等十几家;其中，浙江海正生物材料股份有限公司的PLA生产依托中科院长春应用化学研究所，以产业化生产结合改性研究的模式实现了万吨级以上的产能，2016年投资9.5亿元新建了1条50kt/a的PLA生产线;江苏常熟长江化纤有限公司，已形成聚乳酸(PLA)纤维、长丝、弹力丝、复合包芯纱线等6条包括8000t/aPLA纤维的生产线，但由于原料丙交酯方面的原因，其PLA的产能明显低于国外同类装置。虽然PLA具有较高的强度、熔点、生物相容和生物降解性，但也具有高脆、低韧的缺点，其开发过程中主要围绕增韧进行研究，只是增韧技术尚不成熟。不过，目前中科院长春应用化学研究所在丙交酯开环聚合反应的设计及合成方面已取得显著的进展。常规研究以PBS的改性为主，通过共聚/共混的形式进行PBS的改性，而通过研究PBS/PLA共混过程中酯交换反应对共混物的性能影响，制备了PBS/PLA系列共混物。当前前沿的空白研究为利用PBS制备纤维：通过优化工艺制备了PBS/熔喷复合纤维丝，采用共混纺丝制得共混纤维，在实验室获取PBS纤维，以PBS树脂熔融纺丝成功制备POY。

　　结束语

　　对于可降解塑料产业而言，今后更重要的是研发与生产工艺技术方面的突破。对于我国而言，可降解塑料的研究开发始于农用地膜，而我国是一个农业大国，地膜的消费量占世界第一位，各类可降解地膜正在发展中，尚处于示范推广阶段，其应用前景广阔，但产品在同时满足可降解性和性能好、价格低等方面还存在壁垒。此外，随着我国人民生活水平的提高，一次性塑料包装制品带来的环境污染问题日趋严重，如今也正在积极开发用于包装(主要是一次性包装)的可降解塑料制品，如垃圾袋、购物袋、餐盒等，目前，可降解塑料的种类繁多，其中PLA和PBS/PBAT是研究和应用最广的，其他的可降解塑料因生产成本较高还不具备产能竞争优势或大规模生产的条件，且多集中于附加值较高的材料领域。

　　参考文献：

　　[1]蒋兴仁.国外可降解塑料开发概况[J].塑料，2015(5)：8-10.

　　[2]李谊.国外生物降解性塑料研究进展[J].铁道劳动安全卫生与环保，2017(4)：61-64.

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文章名称： 可降解塑料的研究现状及发展趋势

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