塑料产业创新发展趋势研究论文

1值得关注的新品种（或老产品的改进和创新） 水溶性薄膜 主要特点是： （1）力学性-力学性能好，且可热封，热封强度较高； （2）安全性-避免使用者直接接触被包装物，可用于对人体有害物品的包装； （3）环保性-降解彻底，降解的最终产物是CO2和H2O，可彻底解决 包装废弃物的处理问题； （4）防伪性－具有防伪功能，可作为优质产品防伪的最佳武器，延长优质产品的寿命周期。 黑白膜（Black/whitefilm） 主要特点是： （1）热封性-优秀的热封性能； （2）阻氧性-具有独特的避光阻氧功能； （3）性价比低。 我国市场出现鲜奶黑白膜将是未来几年内鲜奶包装的发展方向。目前中国乳品公司使用的鲜奶包装黑白膜依赖进口。 保鲜包装黑白膜一般由三四层不同的聚乙烯加黑白母料共挤复合而成。其热封层一般使用支化程度高而且均匀，且分子量分布较窄的茂金属线型低密度聚乙烯（MLLDPE）以提高黑白膜包装的热封性能。 活性塑料包装薄膜 主要特点是： （1）透气性-让产生的二氧化碳和氧气透过，使易腐烂的产品保持睡眠状态； （2）杀霉菌性-薄膜中含有微量缓慢释放的杀霉菌剂，还能阻止霉菌的生长，包装果蔬的保鲜期可延长1倍以上； （3）保鲜性-能吸收对果蔬成熟起促进作用的乙烯，并使易腐烂产品的周围保持潮湿。能使被包装的新鲜水果、蔬菜和花朵等易腐烂的产品，维持其新鲜度达数个星期之久，较好地解决了这些产品的长途运输问题。 抗微生物的塑料薄膜 主要特点是： （1）使用安全性-在薄膜中减少一次性防腐剂，使消费者减少防腐剂的摄入量； （2）保质性-能延长食品保质期。含有抗微生物的塑料薄膜，可以在一定期限内逐渐向食品内释放防腐剂，这样不仅有效地保证了食品质量。 2包装膜的发展方向 多姿多彩的塑料软包装以其优良的综合性能，合理的价格和有利于环境而成为包装业中发展最快的制品，不断取代其他包装，用途日益扩大，预计未来几年仍将保持良好的增长势头。为提高市场竞争力，塑料软包装向薄壁化、高性能化方向发展，多层复合膜需求增长速度快于普通单层膜。聚乙烯薄膜和聚丙烯复合流延膜与其他多层复合膜在包装上的应用前景最为看好。 3流延薄膜四大发展趋势 （1）材料减量化———为适应包装减量、环保的要求，包装材料的薄型化、轻量化； （2）使用安全化———重视人类自身的健康，材料要安全化； （3）产品智能化———具有保鲜、防腐、抗菌、防伪、延长保质期等多种功能； （4）设备高效化———包装设备正在向大型化、快速化、高效化、自动化方向发展。 绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。绿色化学是近10年才产生和发展起来的一个“新化学婴儿”。1984年，美国环保局(EPA)提出“废物最小化”，这是绿色化学的最初思想。1989年，美国环保局又提出了“污染预防”的概念。1990年，美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令，将防止污染确立为国策，该法案条文中首次出现了“绿色化学”一词。1992年，美国环保局又发布了“污染预防战略”。1995年，美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志，标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿，在1995年，中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。 绿色化学的核心内容之一是“原子经济性”，即充分利用反应物中的各个原子，因而既能充分利用资源,又能防止污染。原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost（为此他曾获得了1998年度的总统绿色化学挑战奖的学术奖)提出的，用原子利用率衡量反应的原子经济性，在有机合成中最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中，达到零排放。 绿色化学的12项原则 为了简述绿色化学的主要观点，和提出了绿色化学的12项原则： 1．防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。 2．