可降解塑料分類

可降解的塑料一般分為四大類:

在塑料中摻入光敏劑，在日照下使塑料逐漸分解。它屬于較早的一代降解塑料，其缺點(diǎn)是降解時(shí)間因日照和氣候變化難以預(yù)測(cè)，因而無(wú)法控制降解時(shí)間。

在微生物的作用下，可完全分解為低分子化合物的塑料。其特點(diǎn)是貯存運(yùn)輸方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，不但可以用于農(nóng)用地膜、包裝袋，而且廣泛用于醫(yī)藥領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，生物降解塑料越來(lái)越受到重視，已經(jīng)成為研究開(kāi)發(fā)的新一代熱點(diǎn)。

PHA降解塑料是生物降解塑料中性能最為優(yōu)良的，同時(shí)由于其成本較高，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，還處于市場(chǎng)起步階段。2010年全球的PHA的產(chǎn)能還不到8萬(wàn)噸，而其中美國(guó)的Metabolix公司有大約5萬(wàn)噸的產(chǎn)能，占據(jù)了市場(chǎng)上的60%以上。中國(guó)企業(yè)在PHA的生產(chǎn)工藝和研發(fā)上同樣走得較為靠前，天津國(guó)韻生物材料有限公司擁有1萬(wàn)噸的PHA產(chǎn)能，寧波天安擁有2000噸的產(chǎn)能，深圳意可曼生物科技有限公司有5000噸的產(chǎn)能。日本的Kaneka公司，巴西的PHBIndustrial公司也是PHA行業(yè)的典型代表，這些公司都是PHA行業(yè)的推動(dòng)者，雖然說(shuō)PHA的應(yīng)用較為局限，導(dǎo)致Metabolix每年的實(shí)際銷售量還不超過(guò)100噸，但是隨著未來(lái)下游應(yīng)用的逐漸拓展，尤其是在薄膜包裝，農(nóng)膜，食用餐具，無(wú)紡布等行業(yè)應(yīng)用的進(jìn)一步成熟，PHA的市場(chǎng)潛力巨大。

光降解和微生物相結(jié)合的一類塑料，它同時(shí)具有光和微生物降解塑料的特點(diǎn)。

在塑料中添加吸水性物質(zhì)，用完后棄于水中即能溶解掉，主要用于醫(yī)藥衛(wèi)生用具方面(如醫(yī)用手套)，便于銷毀和消毒處理。

淀粉基塑料

到目前為止，淀粉基降解塑料主要有填充型、光/生物雙降解型、共混型和全淀粉塑料四大類。

1、填充型淀粉塑料，1973年，Griffin首次獲得淀粉表面改性填充塑料的專利。到80年代，一些國(guó)家以Griffin的專利為背景，開(kāi)發(fā)出淀粉填充型生物降解塑料。填充型淀粉塑料又稱生物破壞性塑料，其制造工藝是在通用塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加劑，然后加工成型，淀粉含量不超過(guò)30%。填充型淀粉塑料技術(shù)成熟，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，且對(duì)現(xiàn)有加工設(shè)備稍加改進(jìn)即可生產(chǎn)，因此目前國(guó)內(nèi)可降解淀粉塑料產(chǎn)品大多為此類型。

天然淀粉分子中含有大量羥基使其分子內(nèi)和分子間形成極強(qiáng)的氫鍵，分子極性較大，而合成樹(shù)脂的極性較小，為疏水性物質(zhì)。因此必須對(duì)天然淀粉進(jìn)行表面處理，以提高疏水性和其與高聚物的相容性。主要采用物理改性和化學(xué)改性兩種方法。

2、光/生物雙降解型生物降解塑料在干旱或缺乏土壤等一些特殊區(qū)域難以降解，而光降解塑料被掩埋在土中時(shí)也不能形成降解，為此，美、日等國(guó)率先開(kāi)發(fā)了一類既具光降解，又具生物降解性的光/生物雙降解塑料。光/生物降解塑料由光敏劑、淀粉、合成樹(shù)脂及少量助劑(增溶劑、增塑劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑等)制成，其中光敏劑是過(guò)渡金屬的有機(jī)化合物或鹽。其降解機(jī)理是淀粉被生物降解，使 高聚物母體變疏松，增大比表面積，同時(shí)，日光、熱、氧等引發(fā)光敏劑，導(dǎo)致高聚物斷鏈，分子量下降。

3、共混型淀粉共混塑料是淀粉與合成樹(shù)脂或其他天然高分子共混而成的淀粉塑料，主要成分為淀粉(30%~60%)，少量的PE的合成樹(shù)脂，乙烯/丙烯酸(EAA)共聚物，乙烯/乙烯醇(EVOH)共聚物，聚乙烯醇(PVA)，纖維素，木質(zhì)素等，其特點(diǎn)是淀粉含量高，部分產(chǎn)品可完全降解。

日本開(kāi)發(fā)了改性淀粉/EVOH共聚物與LDPE共混、二甲基硅氧烷環(huán)氧改性處理淀粉，然后與LDPE共混。意大利Novamont公司的Mster-Bi塑料和美國(guó)Warner-lambert公司的NoVon系列產(chǎn)品也屬于此類產(chǎn)品。Mster-Bi塑料是連續(xù)的EVOH相和淀粉相的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成的高分子合金。由于兩種成分都含有大量的羥基，產(chǎn)品具有親水性，吸水后力學(xué)性能會(huì)降低，但不溶于水。

