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当生物降解塑料介绍

发布时间:2021-09-09 16:01:34 阅读: 来源:衬胶设备厂家
当生物降解塑料介绍

生物降解塑料介绍

对生物降解的研究,始于第二次世界大战3、横梁 [Yoke]中的美国,当时仅限于对PVC、纤维素衍生物,以及天然橡胶的生物降解进行研这部份消费需求显现刚性究。20世纪早期的Titus和晚期的Burgess、Darby围绕塑料对生物敏感性,提出了有关生物降解塑料的有力见解,并开展了以真菌、细菌降解塑料的研究,后由Zanova和Evans进一步完善了对塑料的生物降解性能的研究。

自然界中的生物降解,依赖于特种材料和特种生物,其材料如纸、塑,以及化学物质等,其生物如真菌、细菌等。美国环境保护局(EPA)根据ASTMO-标准,对塑料(含PE、PS、PET等)作混入曲霉属菌、青霉菌生物降解试验。该试验涉及聚合物主链内所附的脂肪族酯链,以及聚合物所具有的光敏特性等,作加速生物降解试验。在塑料树脂中添加各种稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂,以及添加各种填料和淀粉(多糖分子、蛋白质分子),以及各种新陈代谢活性剂(氨、酸、生物聚合物、极性和非极性溶剂等)。经试验证实:这将促进微生物的生长和繁殖,加速塑料的生物降解效应。

生物降解塑料需保持塑料特性,即使用中的稳定性、各种应用性、易处理性、以及经济性;在降解方面利用生物系统使塑科分子链的主要成分发生断裂。(即利用光、生物、或化学作用,以及利用添加剂促使降解)。

国外再生塑制品中使用量较大的有PE牛奶包装容器、PET瓶以及其它各种塑料包装容器。但塑制尿布、妇女卫生用品、医学用品(如外科用的褶皱状挡避帷帘、裹包品,以及面罩等制品)等均不再作再生使用。一些属于木浆制品的婴儿尿布,虽本身是降解材料,但由于内衬采用P根据客户的需求不同P,外表面也用PP,如再生使用,需采用分离技术和清洗,在成本核算方面不经济。

一、聚合物的降解主要:

1.由淀粉降解聚合物

以细菌酶分解在PE聚含物链中的淀粉链,使聚合物链断裂成小单元,从而促使PE的整个机械强度下降而迅速降解。

2.由细菌产生的微生物降解聚合物

利用细菌的糖化酶发酵,对线性聚酯类产品(PHBV聚合物)进行降解,由土壤和污泥塘内的细菌降解塑制品。

美国K.E协会、新泽西州技术研究所Lawrence Swanson博士、纽约州Suny Byookhaven博士探索研究、开发出了在PP、PE内添加淀粉、添加剂,可在软泥浆、海水内降解废塑料的技术。

德国从南美Belland公司引进了可在水中、液体中生物降解的PP、PE塑料。

国外专家们普遍认为:在富有氧气和湿度的环境下,可促使生物快速降解塑料,如由厌氧菌进行降解,但将产生甲烷气体。

二、当前国外生产生物降解塑制品概况

大量垃圾袋在充填陆地过程中,能达到快速生物降解。在PE、PP膜中添加有机金属体复合的多层塑制农用膜,可获得快速降解效果。

ICI公司采用自然细菌生产生物降解包装香波的塑料瓶,该细菌能转换大量葡萄糖入香波瓶,在有好氧菌的条件下,与水、二氧化碳、腐败土壤接触,通过自然细菌、真菌,可对塑料瓶、塑料薄膜进行生物降解。该公司称该类可降解塑料为PHBV,该塑料在未生物降解前,具有耐用,稳定、抗水等性能。

大量近代生物降解塑料,均由warner-Lambert公司开发,系采用土豆淀粉,大米淀粉,小麦淀粉加制,并由Morris Plains NJ医药公司采取以压力加湿、加热、压制淀粉形成韧性基质,和塑料一起采取模制和挤制各种塑料制品。

