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可降解塑料的发展现状及其应用研究进展

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可降解塑料的发展现状及其应用研究进展

发布时间：2023-01-31T06:40:55.929Z 来源：《中国科技信息》2022年第18期 作者： 后宋平 刘凯 林栋

[导读] 众所周知，塑料是上世纪的伟大发明之一

后宋平 刘凯 林栋

中化学东华天业新材料有限公司 新疆 石河子 832000

摘要：众所周知，塑料是上世纪的伟大发明之一，时至今日，塑料产品在人们的生产生活中随处可见，为人类开展工作乃至进行生活都有了空前的便利，也成为近年来飞快发展的大类材料之一，但由于塑料制品难以被自然环境所消纳，掩埋及焚烧的处理方式会破坏土壤结

构，产生剧毒甚至致癌物质，不易回收利用，因此塑料又成为颇受争议的发明。在碳中和大背景下，开发出新型、能够满足使用并在短期

内可以自然降解的塑料，是从源头上减少白色污染，实现绿色可持续发展的重要途径，也是未来塑料工业发展的主流方向之一。

关键词：可降解塑料；发展现状；应用

引言

现如今随着国家层面的重视，全球各地都在逐步推广使用可降解塑料，以减少不可降解的塑料袋使用的频率，与不可降解塑料相比，可降解塑料的降解过程与降解时间更加迅速快捷，是目前最为有效的解决塑料污染的策略。

1概述

相关规范中定义了降解塑料：在规定环境条件下，经过一段时间和包含一个或更多步骤，导致材料化学结构的显著变化而损失某些性能（如完整性、分子质量、结构或机械强度）和/或发生破碎的塑料。应使用能反映性能变化的标准试验方式进行测试，并按降解方式和使用

周期确定其类别。在该标准中将降解塑料分为生物分解塑料、热氧降解塑料、可堆肥塑料和光降解塑料等。但是，一方面传统塑料中通过

添加氧化催化剂或者光敏剂所制备的热降解塑料或光降解塑料在应用过程中依然存在较大的争议，这是由于这两种塑料在降解过程中，只

是尺寸发生了变化，最终形成微型碎片，不仅无法被环境吸收，还会在一定程度上以微塑料形式在环境中残留而引发更大的危害，所以在

全国乃至全球范围内，氧化降解塑料制成的一次性塑料制品已经被禁止流通。另一方面，有的光降解塑料、氧化降解塑料的生产企业在产

品上会故意标识为降解塑料、生物可降解等而不明确标识光降解、氧化降解，使其很难与生物降解塑料区分开。

2可降解塑料的发展现状

2.1化学合成法

化学合成法是将纤维素或纤维素接枝物与高分子单体共聚进而制得纤维素基生物塑料的一种方法，是较为成熟的一种工艺，但过程相对复杂。相关学者以丝瓜纤维素(LCC)为主链，采用开环聚合接枝法合成了具有聚(ε-己内酯)(PCL)支链的纤维素基接枝共聚物(LCC-g-PCL)。

根据研究结果，LCC-g-PCL比LCC具有更高的疏水性。PCL在LCC主链上的接枝降低了降解温度。此外，LCC-g-PCL共聚物在酶促条件下的

可生化性比水解条件下更明显。结果表明，含LCC和PCL的接枝共聚物具有广泛的用途和工程潜力，可用于多种生物应用。相关学者以4-二

甲氨基吡啶为催化剂，利用二醋酸纤维素(CDA)上的羟基，通过均相反应，设计、合成二醋酸纤维素接枝聚乳酸(CDA-g-PLA)，进一步将

CDA-g-PLA作为CDA的大分子增塑剂，成功实现了CDA的热塑加工。

2.2聚丁二酸丁二醇酯基可降解塑料

聚丁二酸丁二醇酯材料属性是属于醇酸树脂类，其在进行合成时，用到的原材料一般是二元酸，有时候会用到二元酸二甲酯，将其与二元醇进行混合反应，通过酯化反应与缩聚反应两个环节，最终形成所需要的聚丁二酸丁二醇酯材料。在工业上其主要的合成路线有两种类

