1、可降解包裝技術(shù),包裝工程 20114062120 閆攀,一. 引言,當(dāng)代社會，每天千萬噸的垃圾中，焚燒填埋回收再利用是最為普通的處理手段，而由此帶來的環(huán)境問題已經(jīng)不可收拾.,.,對可降解技術(shù)的需求已經(jīng)極為迫切,二. 降解技術(shù)的概況,我國降塑的研究開始于20 世紀70 年代后期，80 年代也僅有少數(shù)單位進行實驗室研究，90 年代才掀起研究開發(fā)的熱潮。 初期主要集中在農(nóng)地膜的研究和開發(fā)，90 年代中期研究開發(fā)的熱點轉(zhuǎn)向塑料餐具、包裝袋、垃圾袋，這一時期已開發(fā)出部分技術(shù)經(jīng)濟上較好的產(chǎn)品，并推向市場。到目前為止，降解農(nóng)用塑料地膜已處于示范應(yīng)用階段，包裝材料及制品已處在市場推廣階段。,我國目前從事降解塑

2、料研發(fā)的有100 多家，部分形成了產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的開發(fā)體系。國內(nèi)除合成型光降解、完全生物降解塑料外，降解塑料的研發(fā)進程與世界同步，技術(shù)水平和先進水平接近或相當(dāng)。其中淀粉細化、疏水改性技術(shù)和淀粉高填充等技術(shù)己擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。,三 .什么是降解以及降解的原理?,1.降解是指：高分子材料在一定的條件下 會自動分解、消失. 2.降解的原因：因為高分子材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的變化，造成某些性能下降，能被生物體侵蝕或代謝而降解 3.可降解包裝材料是指：在材料中加入一些促進其降解功能的助劑，或合成本身具有降解性能的材料，或采用可再生的天然原料制造的材料，在使用和保存期內(nèi)能滿足原來應(yīng)用性能要求，而使用后在特定

3、環(huán)境條件下，使其能在較短時間內(nèi)化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，而引起某些性質(zhì)損失的一類材料。,四 可降解性包裝材料的類型,可降解塑料根據(jù)降解原理, 可分 光降解塑料、生物降解塑料、光/ 生物雙重降解 塑料 其中具有完全降解特的完全生物降解塑料和具有雙重降解特性的光/ 生物降解塑料是目前研究的主要方向,光降解塑料,光降解塑料 是在塑料中引入光增敏基團或加入光敏性物質(zhì)，使其在吸收太陽紫外后引起的光化。 降解原理 是塑料中添加光敏劑及促進劑等助劑。在陽光照射的情況下, 由于紫外線的作用可分裂為小分子鏈段。但是由于不能完全降解, 故對環(huán)境產(chǎn)生二次污染, 具有一定的局限性。,常用的塑料，如聚乙烯(PE)等受光的照

4、射不能發(fā)生分解。這是因為照射到地球表面的波長為290-400nm的近紫外光的光能比共價鍵的離解能小得多。但如果某種塑料含有醛、酮等羰基以及雙鍵，就能吸收光能，進而引起降解。 如果要使聚乙烯發(fā)生降解，可在聚乙烯基材中添加光敏劑，由光敏劑吸收更大的光能后產(chǎn)生自由基，然后促使其發(fā)生氧化反應(yīng)而降解,生物降解塑料,生物降解：即是指材料在微生物的作用下發(fā)生降解。由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分的特殊因素, 材料在自然環(huán)境中各種細菌、酶、微生物等的作用下逐漸分解成小分子化合物, 最后分解成水和二氧化碳等無機物質(zhì)。 理想的生物降解塑料：是一種具有優(yōu)良的使用性能、廢棄后可被環(huán)境微生物完全分解、最終被無機化而成為自然界中碳素循

5、環(huán)的一個組成部分的高分子材料。,其生物降解可能有3 種形式:( 1) 生物物理作用： 微生物細胞的生長對塑料起到物理性的機構(gòu)破壞作用; (2) 生物化學(xué)作用： 微生物產(chǎn)生的某些物質(zhì)對廢棄物起化學(xué)作用; ( 3) 酶的直接作用： 微生物的酶對廢棄物的某些組分發(fā)生作用, 導(dǎo)致其分裂或氧化降解。,目前所研制的生物降解材料主要有以下3 大類:,第一類：淀粉基生物降解塑料材料 淀粉填充型生物分解塑料, 是目前國內(nèi)外研究最充分的生物分解塑料, 在我國尤受青睞、物理改性淀粉或化學(xué)改性淀粉, 也可以是與單體反應(yīng)形成的共聚物?？膳c淀粉共混的合成樹脂主要有聚乙烯、聚乙烯醇、聚脂、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。其中聚乙烯或

