A. 兩類主要可降解塑料是什麼
澱粉基塑料
到目前為止,澱粉基降解塑料主要有填充型、光/生物雙降解型、共混型和全澱粉塑料四大類。
填充型澱粉塑料在1973年使Griffin首次獲得澱粉表面改性填充塑料的專利。到80年代,一些國家以Griffin的專利為背景,開發出澱粉填充型生物降解塑料。填充型澱粉塑料又稱生物破壞性塑料,其製造工藝是在通用塑料中加入一定量的澱粉和其他少量添加劑,然後加工成型,澱粉含量不超過30%。填充型澱粉塑料技術成熟,生產工藝簡單,且對現有加工設備稍加改量即可生產,因此,目前國內可降解澱粉塑料產品大多為此類型。
天然澱粉分子中含有大量羥基使其分子內和分子間形成極強的氫鍵,分子極性較大,而合成樹脂的極性較小,為疏水性物質。因此,必須對天然澱粉進行表面處理,以提高疏水性和與高聚物的相容性。目前主要採用物理改性和化學改性兩種方法。
光/生物雙降解型。生物降解塑料在乾旱或缺乏土壤等一些特殊區域難以降解,而光降解塑料被掩埋在土中時也不能形成降解,為此,美、日等國率先研發了一類既具光降解,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、澱粉、合成樹脂及少量助劑(增溶劑、增塑劑、交聯劑等)製成,其中光敏劑是過渡金屬的有機化合物或鹽。其降解機理是澱粉被生物降解,使高聚物母體變疏鬆,增大比表面積。同時,日光、熱、氧等引發光敏劑,導致高聚物斷鏈,分子量下降。
共混型。澱粉共混塑料是澱粉與合成樹脂或其他天然高分子共混而成的澱粉塑料,主要成分為澱粉(30%~60%),少量的PE的合成樹脂,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,木質素等,其特點是澱粉含量高,部分產品可完全降解。
日本研發了改性澱粉/EVOH共聚物與LDPE共混、二甲基硅氧烷環氧改性處理澱粉,然後與LDPE共混。義大利Novamont公司的Mster—Bi塑料和美國Warner—lambert公司的NoVon系列產品也屬於此類產品。Mster—Bi塑料是連續的EVOH相和澱粉相的物理交聯網路形成的高分子合金。由於兩種成分都含有大量的羥基,產品具有親水性,吸水後力學性能會降低,但不溶於水。
全澱粉型。將澱粉分子變構而無序化,形成具有熱塑性的澱粉樹脂,再加入極少量的增塑劑等助劑,就是所謂的全澱粉塑料。其中澱粉含量在90%以上,而加入的少量其他物質也是無毒且可以完全降解的,所以全澱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用於加工全澱粉塑料,但傳統塑料加工要求幾乎無水,而全澱粉塑料的加工需要一定的水分來起增塑作用,加工時含水量以8%~15%為宜,且溫度不能過高以免燒焦。日本住友商事公司、美國Wanlerlambert公司和義大利的Ferruzzi公司等宣稱研製成功澱粉質量分數在90%~100%的全澱粉塑料,產品能在一年內完全生物降解而不留任何痕跡,無污染,可用於製造各種容器、薄膜和垃圾袋等。德國Battelle研究所用直鏈含量很高的改良青豌豆澱粉研製出可降解塑料,可用傳統方法加工成型,作為PVC的替代品,在潮濕的自然環境中可完全降解。
氧化降解塑料
降解塑料自封袋
這是一項在國內還未被大多數人了解的技術,在傳統的塑料生產原料中加入添加劑,與一般的色母添加方法相同。在塑料製品被遺棄後,添加劑中有兩種物質起作用:①預氧化劑(主要是一些無毒金屬離子),②生物降解促進物質(主要是一些天然植物纖維素)。預氧化劑控制塑料在未被遺棄時保持應有的壽命及功能,在遺棄後通過過氧化反應降低分子量,使得聚合物變脆,易於微生物分解。生物降解促進物質主要是促進微生物滋生。此項技術相對澱粉基塑料技術而言,簡單易行,成本更低,一般設備就可以生產。根據相關驗證,塑料的性能也得到了很好的維持,節約了糧食。英國WELLS公司即採用此法。