原子经济——设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。 3．较少有危害性的合成反应——设计合成工艺只选用或产出对人体或环境毒性小、最好是无毒的物质。 4．生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。 5．溶剂和辅料是较安全的——尽量不用辅料（如溶剂或析出剂）当不得以使用时，尽可能是无害的。 6．能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境的影响和经济效益。合成过程尽可能在大气环境的温度和压强下进行。 7．用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之废弃。 8．尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应（用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程），因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。 9．催化作用——催化剂（尽可能是具选择性的）比符合化学计量数的反应物更占优势。 10．要设计降解——按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。 11．防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。 12．防止事故发生——在化学过程中，反应物（包括其特定形态）的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。资源使用的5R理论。近年来生物技术领域有了突破性进展，如公共基因数据库（GenBank）和蛋白质数据库（PDB）中序列的指数增长，高效基因克隆和表达平台的建立，可有效改进生物催化剂专一性、选择性和稳定性的酶定向进化技术的应用。这些进展使生物催化在化学合成中日趋重要。本文综述了生物催化在如下领域的成功应用：在药物生产中用于开发经济的化学酶法合成工艺，在绿色化学领域中最大程度地减少废物的产生和危险试剂的应用，在天然化学领域中对天然产物进行修饰以发现具有更好生物活性的新药物。随着包装材料的大量使用，一些废弃包装材料的处理是目前需要解决的难题。通常对废弃包装材料的处理主要有填埋、焚烧和回收再利用等3种方法。填埋法不但对土地造成污染，而且浪费了大量的土地；焚烧法释放大量有毒气体，对大气造成污染；回收再利用法收集、分拣麻烦，实际应用困难。因此，开发合适的包装材料方法是十分必要的。 生物降解法是一种很好解决废弃包装材料的新方法。它具有储存运输方便、应用范围广等特点，在生物降解包装材料中，生物降解包装塑料是一种常见的包装材料。 1生物降解塑料及其分类生物降解塑料是指当存在水和营养成分的条件下，可以被微生物降解的塑料。生物降解塑料根据其机理和破坏形式，分为完全生物降解和生物破坏性降解两类。 1. 1完全生物降解塑料完全生物降解塑料是指其分子结构可以被微生物或酶完全分解成简单化合物的塑料材料。这类材料目前主要有天然高分子型、人工合成型、微生物合成型和植物转基因型材料。 1. 2生物破坏性降解塑料生物破坏性降解塑料主要是天然高分子与合成高分子复合而成的降解塑料。目前，有望在包装领域中得到应用的复合方法仍以共混为主，其首选基材也是淀粉和纤维素等。 2生物降解包装材料的降解机理2. 1完全生物降解机理完全生物降解其机理是生物降解材料在自然界微生物，如细菌、霉菌和藻类的作用下，可完全分解为CO2、H2O或氨等低分子化合物。它具有储存运输方便、应用范围广等特点。其降解过程大致有3种作用方式。 1)生物的物理作用由于生物细胞的增长而使物质发生机械性破坏；2)生物的化学作用微生物对聚合物的作用而产生新的质；3)酶的直接作用微生物侵蚀导致部分材料分裂或氧化裂解。 2. 2生物破坏性降解机理是指利用天然聚合物(淀粉、纤维素等)的微生物可降解性，采用合成塑料改性(共聚)，克服天然聚合物的强度差的缺点，得到可生物降解的塑料。 3生物降解包装塑料研究生物降解包装塑料可在短时间内，在自然环境条件下即能分解的可降解的包装塑料，它是替代目前的常规塑料，解决“白色污染”的新方法，也是国内外学者研究的热点。 