崔文娟
(銅川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 銅川727031)
摘 要:塑料產(chǎn)品的使用杨凑，可降解塑料是一種能夠在特定條件下通過降解反應(yīng)滤奈，發(fā)生分解的塑料。該類塑料能有效 緩解目前塑料廢棄物導(dǎo)致的環(huán)境污染問題撩满，且具有容易處理蜒程、原材料來源廣泛等優(yōu)勢。在國家政策引導(dǎo)及環(huán)境治理 需求的基礎(chǔ)上伺帘，可降解塑料受到了廣大科研工作者的高度重視昭躺。文章綜述了可降解塑料的種類及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、醫(yī) 藥領(lǐng)域伪嫁、食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用领炫，并對可降解塑料的前景進行展望。
關(guān)鍵詞:可降解;塑料;種類;應(yīng)用
0 引 言
塑料產(chǎn)品的使用张咳，給人類的日常生活與生產(chǎn)帶來極大的便利帝洪，2019年全球塑料產(chǎn)量高達3.5億t，我國塑料產(chǎn)量接近1億t[1]脚猾，但伴隨大量塑料制品使用后廢棄而來的是環(huán)境污染問題葱峡，尤其是不易回收利用與降解的塑料制品，更是成為全球塑料污染治理的難題龙助。清華大學(xué)教授砰奕、合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任陳國強在2018年舉行的國際生物聚酯大會 上列出一份最新的統(tǒng)計數(shù)據(jù):目前全球每年僅一次 性塑料制品就達1.2億，其中只有10%被回收利用提鸟，另外約12%被焚燒军援，超過70%被丟棄 到土壤、空氣和海洋中称勋。我國土壤中僅每年殘留的農(nóng)膜就高達35萬t胸哥，殘膜率42%。大量農(nóng)膜殘留在農(nóng)田0~30厘米的耕作層中铣缠，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品安全帶來了巨大的威脅烘嘱。在國家政策引導(dǎo)及環(huán)境治理需求的基礎(chǔ)上昆禽，可降解塑料受到了廣大科研工作者的高度重視。近年來蝇庭，我國各部委也相繼出臺了多個關(guān)于塑料制品醉鳖，尤其是一次性塑料制品使用的禁止與限制使用政策，預(yù)計2025年底哮内，在全國范圍內(nèi)逐步停止使用不可降解塑料袋[2]盗棵。
塑料垃圾污染問題，最重要的原因在于塑料的化學(xué)性質(zhì)北发。塑料是單體聚合而成的高分子化合物纹因，其結(jié)構(gòu)中的碳分子長鏈十分牢固，不易斷裂琳拨，這是造成普通塑料難以分解的主要原因瞭恰。可降解塑料的原理便是降低碳分子長鏈的斷裂難度狱庇，使其易由聚合體分解為小片段惊畏，再進一步降解為二氧化碳和水。相比于普通塑料密任，可降解塑料的降解過程更快速颜启，條件要求更低[3]。因此浪讳，可降解塑料的使用缰盏，是目前公認的能夠有效解決塑料污染問題的途徑之一，可降解塑料是指在塑料制品的儲存淹遵、使用期限內(nèi)滿足使用性能要求口猜，使用后，可在自然條件下自行降解成為對環(huán)境無害的小分子化合物的塑料透揣。在塑料污染的高壓和政策的強力驅(qū)動下暮的，可降解塑料將成為未來塑料制品發(fā)展的新趨勢。就目前為止淌实，可降解塑料的種類及應(yīng)用進行綜述，為相關(guān)領(lǐng)域工作人員提供參考猖腕。
1 可降解塑料的種類
塑料主要是以石油為原料[4]拆祈，通過聚合反應(yīng)獲得的一類高聚物，其特點是高聚物主鏈含有碳-碳σ單鍵倘感，碳-碳σ單鍵較為牢固放坏，不易斷裂，這也是塑料制品不易降解的主要原因老玛。對普通塑料經(jīng)過特殊處理后淤年，使其分子鏈易斷裂钧敞，最終分解為對環(huán)境無毒無害的小分子化合物，而目前麸粮，可降解塑料主要有生物降解塑料溉苛、光降解塑料、化學(xué)降解塑料三大類弄诲。
1 .1 生物降解塑料
