可降解母粒在我国的研究进展MicrosoftOfficeWord文档.doc

可降解塑料的研究进展 兰黄鲜 （广西煤炭科学研究所，广西 南宁 523003） 塑料因具有密度小、强度高和化学稳定性好, 以及价格低廉等优点, 不仅在我们日常生活中被普遍使用, 而且已成为材料领域的四大支柱之一。但由于其在自然环境或垃圾场中难以降解、腐烂,因此带来严重的污染问题, 如地下水体污染和土壤污染, 动植物资源被破坏等环境问题, 严重危害着人类的生存与健康，引起社会极大关注。使用可降解塑料是解决塑料污染的一个有效途径。降解塑料按照降解机理，大致分为光降解塑料、生物降解塑料和光- 生物降解塑料。 光降解塑料 光降解塑料的降解机理是在塑料体系中引入光敏剂、促氧剂等物质, 在光线、热等自然环境作用下,使高聚物的链被断裂, 分子量下降从而被微生物吞噬消化, 达到降解的日的。 中国科学院上海有机化学研究所的黄根龙等[1]采用添加型技术路线制备一系列新的光降解母料并对其性能和应用进行了研究，结果表明, 在加工和使用范围内, 它们其有与普通较料及其薄膜制品同样的物理、力学性能和热氧稳定性等而薄膜制品在完成使用功能后, 其光面达崩解期后, 可降解成碎片,最终从地面消失。西安科技大学化学与化工系的沙保峰等[2]通过牵拉伸、热重(TG) 及傅立叶变换红外光谱(FT-IR) 测试,分析了3 种可降解聚乙烯薄膜样品在人工加速老化实验过程中的光降解特性。结果表明,光照过程中母料在3 种薄膜中发生引发反应,从而引入羰基。随着光照进行,薄膜的力学性能和热学性能下降。3 种样品在第1 周期(24 h) 后进入衰变期,在第3 周期(光照时间72 h) 后进入脆变期。 2、生物降解塑料 生物降解塑料是在细菌、霉菌、藻类等自然界的微生物作用下可降解的塑料。理想的生物降解塑料在微生物作用下,能完全分解为CO2 和H2O。研究发现,生物降解的实质是酶对塑料氧化、水解反应的作用,从而导致主链的断裂,相应降低相对分子质量,也失去原有的机械性能,更易于被微生物所摄取。国内外研究开发的生物降解塑料,大致可分为2 种类型[3]；一是天然高分子型,如淀粉、纤维素、甲壳质等；二是化学合成型,如聚己内酯、聚乳酸、聚3- 羟基丁酸酯等。化学合成型降解塑料由于价格昂贵等原因而限制了其应用范围。淀粉作为一种天然高分子,由于其价格低,可再生,生物降解性好等优点,使其成为目前研究最多和最有可能成为制备可降解塑料原材料的天然高分子聚合物。 KiatkamJornwong[4]通过淀粉接枝聚丙烯酸,然后再将其和聚乙烯醇发生酯化反应制备了可生物降解的聚乙烯片材。天津大学的于九皋在淀粉和聚乙烯可降解塑料方面做了大量的工作。他首先研究了增容剂马来酸酐对淀粉和低密度聚乙烯相容性的影响[5] ,而后又在过氧化二异丙苯的存在下通过一步反应挤出法制备了热塑性淀粉和聚乙烯的混合物。由于在挤出过程中形成了聚乙烯接枝马来酸酐,从而使混合材料的各项性能得到了很大的改善[6-7] 。这种热塑性的淀粉和聚乙烯混合物目前甚至可以通过传统的吹膜过程来制备可降解的塑料薄[8] 。西南科技大学的黎先发等[9] 以聚乙烯和可降解淀粉母料为原料共混在吹膜机中直接吹塑出淀粉可降解农膜。研究了复合农膜的力学性能、透光率及降解性能。结果表明可降解淀粉膜的透光率随淀粉含量的增加而逐渐降低。生物降解性实验显示其在半年降解率达30%。Griffin 等人[10]用硅氧烷与淀粉和水混合干燥, 再与自氧化剂和普通塑料共混挤出, 制成降解塑料母粒。加拿大的St. Lawarnce 淀粉公司采用此项技术工业化生产出Ecostar 可降解塑料母粒。武汉华丽科技有限公司生产的淀粉基生物降解母料,淀粉含量可高达80 % ,且力学性能仍能达到一般塑料的使用标准,已开始商品化生产。日本的工业技术院生命工学工业技术研究所用淀粉和PE 或PP 掺混, 制成了淀粉含量高达40%～85 %的生物降解塑料,该塑料成本低,但机械强度也低[11 ]。德国把特尔研究所由改性淀粉和10 %其它天然资源系添加剂共混制成的生物降解塑料[12 ] ,具有透明性和挠性,能用注塑、吹塑方法成型,在土中或水中数月即可分解。荷兰瓦赫宁根农业大学用小麦、玉米、马铃薯淀粉,掺入大麻纤维以提高强度,研制成了可生物降解塑料[13] ,这种材料能完全溶于水,并分解为CO2 和H2O ,可用作包装、涂层、垃圾袋、购物袋和农用地膜等。 清华大学化工系高分子所的杨冬芝等[14]，以淀粉为原料,甘油为增塑剂制备了热塑性淀粉塑料。结果表明,某些配比的共混物拉伸强度可达到20MPa 以上,断裂伸长率可达100 %以上,此外,体系中添加少量疏水性聚β-羟基丁酸酯,提高了共混物的耐水性。该共混物具有加工工艺简单,易于工业化,组分可完全降解等优点,具有广阔的应用前景。南京林业大学的吴春华等[15]以芭蕉芋淀粉(S