型，一种是直接型的酯化法，一种是通过酯交换的方法。聚丁二酸丁二醇酯在形成塑料材料之后，若被废弃，其废弃之后的降解一般分为

两个环节，首先是在常温下与土壤中的水分子发生相互作用，使其大分子链发生断裂，形成较小的分子链，之后再与土壤中的真菌、细菌

等微生物发生生物作用，将其再次降解形成无毒无害的水分子以及二氧化碳分子等。相关学者采用角质酶对聚丁二酸丁二酯(PBS)进行了降

解实验研究，采用SEM、TG、DSC、MS手段对降解产物进行分析。研究结果表明，角质酶对PBS的降解性能有显著的影响，在最佳的反应

条件下，降解16h后，失重率可以达到90%以上。

2.3聚己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）

甲酸丁二醇酯（PBAT）是脂肪族和芳香族的共聚物，兼具脂肪族聚酯的优异降解性能与芳香族聚酯的良好力学性能，同时也展现出优异的延展性、耐热性和抗冲击性。此外PBAT能够被微生物降解为CO 2和H 2 O，是优良的生物降解材料。国内PBAT技术研究的领先机构主

要有中科院理化技术研究所、中科院化学研究所、清华大学、新疆蓝山屯河聚酯有限公司等。国外开发的全生物降解脂肪族聚酯合成技术

生物安全性低，针对该技术痛点，中科院理化技术研究所自主研发出了成本低、力学性能及生物安全性能双高的全生物降解聚酯PBAT，形

成了具有自主知识产权的PBAT生产工艺包及成套生产与专利技术，已授权杭州鑫富药业等相关企业进行生产，产品性能优良，可替代通用

不易降解型塑料制品，从而缓解塑料废弃物对环境造成的污染，中科院化学研究所通过不断地技术整合、工艺设计与结构优化，也已拥有

了稳定的PBAT合成工艺技术，且通过了中国塑料加工工业协会与全国农业技术推广中心组织的完全生物降解农膜农田试验。

2.4光降解塑料

光降解塑料是将塑料中增加光敏物质，在光照的条件下能够发生降解。其吸收光照中的紫外线后，塑料分子中光敏物质被激发，键能减弱，聚合物大分子长链降解为小分子碎片，完整性遭到破坏。小分子碎片不断发生氧化反应使分子链断裂，发生降解反应，最终彻底氧化

为水和二氧化碳。光降解塑料根据制备方式不同分为共聚型和添加型两类。共聚型光降解塑料是用一氧化碳、乙烯等烯烃单体共聚形成的

塑料。其聚合链上的有羰基等发色基团、弱键等，在光照下稳定性降低，从而实现光照下的降解。共聚型光降解塑料在日本等国家已实现

工业化生产和使用，用于农膜、托盘、塑料瓶、包装等塑料制品生产。添加型光降解塑料是添加少量光引发剂或助剂，这些化合物吸收光

照后引发产生自由基，通过促进高分子材料发生氧化反应来达到降解的目的。

3可降解塑料总结与展望

不同分子结构的可降解材料，其性能各有优劣，单一品种的可降解材料在改性前的应用领域相对受限，因此在实际应用过程中，通过复配其他绿色助剂或可降解材料可以满足不同领域的应用需求。从具体性能上来看，PLA具有较好的耐热性，在常温下性能稳定，光泽性较

好，但韧性差，气体阻隔性一般;PBS和PBAT具有较好的力学性能和韧性，加工性能和热稳定性高，但强度低，光泽性一般;PHA具有较好的气阻性和耐热性，但断裂伸长率较低，韧性较差。除了PLA、PBAT和PHA之外，淀粉基材料是改性淀粉与可降解聚酯材料共混产物，可

生物降解，可堆肥，对环境友好。但与此同时，淀粉基材料也有其弊端，虽然成本低但在使用的耐久性、机械性能等方面性能比较差。在

已实现商品化的PLA、PBAT、PBS和淀粉基塑料中，PLA/PBAT、PLA/PBS或PLA/淀粉基材料的共混组合，在提高成品加工性的同时又不

损害其可生物降解性，因此PLA和PBAT目前的应用前景最好。

结语

可降解塑料在塑料应用中具有重要地位，不仅是促进环境保护的重要创新举措，也将成为材料科学的发展方向。在进行可降解塑料识别时，相关工作人员需要从标识入手，建立完整的管理体系，不断完善标准体系，使塑料及其制品能够更好地为人们的生产和生活服务。

参考文献

[1]王琪，瞿金平，石碧，等.我国废弃塑料污染防治战略研究[J].中国工程科学，2021，23（1）.