生物降解塑料是指能在真菌愚战、細菌、藻類等微生物作用下齐遵，發(fā)生大分子鏈的斷裂寂玲，從而發(fā)生降解，最終分解為二氧化碳梗摇、水等代謝產(chǎn)物的一類塑料拓哟。根據(jù)微生物與塑料之間的作用機理及塑料的性能，生物降解塑料分為生物破壞性降解塑料和全生物降解塑料伶授。
1.1.1 生物破壞性降解塑料
生物破壞性降解塑料是微生物與塑料之間發(fā)生物理分解作用断序，即微生物附著于塑料表面進行增殖，在高分子材料上發(fā)生電離谎砾、水解等一系列物理分解過程逢倍，使高分子材料分解成低聚物片段的一類塑料，因此生物破壞性降解塑料也叫不完全性生物降解塑料景图。該類塑料主要通過在傳統(tǒng)塑料中加入淀粉较雕、纖維素、小麥粉等天然物質(zhì)挚币，制成淀粉型亮蒋、蛋白質(zhì)型、纖維素型塑料妆毕。這類塑料降解時慎玖，只是將大分子鏈降解成了低聚物片段，并未將碳鏈以二氧化碳笛粘、水的形式釋放于環(huán)境中趁怔，即碎片中的石油基塑料[5]仍然殘留于環(huán)境中，仍然會引發(fā)土壤板結(jié)薪前、水土流失等環(huán)境問題润努。
1.1.2 全生物降解塑料
全生物降解塑料是微生物與塑料之間發(fā)生生物化學(xué)作用，即高分子材料在微生物代謝產(chǎn)生的酶等化合物作用下示括，逐漸發(fā)生氧化分解作用铺浇，最終被降解為二氧化碳、水等小分子化合物的一類塑料垛膝。該類塑料主要由纖維素鳍侣、淀粉等天然高分子材料制備而來丁稀。主要包含三個類別，第一類為微生物代謝酶作用下合成的倚聚，具備生物降解性能的微生物合成塑料线衫，如聚酯。第二類為天然高分子塑料秉沼，具有熱塑桶雀、可降解性能，如全淀粉塑料唬复。 第三類為以淀粉為原料矗积，經(jīng)結(jié)構(gòu)改造后合成的，具有良好機械性能敞咧、生物可降解等性能的生物降解塑料棘捣，如聚乳酸。
1 .2 光降解塑料
光降解塑料是指吸收光能后休建，高分子鏈發(fā)生斷裂乍恐，從而發(fā)生降解的一類塑料。根據(jù)吸光基團引入方式不同测砂，分為共聚型光降解塑料和添加型[6]光降 解塑料兩種茵烈。不論是共聚型光降解塑料還是添加型光降解塑料，因受其降解反應(yīng)條件的限制砌些，例如該類 塑料被埋入土中呜投，或接受光照不足的條件下，則無法發(fā)生降解存璃，所以該類塑料的使用有一定的局限性仑荐，無法大范圍推廣使用。
1 .2 .1 共聚型光降解塑料
共聚型光降解塑料是由CO纵东、CH2=CH2等單體經(jīng)過共聚反應(yīng)粘招，形成主鏈具有羰基等不飽和弱鍵的一類高分子材料。該類高分子材料在光照條件下偎球，不飽和弱鍵吸收紫外光后洒扎，發(fā)生共價鍵的斷裂，從而發(fā)生降解反應(yīng)衰絮。因其結(jié)構(gòu)中不飽和弱鍵的存在逊笆，導(dǎo)致其在使用與儲存過程中， 一旦接受光照岂傲，即可能引發(fā)其性能的改變，所以該類材料很難應(yīng)用于實際中子檀。
1 .2 .2 添加型光降解塑料
添加型光降解塑料是指在聚合制備普通塑料的過程中镊掖，加入能夠吸收紫外光的有機乃戈、無機類光敏物質(zhì)[7]，增強高分子材料光降解能力的一類塑料亩进。有機光敏物質(zhì)主要包括羰基類化合物症虑、芳香族化合物，如對苯醌归薛、二苯乙酮等谍憔，無機光敏劑主要是過渡金屬化合物。光敏劑吸收紫外光后主要發(fā)生共價鍵的均裂主籍，產(chǎn)生自由基习贫，自由基進一步促進高分子鏈的斷裂，發(fā)生降解千元。該類塑料可通過調(diào)節(jié)光敏劑的加入量控制其分解周期的長短苫昌。而該類光降解塑料的缺陷是里面添加的光敏劑是否會產(chǎn)生環(huán)境污染，尚不明確幸海，因此其應(yīng)用仍然受到限制祟身。
1 .3 新型可降解塑料
英國交響環(huán)境公司曾研制出一種壽命可預(yù)先控制的塑料，該類塑料會在預(yù)先設(shè)定的壽命期限內(nèi)發(fā)生降解物独，只生成H2O和CO2袜硫。其特征是添加劑無毒無害，可從自然資源中獲取挡篓，只占3%的比例婉陷，對塑料的使用性能幾乎無影響，甚至可提高塑料的強度瞻凤。德國科研人員借助化合物的揮發(fā)性憨攒，將聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯混合于一種溶劑中，涂抹于相機鏡頭阀参，之后除去聚苯乙烯肝集，制成含有0.1μm 微孔的膜，極大的提高了相機的透光率蛛壳。