4、全淀粉型將淀粉分子變構(gòu)而無(wú)序化，形成具有熱塑性的淀粉樹(shù)脂，再加入極少量的增塑劑等助劑，就是所謂的全淀粉塑料。其中淀粉含量在90%以上，而加入的少量其他物質(zhì)也是無(wú)毒且可以完全降解的，所以全淀粉是真正的完全降解塑料。幾乎所有的塑料加工方法均可應(yīng)用于加工全淀粉塑料，但傳統(tǒng)塑料加工要求幾乎無(wú)水，而全淀粉塑料的加工需要一定的水份來(lái)起增塑作用，加工時(shí)含水量以8%~15%為宜，且溫度不能過(guò)高以避免燒焦。日本住友商事公司、美國(guó)Wanlerlambert公司和意大利的Ferruzzi公司等宣稱研制成功淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在90%~100%的全淀粉塑料，產(chǎn)品能在1年內(nèi)完全生物降解而不留任何痕跡，無(wú)污染，可用于制造各種容器、薄膜和垃圾袋等。德國(guó)Battelle研究所用直鏈含量很高的改良青豌豆淀粉研制出可降解塑料，可用傳統(tǒng)方法加工成型，作為PVC的替代品，在潮濕的自然環(huán)境中可完全降解。

氧化降解

這是一項(xiàng)在國(guó)內(nèi)還未被大多數(shù)人了解到的技術(shù)，在傳統(tǒng)的塑料生產(chǎn)原料中加入添加劑，與一般的色母添加方法相同。在塑料制品被遺棄后，添加劑中兩種物質(zhì)起作用:一是預(yù)氧化劑(主要是一些無(wú)毒金屬離子)，二是生物降解促進(jìn)物質(zhì)(主要是一些天然植物纖維素)。預(yù)氧化劑控制塑料在未被遺棄時(shí)保持應(yīng)有的壽命及功能，在遺棄后通過(guò)過(guò)氧化反應(yīng)降低分子量，使得聚合物變脆，易于微生物分解。生物降解促進(jìn)物質(zhì)主要是促進(jìn)微生物滋生。此項(xiàng)技術(shù)相對(duì)淀粉基塑料技術(shù)而言，簡(jiǎn)單易行，成本降低，一般設(shè)備就可以生產(chǎn)，據(jù)相關(guān)驗(yàn)證稱，塑料的性能也得到了很好的維持。節(jié)約了糧食。英國(guó)WELLS公司即采用此法。

常見(jiàn)塑料的簡(jiǎn)易鑒別法 在采用各種塑料再生方法對(duì)廢舊塑料進(jìn)行再利用前，大多需要將塑料分揀。由于塑料消費(fèi)渠道多而復(fù)雜，有些消費(fèi)后的塑料又難于通過(guò)外觀簡(jiǎn)單將其區(qū)分，因此，最好能在塑料制品上標(biāo)明材料品種。中國(guó)參照美國(guó)塑料協(xié)會(huì)(SPE)提出并實(shí)施的材料品種標(biāo)記制定了GB/T16288-1996"塑料包裝制品回收標(biāo)志"， 雖可利用上述標(biāo)記的方法以方便分揀，但由于中國(guó)尚有許多無(wú)標(biāo)記的塑料制品，給分揀帶來(lái)困難，為將不同品種的塑料分別，以便分類回收，首先要掌握鑒別不同塑料的知識(shí)。

外觀鑒別

通過(guò)觀察塑料的外觀，可初步鑒別出塑料制品所屬大類:熱塑性塑料，熱固性塑料或彈性體。一般熱塑性塑料有結(jié)晶和無(wú)定形兩類。結(jié)晶性塑料外觀呈半透明，乳濁狀或不透明，只有在薄膜狀態(tài)呈透明狀，硬度從柔軟到角質(zhì)。無(wú)定形一般為無(wú)色，在不加添加劑時(shí)為全透明，硬度從硬于角質(zhì)橡膠狀(此時(shí)常加有增塑劑等添加劑)。熱固性塑料通常含有填料且不透明，如不含填料時(shí)為透明。彈性體具橡膠狀手感，有一定的拉伸率。

加熱鑒別

上述三類塑料的加熱特征也是各不相同的，通過(guò)加熱的方法可以鑒別。熱塑性塑料加熱時(shí)軟化，易熔融，且熔融時(shí)變得透明，常能從熔體拉出絲來(lái)，通常易于熱合。熱固性塑料加熱至材料化學(xué)分解前，保持其原有硬度不軟化，尺寸較穩(wěn)定，至分解溫度炭化。彈性體加熱時(shí)，直到化學(xué)分解溫度前，不發(fā)生流動(dòng)，至分解溫度材料分解炭化。

常用熱塑性塑料的軟化或熔融溫度范圍見(jiàn)表

塑料品種

軟化或熔融范圍/c

聚醋酸乙烯

35~85

聚氧化甲烯

165~185

聚苯乙烯

70~115

聚丙烯

160~170

聚氯乙烯

75~90

尼龍12

170~180

聚乙烯

110

尼龍11

180~190

聚三氟氯乙烯

200~220

尼龍610

210~220

聚-1-丁烯

125~135

尼龍6

215~225

聚偏二氯乙烯

115~140(軟化)

聚碳酸酯

220~230

有機(jī)玻璃

126~160

聚-4-甲基戊烯-1240醋酸纖維素

125~175

尼龍66

250~260

聚丙烯腈

130~150(軟化)

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯

250~260

試驗(yàn)表明，大多數(shù)可降解塑料在一般環(huán)境中暴露3個(gè)月后開(kāi)始變薄、失重、強(qiáng)度下降，逐漸裂成碎片。如果這些碎片被埋在垃圾或土壤里，則降解效果不明顯。