[2]石鎏杰，朱佳欢，等.可降解塑料产品的分类与标识的现状与展望[J].塑料助剂，2021（3）.

[3]杨光蓉，陈历睿，林敦梅．土壤微塑料污染现状、来源、环境命运及生态效应[J].中国环境科学，2021（41）．

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生物降解塑料的发展现状及应用前景探究

生物降解塑料的发展现状及应用前景探究

生物降解塑料的发展现状及应用前景探究

摘要：白色污染是环境污染的重要元凶之一，可降解塑料是解决白色污染最直接的手段。可降解塑料包括生物降解塑料、水降解塑料、光/生物降解塑料等。为深入了解生物降解塑料的应用及价值，文章研究生物降解塑料的发展历程，并对其未来发展进行展望，一方面推动生物降解塑料的应用，另一方面了解可降解塑料使用规模，为相关人士提供参考。

关键词：生物降解塑料；发展现状；应用前景

塑料是现代化工业及人类生活最重要的基础材料之一，由于传统塑料不可降解，可对环境造成可持续性损害，因此可降解塑料的研发及应用成为各国关注的热点课题。生物降解塑料是可降解塑料的一种，据初步统计，2021年全球生物降解塑料消费量达到1200kt左右，涉及众多行业。由此可见，生物降解塑料得到极为广泛的应用，成为健康有序地推动产业发展的重点，研究生物降解塑料的发展历程也成为学术界的核心话题之一。

1、生物可降解塑料的发展现状

生物降解塑料依照程度划分可分为部分降解、完全降解两种。部分降解包括淀粉基塑料，完全降解塑料包括聚丙交酯塑料、石油基可降解塑料等。

1.1 PLA

聚丙交酯塑料即PLA，通过乳酸直接缩聚制备法制备时成品分子质量较低，适用场景相对受限。对此，有学者对制备工艺进行优化，即先用乳酸制备丙交酯，随后在催化作用下进行开环聚合，制备分子量约为700000的聚丙交酯塑料。乳酸分子含有手性碳原子、光学异构体，所以聚丙交酯也可称为聚左旋乳酸。聚左旋乳酸为部分结晶性聚合物，具有质地硬的特点。相比传统塑料，聚丙交酯没有毒害作用，和生物相容性良好，并且透明度高，满足塑料制品的使用需求。202等国。美国企聚丙交酯生产企业以NatureWorks为主，是全球最大的聚丙交酯生产商，产能约为每年180000吨。我国聚丙交酯生核心生产企业坐落在浙江，浙江海正生物材料集团产能约65000吨。目前，我国兴起了大量的聚丙交酯生产企业，并着力研发新型生物可降解塑料，如山东同邦、浙江友诚、安徽丰源泰富等。PLA具有良好的透明度及强度，可在多种生物体间相融，适用于3D打印，生物医疗、纺织等领域。该材料以可再生植物资源为基础，依托微生物发酵获得，因此原料来源丰富且无污染，生产成本低廉，并且适合大规模生产及应用。早期，PLA生物可降解塑料由美国公司生产，随着PLA可从植物中提取这一结论公示后，PLA可降解塑料成为应用最广泛的可降解塑料材料，并且实现工业化生产。

降解塑料的发展研究内容和成果概述

降解塑料的发展研究内容和成果概述

降解塑料的发展研究内容和成果概述

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1. 引言

随着塑料制品在现代生活中的广泛应用，塑料污染成为了一个严重的环境问题。为了解决这一问题，降解塑料的研究成为了热门话题之一。本文将概述降解塑料的发展研究内容和取得的成果。

