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2022-01-24 39
市场买菜的塑料袋、超市购买的饮料瓶、订购外卖的快餐盒……这些大众每天都会接触到的塑料制品,似乎已经成为日常生活中的亲密伙伴。但在享受便利的同时,如何解决“白色污染”也始终困扰着人们。一边是无法降解的塑料垃圾堆积如山,一边是限塑禁塑的迫切需求,两者之间的矛盾关系,直到可降解塑料的出现,才得以有了缓和。
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什么是可降解塑料?
那么大家关注的可降解塑料是什么意思呢?
可降解塑料顾名思义,即能够发生降解的塑料,在一定条件下能够完全转化为二氧化碳、水及其他小分子生物质,不会留存在环境中造成白色污染。
根据可降解机理来看,可降解大致上可分为光降解、氧降解和生物降解等三类。
但是市面上所谓的“光降解”、“氧降解”塑料,其实属于伪降解塑料,因为这些塑料袋的原料仍是传统的不可降解塑料,只是因为添加了一些促进分解的光敏剂、氧化剂,传统塑料能以更快的速度分解成更小的塑料碎片。
这些塑料碎片并不会因为尺寸变小就从环境中消失,而是变成了对人体更加有害的微塑料。
这些毫米甚至微米级的微塑料,会吸附环境中的有害残留,进入我们的身体中。有专家甚至将微塑料比喻成“水中的PM2.5”。
因此目前市场上真正的可降解塑料,其实用的是“生物降解”塑料。
“生物降解”塑料:指能被自然界中存在的微生物,如细菌、霉菌和藻类等,在一定条件下从高分子状态分解成简单分子(包括水、无机物、二氧化碳)的塑料,分解后得到的成分并不会对环境和人体产生有害影响。
此类塑料贮存运输方便,应用范围较广。
随着现代生物技术的发展,生物降解塑料已经成为研究开发的新热点。
02
可降解塑料常见的问题
看到这里,我们暂且抛出几个常见的问题:
问题1:可降解就是可生物降解吗?
问题2:生物可降解塑料可以自己在土壤、空气中降解消失吗?
问题3:可生物降解塑料的原料都来源于植物吗?
问题4:原料来源于生物质资源的塑料都是生物可降解塑料吗?
问题5:PLA可降解材料可以被替代吗?
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可降解塑料的由来
在回答这几个问题之前,让我们带着问题先看一下可降解塑料是怎么来的呢?
来路一:
随着工业技术的发展,从石油、天然气等石化资源中重新提炼出的可降解材料,用于可降解塑料的原料。这类与传统塑料可以说是同宗同源,不同的是这类塑料是可以降解的,比如我们常见的“PBAT”。
PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)属于热塑性可降解塑料,一般以脂肪族酸、丁二醇为原料,经石化途径或生物发酵途径生产,既有较好的延展性和断裂伸长率,也有较好的耐热性和冲击性能。PBAT 的成膜性能良好,易于吹膜,但开口性能差,且随着全球石化资源的短缺现象,成本价格高,一般用在塑料包装和地膜上比较常见。
来路二:
科学家们从生物质资源(如植物纤维、玉米淀粉等)提炼出来的可降解材料。
比如我们常听人提到的“PLA”,那什么是“PLA”呢?
PLA(聚乳酸)是最常见的可降解塑料之一,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。PLA 生产过程无污染,而且产品可以生物降解,使用后的 PLA 可以通过堆肥,在温度高于 55℃或富氧和微生物作用下降解为二氧化碳和水,从而实现在自然界中的物质循环,不会对环境产生影响。
虽说PLA具有可靠的生物可降解性,但是PLA在生产过程中软化点低,不利于工艺的掌控,而且PLA塑料制品韧性差、不耐冲击、不耐热,限制了其高端市场及工业领域的应用,目前主要用于包装、农用地膜、纺织等行业。
所以,根据材料来源我们把可降解塑料总结为两大类:
一类是石化基塑料:指产品原料来源于石油、天然气等石化资源。
一类是生物基塑料:指产品原料来源于生物质资源(如植物纤维、玉米淀粉等)。
在这里我们需要注意:塑料是否可生物降解,跟塑料由哪种原料制成没有必然关系。不是所有生物基塑料都是可生物降解塑料,生物基塑料同样也有不可降解的。
为此,通过下图来更方便大家直观的来理解:
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可降解塑料问题的回答
相信大家已经搞清楚可降解是怎么来的了吧,现在我们终于可以回答以上几个问题了:
问题1:可降解就是可生物降解吗?