目前市场上所提供的商业品生物降解塑料,是采用土豆或乳酪中的葡萄糖酵素,所构成的带细菌乳酸,作为生物降解塑料结构,该结构和单纯利用谷类淀粉不同,是利用其媒介质降解塑料。

在塑料中添加15%谷类淀粉聚合物,亦可降解塑料,此种方法是利用细菌噬食谷类淀粉的同时吞吃残塑。但塑料虽断裂成极小微粒,仍能抗降解多年,而ADM公司所生产行程的谷类淀粉添加剂,可快速生物降解塑料薄膜袋,以及各种塑料袋,该生物降解的特点是:使聚合物长链断裂成小片,充填陆地。ADM公司近年来一直致力于不断开发新的降解塑料。

据报导:国外利用生物降解塑料比例,已从40%提高到60%以上。

常用生物降解的谷类淀粉基团为50~52μm的椭圆形土豆淀粉、36.4μm的小麦淀粉、25μm的芋淀粉和藕淀粉、14.2的玉米淀粉、5~5.6μm的大米淀粉,以及木薯淀粉等。

在聚合物中添加淀粉的混合料,简称为SPE料。热塑性塑料的比重、一般为0.924~1.450,而淀粉的比重一般为1.5。当在50μm厚的PE薄膜中混入30%的大米淀粉,在保持一定的环境温度下,可促使微生物侵入。在LDOE塑料中混入60%淀粉或50%淀粉,需搅拌4min,鉴于LDPE吹膜对淀粉混料极为敏感,故一般取20%混料,如短时使用,也可添加50%淀粉,对LDPE的模制吹瓶,可混入50%淀粉,而LDPE编织带可混入10%淀粉,如采用φ120mm大型螺杆挤塑机,其模头温度为℃,压缩比为4∶1,圆筒温度为190℃,同时采取冷气流降温,50μm的LDPE吹膜混料淀料为30%,LDPE模压制品混入30%玉米淀粉,LDPE压制板材混料淀料为30%。

PP聚合物一般可混入50%淀粉,PP带混入15%淀粉(约6∶1),聚氨酯弹性体混入40%淀粉,PP编织带,模制品混料大米淀粉(其挤塑温度为230℃)。

经证实的国外报道:如将塑料板材埋入堆肥(深度为10cm、60cm、100cm,根据具体情况选用深度,角度为45°),历经7个月可被真菌和细菌的降解;如清洁堆肥,则10cm板材表面层,在温度为52℃以下时,六个星期可被真菌和细菌所降解。如将塑料板材埋入土壤(埋深40cm),则历时4个月可被真菌和细菌所降解,混入40%淀粉的1mm厚聚氨酯弹性板材,埋入室外花园肥土(埋深5~10cm)历时两星期在板材上将群集真菌和细菌,经四星期将快速降解。

加入0.5%浓度的葡萄糖混液,可使塑料箱出现脱色、小孔、脆化,被黑色孢子所降解。加入0.1~0.5%浓度的葡萄糖混液,可使PVC塑料制品脱色、软化,被黑孢子所降解。PE膜废弃物埋入黑色土壤中,将被厌氧功所降解,但厌氧菌将产生硫化氢(H2S)污染源,PE废塑料瓶埋入土壤深4.6m,如利用厌氧菌降解将达长4~7年,如埋入的废塑料薄膜被好氧菌降解,则将为3~5年时间。

如利用具有吸氧功能和新陈代谢作用的活性剂、酯类,可改变塑料性能,使塑料失重,加速生物降解。

另外,在塑料中加入添加剂将进一步加速生物降解。

三、国外生物降解塑料薄膜种类

一般为5种:1)采用天然高分子加制膜;2)采取以微生物产生的高分子加制膜;3)采用生物高分子加制膜;4)由添加生物降解性物质加制膜;5)采取以土壤中微生物所产生的降解性物质加制的膜,以及利用土壤中的细菌可进行生物降解的膜。专家们认为:当代各国所开发的生物降解膜均属此范畴。

(张剑萍编译)

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