2 可降解塑料的應(yīng)用
2.1 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的塑料是能夠保濕杏瞻、保溫的地膜。據(jù)統(tǒng)計衙荐，我國2015年地膜覆蓋面積高達0.18億hm2[8]捞挥，預(yù)計2024年可達0.22億 hm2，使用量將高于200萬t忧吟，且每年新增30萬t左右不可降解的殘留地膜砌函。傳統(tǒng)地膜使用后，若沒有及時清理，會導(dǎo)致土地板結(jié)讹俊，甚至影響農(nóng)作物生長垦沉。而可降解塑料，尤其是生物降解塑料的出現(xiàn)仍劈，能夠解決該問題厕倍。地膜使用時，及使用后贩疙，絕大部分需要用土壤覆蓋讹弯，而這種環(huán)境恰巧為生物可降解塑料提供了良好的降解環(huán)境，使其在使用廢棄后被微生物降解这溅，生成小分子化合物组民，極大的避免了地膜使用后的污染問題。例如巴斯夫公司研發(fā)制備的可降解聚酯高分子材料芍躏，其壽命為3個月邪乍，在使用的3個月內(nèi)會被降解，而作物損失量僅為5%左右[9]对竣。
2 .2 醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用
隨著社會的進步庇楞，在醫(yī)藥領(lǐng)域，塑料制品的使用量逐年增大否纬，隨之而來的是較大的廢棄量帶來的環(huán)境污染壓力吕晌。可降解塑料的出現(xiàn)临燃，極大的緩解了因不可降解廢棄塑料引發(fā)的環(huán)境污染問題睛驳。可降解塑料在滿足其降解條件的情況下膜廊，可在一定時間內(nèi)發(fā)生降解乏沸，由大分子化合物降解為小分子化合物，進入環(huán)境循環(huán)體系或生物循環(huán)體系爪瓜，例如蹬跃，具有加工性能好，熱穩(wěn)定性高铆铆，溶解性好等優(yōu)良特性的聚乳酸蝶缀，使用廢棄后可通過自然降解的方式處理，也可焚燒處理薄货，焚燒處理時無有毒有害氣體釋放翁都，因此其在醫(yī)藥領(lǐng)域如手術(shù)縫合、骨科固定等方面應(yīng)用廣泛谅猾。另外柄慰，目前全球產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的聚羥基烷酸在心臟膜瓣鳍悠、血管等組織工程中得到了廣泛應(yīng)用。
2 .3 食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用
傳統(tǒng)食品包裝材料具有力學(xué)性能好先煎、耐熱能力強等優(yōu)勢贼涩，但絕大部分為不可降解塑料，而隨著包裝材料的廢棄薯蝎，引發(fā)了嚴重的環(huán)境污染問題，例如餐飲行業(yè)的外賣盒谤绳，因其不可降解的性能占锯，一度造成嚴重的“白色污染”環(huán)境問題。目前已經(jīng)有多種可降解塑料應(yīng)用于食品包裝行業(yè)缩筛。例如將聚3-羥基丁酸酯 -co-4-羥基丁酸酯與木質(zhì)素結(jié)合制備而成的用于包裝的復(fù)合型材料消略，既能有效阻隔二氧化碳、氧氣滲透瞎抛，又有較強的韌性艺演，解決包裝問題的同時也解決了塑料降解問題 。
3 結(jié) 語
目前的社會需求與政策導(dǎo)向桐臊，決定了可降解塑 料的巨大發(fā)展空間胎撤，正受到廣泛的關(guān)注。但可降解塑料的優(yōu)勢與弊端并存断凶，主要優(yōu)勢是可降解伤提、材料來 源廣泛，易處理认烁、危害小肿男，不再單純的依賴于石油資源，是解決“白色污染”的有效途徑却嗡。而弊端則是其 使用性能與生產(chǎn)成本問題舶沛，通常可降解塑料耐熱性 能窗价、力學(xué)性能較普通塑料差一些如庭，且其生產(chǎn)成本較高。研發(fā)性能優(yōu)良舌镶、生產(chǎn)成本低的可降解塑料將是 未來塑料行業(yè)的后起之秀柱彻。
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