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| 塑料包装材料降解的基本原理 |
| 发布时间：2015/8/24 9:27:02 浏览：次 |
目前生产的可降解塑料，并不意味着整个包装废料全部消失为二氧化碳和水。其基本原理还是通过死的生物体受微生物和霉菌的作用，产生二氧化碳和腐殖质，而二氧化碳和腐殖质再对塑料产生作用。没有灵丹妙药可以完全解决塑料垃圾问题，循环使用和焚化是两种比较有效的处理方法。
塑料本身没有天生的生物分解能力，强度和牢固程度决定了它们的稳定性。无论在陆地，还是海洋，塑料都不受外界影响，丝毫没有分解的可能性。唯一的办法是改变实用塑料的原料，使之丢弃后在一定的环境条件下即可分解，并被吸收进入生物大气层的自然碳化环境。
设计者在合成聚合物的主要成分时必须综合考虑到光学，生物，化学连锁反应的引发，以及结合等各个方面。挑选一种能使以上各方面都具备条件的材料作为添加剂与塑料掺在一起，可以改变塑料的结构，达到丢弃后分解，并被生物大气层吸收的目的。关键是包装容器在正常使用的情况下，分解过程绝对不能引发。
降解塑料主要有生物分解，光分解和化学分解三种类别。三种分解过程互不相关。只有在分解过程的某一阶段，三者可能发生关系。这些分解过程可以根据环境条件和树脂的使用，以一种协调，统一和连贯的方法进行控制。在包装中降解塑料的适用性问题还有很大的意见分歧。看来工业方面标准化的程度很重要。
材料的生物分解主要是微生物的作用。以淀粉为基础的生物分解塑料颇受欢迎。特殊种类的降解塑料也受到设计人员的重视。对塑料来说，最重要的微生物是细菌和霉菌。微生物引起的分解主要有三种类型：
1.生物物理作用，细菌繁殖引起材料结构破坏。
2.生物化学作用，微生物体作用于聚合物。
3.直接酶的作用，微生物产生的酶破坏塑料产品成分，使之分裂或氧化，最后分解。
有些聚合物，如已内酰胺和多羟基丁酸盐/戊酸盐必须得到酶的直接作用。由于成本和加工程序的原因，这些材料至少目前只能比较多地用于医疗方面的特殊需要。
最常用的添加剂是胶状和颗粒状淀粉，它们比较适合于日用品塑料。在这些添加剂系列中，虽然淀粉和塑料物品会被分解，但还必须加入催化剂，以足使聚合物链破坏，加速变形分解。只要测量产品物理性能的变化，研究薄膜的化学变化，或确定生物的活动能力，即可得出材料的分解性能。
淀粉与加入某种添加剂的塑料结合可使这种淀粉的亲水性变成疏水性。这种淀粉然后能干燥得只剩百分之一还不到的湿度。通常淀粉的湿度是10-12%。有几种不同的淀粉都可以达到同样的目的。已经广泛使用的小麦淀粉和玉米淀粉具有这种效果，大米淀粉的分子尺寸也符合产品的需要。一种脂肪酸或自动氧化剂可加入进去促进分解。分解是两种过程相互作用的结果。
淀粉以颗粒状呈现在聚合物内。这些颗粒受到细菌和霉菌等微生物的攻击后被完全驱除。这就削弱了聚合物矩阵，大大增加了塑料的表面积。第二种过程是在与土壤中，或淡水，海水中的金属盐接触以后，自动氧化形成过氧化物后引起的。这些过氧化物破坏了聚合物链。第一种过程引起的塑料表面积增加，大大促进了第二种过程的速度。
另外，湿度，含量，微生物种类，温度，PH值，金属盐，聚合的相对比例，混合物成分，聚合物种类，以及包装的表面积和厚度等都对分解起作用。
酮类聚合物可分解聚苯乙烯。这种聚合物的链上有一些对紫外线光敏感的特殊基团。紫外线引起链断裂，使原来结构分成较小的单位，以至塑料制品变脆而分解。这种技术结合装在制品中的定时材料，可控制在阳光下的分解开开始。因此，常规树脂只要加上这些共聚物，即可使塑料制品分解。分解速度与共聚物的级别有关。级别越高，分解越快。
三羟基丁酸和三羟基戊酸的线性聚酯是新开发出来的聚合物，是一些从农业原料中提取的与环境相容的热塑性塑料。当初目的是要从天然原料中提取一种或几种非生物分解型聚合物。但研究的过程中却转向于细菌型，原料用作喂养细菌。最后干脆把目标瞄准细菌，仔细控制一种有机酸和糖的混合原料--聚羟丁戊酸。
聚羟丁戊酸的关键性能是生物分解性，生物相容性和自然性。它的一般物理性能均与其它普通聚合物相似。这些聚合物有一定的应用范围，其中包括特殊包装方面。聚羟丁戊酸瓶，薄膜，涂塑纸板等都可用于包装，特别是它们优良的防油性能更适合于食品包装方面。
生物分解聚乙烯薄膜，其厚度低于千分之一密耳，强度性能与普通聚乙烯一样，甚至于更好。在聚乙烯中加入添加剂，包括非离子型有机溶液的自动氧化剂和非离子型紫外线光稳定剂，可以生产出光降解薄膜。一种是铁复合物，另一种是镍或钴复合物。两种成分以不同的比例组合可制成不同分解速度的材料。有些材料光照三十天即可分解。有些用于农业作物复盖的薄膜可在四至六个月内分解。这些薄膜在一定天数的光照以后埋入土壤，分解过程还会继续。光降解薄膜使用的添加剂与生物降解材料使用的淀粉完全不一样，但光降解聚乙烯的薄膜性能实质上与普通聚乙烯一样。薄膜强度性能不变，热影响和质量性能实际上也不变。
水溶性薄膜可以在水中完全彻底分解。这是一种优质韧性薄膜，厚度千分之十五密耳，冲击强度500克以上，透明度极佳，雾度4%，光泽度78%。这种薄膜有一种优良的保持香味的性能，防碱，防油脂，与大多数溶剂都不发生作用。但在二十五度的水中它能四十五秒钟内全部溶解。
埋入土壤或焚化处理的包装废弃物和垃圾袋还有许多问题没有解决，其中包括生物添加剂问题。可能在混合肥料，海洋或农业方面可以使用，更广泛的领域比较困难。主要是缺乏标准，害怕过早分解，影响循环再使用，产生副产品，或分解可能不发生，等等。如果塑料袋还在使用阶段就受到各种气候或其他条件的影响开始分解，或包装袋在杂货仓库的货架上开始分解，那将必然是一种灾难。如果分解添加剂在土中丧失积极作用，生物分解就不能迅速发生。降解期限会变成乱扔垃圾袋的“合法依据”。 |
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