可降解塑料研究报告

可降解塑料研究报告

摘要： 本研究报告旨在深入探讨可降解塑料的重要性、现状、发展趋势以及面临的挑战。通过对相关文献的综合分析和实地调研，揭示了可降解塑料在环境保护、资源可持续利用方面的潜在优势，同时也指出了其在技术成熟度、成本控制、市场推广等方面所面临的诸多问题。为推动可降解塑料的进一步发展和广泛应用，提出了一系列建议，包括加强技术研发、完善政策法规、提高公众意识等，以期为实现可持续发展目标做出积极贡献。

一、概述

随着全球环境问题的日益严峻，塑料污染成为了一个备受关注的焦点。传统塑料的难降解性给生态环境带来了严重的破坏，如海洋污染、土壤污染等。为了应对这一挑战，可降解塑料作为一种具有潜在优势的替代材料应运而生。可降解塑料能够在一定条件下分解为无害物质，减少对环境的长期影响，因此在环境保护和资源可持续利用方面具有重要意义。

二、可降解塑料的定义与分类

（一）定义

可降解塑料是指在自然环境条件下，通过生物降解、光降解或化学降解等方式，能够逐渐分解为小分子物质，最终被环境所吸收或无害排放的塑料材料。

（二）分类

根据其降解机理和来源，可降解塑料主要分为以下几类：

1. 生物降解塑料

生物降解塑料是指能够被自然界中微生物如细菌、真菌等作用而分解的塑料。常见的生物降解塑料包括聚乳酸（PLA）、淀粉基塑料等。

2. 光降解塑料

光降解塑料在受到光照时，通过光化学反应使其结构发生变化而逐渐分解。这类塑料通常添加了光敏剂等添加剂。

3. 化学降解塑料

化学降解塑料是通过化学方法使其分子链断裂而降解的塑料。通过酸或碱的作用使其分解。

4. 生物基可降解塑料

生物基可降解塑料是以可再生生物质资源为原料生产的可降解塑料，如聚羟基脂肪酸酯（PHA）等。

三、可降解塑料的优势

（一）减少塑料污染

可降解塑料能够在一定时间内分解，减少了塑料废弃物在环境中的积累，降低了对海洋、土壤等生态系统的污染风险。

（二）资源可持续利用

生物基可降解塑料的生产原料来源于可再生资源，如农作物等，有助于缓解对化石资源的依赖，促进资源的可持续利用。

天然植物纤维_可生物降解塑料生物质复合材料研究现状与发展趋势

天然植物纤维_可生物降解塑料生物质复合材料研究现状与发展趋势

第44卷第1期2008年1月林业科学

SCIENTIASILVAESINICAEVol144,No11Jan.,2008

天然植物纤维Π可生物降解塑料生物质复合材料

研究现状与发展趋势3

郭文静　王　正　鲍甫成　常　亮

(中国林业科学研究院木材工业研究所　北京100091)

摘　要:　由天然植物纤维材料与可生物降解塑料复合制备生物质复合材料是本世纪新的研究热点,也是复合材

料科学发展的必然趋势并具有非常广阔应用前景的完全环境友好新材料。本文从复合材料的原材料、复合途径、

复合材料性能改善及复合机制等方面论述天然植物纤维Π可生物降解生物质复合材料的研究现状,并就生物质复

合材料的发展趋势与前景进行分析。

关键词:　天然植物纤维;生物质复合材料;聚乳酸(PLA);聚丁二酸丁二醇酯;可生物降解

中图分类号:TQ325 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2008)01-0157-07

收稿日期:2007-06-05。

基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(CAFINT2007C02)。3鲍甫成为通讯作者。TheStatusandTrendofNaturalFiberΠBiodegradablePlasticBio2Composites

GuoWenjing　WangZheng　BaoFucheng　ChangLiang

(ResearchInstituteofWoodIndustry,CAF　Beijing100091)

Abstract:　Thebio2compositesmadeofnaturalfiberandbiodegradableplasticsarethenewresearchareaofthenewcentury

andtheentirelyenvironmentalfriendlynewcompositeswithwidelyuseareas.Inthispaper,thecurrentstatusoftheresearches