3、 可降解材料
可降解材料是指在特定时间内造成性能损失的特定环境下、其化学结构发生变化的一种塑料 。可降解塑料包装材料既具有传统塑料的功能和特性、又可以在完成使用寿命之后、通过阳光中紫外光的作用或土壤和水中的微生物作用、在自然环境中分裂降解和还原、最终以无毒形式重新进入生态环境中、回归大自然 。
可降解塑料主要分为合成光降解塑料、添加光敏剂的光降解塑料和生物降解塑料、以及多种降解塑料复合在一起的多功能降解塑料 。也有按降解塑料的环境条件分为光降解塑料、生物降解塑料(完全生物降解塑料、部分生物降解塑料)、化学降解塑料(氧化降解塑料、水降解塑料)、以及上述三种降解塑料组合成的复合降解材料 。
在合成光降解塑料中、以聚羟基丁酸酯(PHB)及聚羟基戊酸酯(PHV)生产最多、英国Zeneca公司年产量已达1000t、它们的性能与聚乙烯和聚丙烯相似、价格为聚乙烯的10倍左右 。其降解原理是聚合物吸收紫外光发生引发作用、使键能减弱、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、产生自由基断链、进一步降解为二氧化碳和水 。
在塑料加工过程中加入少量的光敏剂可使一般塑料变为光降解塑料 。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源、因此可加快聚合物的光降解过程 。这一方法比共聚合成方法简单、成本也较低、光降解塑料在国外主要用作饮料瓶、购物袋、垃圾袋、地膜等、国内主要研究开发用于地膜、近年来开发用于一次性新型快餐盒 。由于光降解塑料只有在太阳光辐照条件下才能降解、受地理环境、气候条件制约性很大、要达到准确的时控制性难度较大、埋地部分不能降解、因此大面积推广应用受到一定的限制 。
以石油为基本原料合成的聚合物、它们在自然条件下、很难被普通的微生物所分解 。而含有易发生水解的基因所合成的聚合物和天然聚合物都具有较高的生物降解性能 。我国研究较多的是以淀粉与聚烯烃塑料相混的不完全生物降解型 。这类塑料的降解机理是淀粉颗粒先被真菌和细菌侵袭、消耗、从而削弱了塑料的强度、同时经过塑料与土壤中存在的某些盐类接触、自氧化作用而形成过氧化物、促使塑料中聚合物的分子链断裂、它们互相促进、相辅相成、细菌消耗淀粉、使塑料表面积增大而有利于自氧化降解 。周而复始、高分子链逐渐断裂、缩短、使塑料强度降低、直至聚合物的分子量降低到能被微生物代谢的程度 。
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