前言
隨著“白色污染”的日益嚴(yán)重,人們?cè)诓粩鄬ふ夷軌蛴行Ы鉀Q這個(gè)問(wèn)題的方法。經(jīng)過(guò)不斷地努力,各種降解塑料相繼問(wèn)世,但是它們也各自存在著不同的問(wèn)題。青島康文生物塑料有限公司引進(jìn)當(dāng)今世界上最先進(jìn)的完全生物降解塑料技術(shù),主要生產(chǎn)和銷(xiāo)售生物降解添加劑,該生物降解添加劑完全符合歐盟《2002/72/EC 食品接觸的塑料材料和制品》的指令要求,可以安全地用于食品包裝,滿(mǎn)足出口產(chǎn)品的綠色包裝要求和其他使用要求。
該添加劑解決了淀粉基降解塑料所不能解決的問(wèn)題:一是可以使塑料制品完全生物降解轉(zhuǎn)變成二氧化碳和水,沒(méi)有殘留物;二是保持或提高塑料制品的物理特性,強(qiáng)度、拉力、彈力、韌性和透明度等;三是可以再回收利用。添加后生產(chǎn)的購(gòu)物袋、食品包裝袋、垃圾袋、農(nóng)用地膜和一次性餐具比如快餐盒、水杯、筷子、刀叉等在自然界經(jīng)3-12個(gè)月可以被生物降解,完全轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。
一、生物降解塑料添加劑的成分說(shuō)明及降解原理
1.生物降解添加劑成分說(shuō)明
類(lèi)型:母料 |
可生物降解 |
載體:聚合物 |
通用 |
添加劑 |
金屬離子預(yù)降解料、以纖維質(zhì)為基礎(chǔ)的細(xì)小顆粒 |
相對(duì)密度 |
0.96 g/cm 3 |
2.降解原理
2.1 淀粉基塑料降解原理
人們根據(jù)微生物可消耗淀粉的原理,在聚乙烯膜的制造過(guò)程中加入淀粉,通過(guò)微生物對(duì)淀粉的消耗可在塑料膜上形成很多小孔,兩、三個(gè)月即可由大片變?yōu)樗槠稚ⅰ5@不是本質(zhì)的改變,只是形態(tài)上由大而小的變化,不能根本上消除“白色污染”。
2.2 生物塑料降解原理
真正解決廢棄塑料對(duì)環(huán)境的污染,是使塑料(聚合物)在自然環(huán)境下自然地?cái)嗔褳樾》肿印W匀唤缰杏兴拇嬖?,也有微生物的存在,那些能在微生物的作用下促進(jìn)水解的高分子稱(chēng)為生物降解高分子??茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn),塑料含有酯基、醚基、酰胺基等高分子,是生物降解高分子,在一定條件下可以被水解而斷裂,其產(chǎn)物或被昆蟲(chóng)吞噬,或被植物、土壤吸收,或滲入地下、溶于水中而流入江河湖海,因此可以從根本上避免對(duì)環(huán)境的污染。
2.3 生物降解塑料添加劑的降解原理
生物降解塑料添加劑包含一種天然纖維質(zhì)添加成分,該成分呈細(xì)小的顆粒形狀;既具有可生物降解特性又具有較高的透明度,從而對(duì)終端產(chǎn)品的物理性能影響甚微。該生物降解添加劑系列,是以聚烯烴為載體,配以一種天然植物纖維素的復(fù)合物。另外,該復(fù)合物中還包含一種金屬離子預(yù)降解成分,以便為聚合物引發(fā)光降解的特性。所有的添加成分對(duì)環(huán)境都無(wú)害。
含有生物降解添加劑的塑料薄膜具有生物降解的特性。當(dāng)其被人們使用并拋棄之后,例如在垃圾堆里,只要有微生物、溫?zé)?、潮濕并有氧氣,塑料制品就?huì)破裂并被分解。生物降解率很大程度上取決于堆場(chǎng)里的自然條件,最理想的環(huán)境是微生物活躍、溫?zé)岵⑶也惶稍?。一般?到7個(gè)月內(nèi),塑料膜就開(kāi)始出現(xiàn)裂紋并變脆,其后,在第4-12個(gè)月內(nèi)就開(kāi)始破裂并被細(xì)菌侵蝕消化。
最初的光降解和快速分解是通過(guò)添加劑中的金屬離子預(yù)降解成分促成的。而添加劑中的植物纖維素主要為土壤里的微生物的滋長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng),從而使各種菌類(lèi)在膜的里里外外迅速生長(zhǎng)。大大小小的破裂導(dǎo)致膜變得粉碎,并最終被生物分解成二氧化碳和水。
3 技術(shù)簡(jiǎn)介
3.1 技術(shù)原理
通常人工合成的聚合物,例如聚乙烯和聚丙烯,在自然環(huán)境中不易被生物降解。這是因?yàn)樗鼈兙薮蟮姆肿淤|(zhì)量(約250,000)抑制了微生物將其當(dāng)成能源進(jìn)行生物消化的能力。在自然界中還存在著一些低分子質(zhì)量的化合物,如:從樹(shù)里流出的分泌液(樹(shù)脂等,但是天然橡膠除外),它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)與聚烯烴比較接近。因此,要想使高分子質(zhì)量的人工合成聚合物被生物降解,必須降低它們的分子質(zhì)量,使之與自然界中的低分子質(zhì)量化合物相當(dāng)(5,000至10,000之間)。