6、聚乙烯醇添加淀粉的降解塑料為主要研究對象。,環(huán)保玉米淀粉牙簽,這種材料的缺點1.被過氧化物分解的塑料分子顆粒無法再進一步降解, 所以在一定程度上限制了其使用。 2. 淀粉塑料的機械強度較小, 在包裝物要求比較高的情況下, 難以滿足要求。 3 淀粉的熱穩(wěn)定性差, 且易受微生物作用, 所以在制造和儲藏上都受一定影響。但總的說來, 這種材料的出現(xiàn)無疑是材料界的重大突破, 它為以后探索完全降解材料邁出了堅實的一步。,第二：合成高分子型微生物可降解塑料 其降解機理為：生活在土壤中的許多細菌真菌、霉菌, 大多能夠分泌出一種脂肪酶, 這種脂肪酶能夠?qū)Ω叻肿又械拿告I進行水解。酶鍵經(jīng)過脂肪酶的水解后, 會逐漸地

7、鍵斷、裂解成小分子, 最后成為水。二氧化碳，二氧化氮, 等小分子而被土壤吸收, 進入生態(tài)物質(zhì)循環(huán)的途徑 目前已開發(fā)的主要產(chǎn)品有聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙醇酸交酯、聚丙醇酸交酯、聚琥珀酸丁二酯(PBS)等。,聚乳酸,聚乳酸包裝袋,聚乳酸應(yīng)用,聚乳酸導(dǎo)管支架,聚乳酸人造皮膚,第三類 ：淀粉與其他可降解材料的復(fù)合材料 淀粉與天然大分子如果膠、纖維素、半乳糖、甲殼質(zhì)等復(fù)合成完全生物可降解材料?？捎糜谥苽浒b材料或食品容器。但是這種材料由于原料的性質(zhì)影響, 結(jié)構(gòu)強度小, 防水性能差等缺點, 只能在很小的范圍使用 第四類 ：天然高分子型微生物可降解塑料 像細菌里面含有聚

8、-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基酸酯等，它們同屬于聚羥基烷酸酯(PHA)。其中，聚羥基丁酸是低毒材料，它具有一般塑料的性能, 既能作為包裝材料來使用, 又有生物降解性。但是要想獲得大量的PHA最好的辦法是利用生物工程技術(shù). 但是要想獲得大量的PHA , 最好的辦法是利用生物工程技術(shù), 把細菌生長的PHA 的基因移植到植物體上, 使植物在具有PHA基因的情況下長出大量的PHA , 而不是通常的淀粉或油類。通過這種高科技手段即可以獲得豐富的PHA 而用于生產(chǎn)可降解性材.,生物降解材料在包裝行業(yè)中的應(yīng)用,目前使用較多的就是現(xiàn)有包裝材料（聚乙烯、聚丙烯）中加入淀粉等生物降解劑使其容易降解。,可降解自由樹

9、脂的塑料 冷卻后有足夠的強度，保持長久不變形 可以加工成各種形狀的玩具,六 光生物雙降解塑料,制備：光，生物雙降解塑料比光降解型塑料和生物降解型塑料有了很大的改進，迄今為止具有工業(yè)規(guī)模的光生物雙降解塑料是在普通非降解聚烯烴塑料中添加光降解劑（如鐵鹽類光敏劑）和微生物營養(yǎng)劑（如淀粉，纖維素，甲殼質(zhì)等）摻混性光生物雙降解塑料。 降解時間：雙降解塑料完全分解為二氧化碳和水是需要很長時間的，一般而言2-12個月內(nèi)。制品失去了原形變成小的碎片即可認為降解已基本完成。（到目前為止無論國際還是國內(nèi)，無論光降解型、生物降解型還是光生物雙降解型的塑料膜或容器都未能降解到水和二氧化碳，目前所能做到的最好的情況就是強度降低，在外力作用下破碎成小塊，制品失去了原形變成小的碎片即可認為降解已基本完成。）,復(fù)合降解性塑料的常用種類,七 可降解材料存在的主要問題,一是因為可降解塑料袋承重能力低，不能滿足顧客多裝東西和反復(fù)使用的要求； 二是可降解塑料袋色澤暗淡發(fā)黃，透明度低，給人一種不夠清潔和難看之感，用起來不放心； 三是價格太高，成本難以接受,四是降解的可控性差，受地理環(huán)境和氣候的制約大，尤其對于包裝用的降解塑料很難做到在使用期內(nèi)性能不發(fā)生變化，而廢棄后又能很快降解。 五是使用性能不佳，可加工性差 六是可降解塑