不是,他们属于母集和子集的关系。可生物降解属于可降解的子集。
从原料看,可降解塑料既可以来自于石化原料(化石基塑料),也可以来自于生物质材料(生物基塑料)。
塑料的降解是指受环境条件影响(温度、湿度、水分、氧气等)作用下,结构发生显著变化、性能丧失的过程。而可生物降解塑料就是可降解塑料的其中一种。
问题2:可生物降解塑料可以自己在土壤、空气中降解消失吗?
事实上,可生物降解塑料并不等于可以在自然界中自行降解。
生物可降解塑料需要在特定的温度、湿度和微生物共同作用的条件下才可以达到完全降解,生成对环境无害的的二氧化碳和水等物质。
生物降解塑料,则需要相应的工业堆肥条件下才可降解,以PLA为例,其生物降解需要满足最基本的两个条件:50%-60%的湿度和50-70摄氏度的温度。在此条件下,微生物才有可能经历数月甚至更长的时间逐步将PLA分解。
因此,使用可降解塑料,也并不意味着消费者可以随意丢弃,这类制品应该像传统塑料制品一样,统一进行垃圾分类与回收,按照合适的处置途径进行回收及再利用(包括物理回收再利用、化学回收再利用和生物回收如堆肥等)。
问题3:可生物降解塑料的原料都来源于植物吗?
生物可降解塑料的来源有两种:
一种是生物基,如直接来源于生物质,像是土豆、玉米类淀粉、植物纤维等混合物;
也有部分是来自石化基的材料,如石油、天然气等。
问题4:产品原料来源于生物质资源的塑料都是生物可降解塑料吗?
我们从上面的图中可以看到,原料来源于生物质的塑料并不都是可降解的哦。有一部分塑料来源于生物质但是却不可降解,只有原料来源于生物质同时又可生物降解的塑料才属于生物可降解塑料哦。
生物基塑料侧重点是制造塑料的原料来自生物质等可再生资源。
而生物可降解塑料是从环境污染治理角度出发,考虑的是能否能完全降解,且降解后对环境无害。
总的来说,生物基塑料分为可降解和不可降解两种。
问题5:PLA可降解材料可以被替代吗?
有的朋友会认为PLA的生物可降解性是无法被替代的,但其实并不是这样的哦。
除了“PBAT”,还有PHA、PBS等。
只是以PLA开发的产品最多,应用最为广泛,但是就如前面所提到的PLA在生产过程中软化点低,不利于工艺的掌控,而且PLA塑料制品韧性差、不耐冲击、不耐热,限制了其高端市场及工业领域的应用。
因此目前的研究重点主要集中在通过改性提高PLA的力学性能、抗菌能力等方面。
其中有一种方法是与无机材料的共混,是PLA改性的主要研究方向。
安米微纳技术团队研究了ST600成核固墨剂、Q03爽滑剂、T316架桥剂系列和D100功能助剂对PLA塑料性能的影响。
其中ST600作为PLA塑料成核剂使用,可以改善工艺爽滑性和脱模性;Q03爽滑剂作为材料爽滑剂,可以增强材料的爽滑效果;T316作为塑料架桥剂使用,可以改善PLA塑料产品的形变与收缩比;D100功能助剂则可以提高材料的抗撕裂强度。
通过这四种材料之间的选择搭配,最终可以达成PLA塑料色差与结构力学性能的改善,提高PLA塑料制品的韧性、抗冲击及耐热性。
同时这四种材料作为环保的、稳定的无机粉体,可以降低PLA塑料配方的成本从而增创企业效益。
有需要的材料朋友们欢迎随时咨询安米微纳技术团队!
那到底哪种材料的可降解塑料最适合我国未来发展的趋势呢?
其实能够适应我国国情的可降解塑料就是最好的,而且价格便宜更是锦上添花。
PLA作为性能良好的环保新材料,可以降低资源消耗,缓解“白色污染”,对我国可持续发展具有重要意义,相信PLA改性后的使用性能和经济性会越来越得到大家的重视。