這個(gè)目標(biāo)可以通過(guò)跟某些金屬離子(即預(yù)氧化劑)的接觸反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如:“Norrish”的化學(xué)反應(yīng)已被發(fā)現(xiàn)很多年,這些游離基的過(guò)氧化反應(yīng)可以總結(jié)如下,這個(gè)過(guò)程通過(guò)游離基種和金屬離子的再生不斷重復(fù)。
當(dāng)分子鏈發(fā)生斷裂時(shí),一個(gè)碳?;阍诜至烟幮纬?。可以通過(guò)測(cè)定碳?;纳蓴?shù)量來(lái)跟蹤塑料的降解水平,為確定塑料的降解程度提供了方便。
隨著分子量的減少,聚合物開(kāi)始脆化及粉化。當(dāng)分子量減少至10,000以下后,就容易被自然界的微生物比如細(xì)菌和真菌侵蝕了。添加劑中的纖維素促使菌類(lèi)的大量滋長(zhǎng)完成了生物降解過(guò)程的第二步。這個(gè)自然分解過(guò)程逐漸將低分子量的聚合物轉(zhuǎn)變成生物量,直到最后完全生物降解變成二氧化碳和水。
3.2對(duì)環(huán)境的影響
人們已經(jīng)熟知,在聚合物(例如聚乙烯和聚丙烯)中如果存有某些金屬離子,便可加速其降解。其氧化原理主要是,金屬離子能夠加速聚合物的分裂,引起氧化鏈分離,促使聚合物不斷變脆直到最后降解。但是聚合物在完全降解后殘留的金屬催化劑剩余物具有潛在的毒性,使得人們反對(duì)持續(xù)使用這些物質(zhì)作為預(yù)降解離子的原料。這主要是一些含有鈷、銅和錳等重金屬的金屬鹽預(yù)降解添加劑。
青島康文生物塑料有限公司研制的生物降解添加劑和復(fù)合物不含有上述金屬鹽,而只包含一些被認(rèn)為無(wú)毒性的金屬鹽。產(chǎn)品完全符合歐盟《2002/72/EC 食品接觸的塑料材料和制品》的指令要求。
4. 降解性能測(cè)試
4.1 老化測(cè)試
通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)樣品進(jìn)行加速老化來(lái)確定脆化點(diǎn),這可以借助于分光鏡技術(shù)來(lái)完成。依據(jù)是聚合物被氧化過(guò)程中,相對(duì)羰基指數(shù)會(huì)升高。
包含生物降解添加劑的PE膜和普通PE膜的生物降解性能測(cè)試對(duì)比
(縱坐標(biāo)為羰基指數(shù),橫坐標(biāo)為老化時(shí)間; 紅色虛線(xiàn)為變脆點(diǎn))
以上圖示表明隨著樣品被老化時(shí)間的增多,羰基指數(shù)不斷升高,添加劑添加量越大,樣品達(dá)到變脆點(diǎn)的速度則越快。
4.2 生物降解塑料薄膜降解測(cè)試圖解
5周后,普通膜(左圖)和降解膜(右圖)細(xì)菌滋生量對(duì)比
二、完全生物降解添加劑應(yīng)用說(shuō)明
1. 使用范圍
該生物降解添加劑系列適用范圍非常廣泛,可以用于LDPE,LLDPE,HDPE,PP,PVC,PET,PS和ABS等塑料原材料上,都可以使其具有完全生物降解性能。
2. 添加劑型號(hào)及適用的產(chǎn)品類(lèi)型
型號(hào) | 產(chǎn)品種類(lèi) | 型號(hào) | 產(chǎn)品種類(lèi) |
BD 8220 | 食品包裝袋/編織袋 | BD 8550 | 婦女衛(wèi)生墊 |
BD 8234 | 購(gòu)物袋 | BD 8385 | 嬰兒尿片 |
BD 8110 | 垃圾袋 | BD 8015 | 一次性餐具 |
BD 9226 | 農(nóng)用地膜 | BD 8038 | 包裝盒 |
3. 添加比例和降解時(shí)間
不同的生物降解塑料制品的降解時(shí)間取決于添加劑的添加比例和自然條件,根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果總結(jié)如下:
添加劑含量 |
1% |
3% |
5% |
實(shí)驗(yàn)測(cè)得降解時(shí)間 |
9-12個(gè)月 |
6-9個(gè)月 |
3-6個(gè)月 |
實(shí)際的添加比例和降解時(shí)間需要根據(jù)用戶(hù)的具體使用要求和應(yīng)用情況決定,可以通過(guò)調(diào)整配方實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)降解時(shí)間的特殊要求。
4. 生物降解塑料系列產(chǎn)品加工方法
加工方法非常簡(jiǎn)單,只要將添加劑按照添加比例與塑料原料混合攪拌均勻即可,工藝同添加色母料相同。 添加劑可以用在傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備和塑料原料中,不需調(diào)整和增加其他塑料加工設(shè)備。
上一篇:塑料配方設(shè)計(jì)十大要點(diǎn) 下一篇:塑料包裝行業(yè)塑料大事經(jīng)典回憶