生物降解材料的研究国内外已有研究报道。生物降解包装塑料有淀粉基生物降解塑料、微生物发酵合成生物降解材料、纤维素基完全生物降解塑料、光/生物降解塑料和人工合成生物降解材料等。 3. 1淀粉基生物降解塑料有关淀粉基生物降解塑料已有研究报道。滕立军等以淀粉-聚乙烯生物降解膜和通用塑料膜聚乙烯(PE)、聚丙烯(CPP)为试材，从物理性能、力学性能方面进行了研究。研究表明：试验所用降解材料在20～30d内的降解率大于20%；吸水率、渗透性高于通用薄膜PP、CPP；力学性能指标能满足使用要求。同时，分析了生物降解薄膜在包装领域的应用前景。淀粉塑料泛指其组成中含有淀粉或其衍生物的塑料，以天然淀粉为填充剂和以天然淀粉或其衍生物共混体系为主要组成的塑料都属于此类，其中淀粉比例可高达60%。淀粉基塑料是降解塑料中的一大类。 因原淀粉与PE、苯乙烯(PS)等通用型塑料相容性较差，常需引入乙烯醋酸乙烯等相容剂制备共混物。国外，尤其是意大利、美国和日本对淀粉基聚乙烯醇塑料的研究方兴未艾，在技术上各有特色，并达到了一定的高度，其制品的生产形成了一定的规模和影响，美国对淀粉进行改性，制成高淀粉含量(90%以上)的生物降解塑料，它为不透明灰色树脂，熔点约为175～200℃，用双螺杆挤出机于130℃下挤出造粒，以水作为增塑剂成型加工，其注塑品性能与PS相似，但拉伸强度优于PS，在需氧和厌氧条件下均易生物降解，适用于快餐包装材料等。国外已批量生产共混型淀粉基塑料，而且也有利用糊化淀粉和PVA共混研制生产降解塑料。近年来，国外又开发出一种新型淀粉复合材料，由于不包含非降解大分子或小分子组分，所以在环境中可完全生物降解，可用于一次性塑料制品。 淀粉基塑料之所以易降解，主要原因是制品中淀粉成分分解后，制品表面直至内部出现了众多微孔，增大了化学的、生物的和其它侵蚀作用的表面积，加快了残余部分的降解。其中淀粉含量越高，生物降解速度就越快。 3. 2微生物发酵合成生物降解塑料以蜜糖、油脂为原料制得的生物降解包装材料，既具有热塑加工性，又具有完全生物降解性。其主要产品有英国ICI公司的3-羟基丁酯和3-羟基戊酯(0%～30%)的共聚酯“Biopol”、日本东京工业大学资源研究所开发的聚羟基丁酸酯(PHB)以及美国麻省理工学院(MTI)开发的脂肪族共聚酯等。其中取得较大进展的是“Biopol”，它是英国ICI公司于1976年开始研究，利用微生物淀粉发酵制得的，于1990年开始工业化。该产品热分解温度为200℃，在堆肥场地中1年可完全分解，无二次公害。另外PHB是细菌体内为应付食物紧张而储存原料的物质，可被许多细菌激活，导致快速降解，这方面的研究有很大发展前途。 3. 3人工合成生物降解塑料利用化学合成法制造生物降解包装材料较微生物合成法具有较大的灵活性，产品容易控制。研究开发工作是合成具有类似于天然高分子结构的物质或含有容易生物降解官能团的聚合物。目前的主要产品有聚乳酸(PLA)和聚已内酯(PCL)等PLA是一种聚羟基酸，它作为一种生物原制品，具有很好的生物降解性能，且具有良好的生物相溶性和生物可吸收性[11]，在降解后不会遗留任何环保问题。其生产厂家主要有日本的岛津制作所和三井东亚化学公司、美国的Cargill公司和Ecochem公司等。1998年，德国的Danone和CargillDow公司合作，采用聚乳酸为原料，开发出快速降解型DANONE酸奶杯。日本钟纺合纤公司以从玉米中提取的聚乳酸为原料，制造出了生物降解型发泡塑料。这种材料的一些物理和化学性质与聚苯乙烯相同，因此现有的塑料发泡材料设备仍可对其进行加工PCL是由E-己内酯在催化剂作用下开链聚合而形成的，在泥土中会慢慢分解，一年可分解去95%。 降解塑料是解决塑料包装一次性制品环境污染问题的有效途径之一，可谓之绿色塑料包装材料。近年来产业化进程迅速，据报道，美国2000年降解高分子材料的应用可达到100万吨；欧洲每年也以40～50万吨的速度增加；我国降解塑料的开发及生产也已形成热点，部分品种已走进市场，前景方兴未艾。 目前，已产业化的降解塑料品种有光降解、光生物降解、生物降解、转基因生物降解等。其中光降解技术虽较成熟，但其降解行为的环境影响因素十分复杂，限制了它在包装领域中的应用。 3. 4纤维素基完全生物降解塑料天然高分子纤维素与淀粉一样，非热塑性材料，不能用常规加工方法加工。采用共混或化学改性方法破坏纤维素的氢键，使纤维素分子上的羟基发生反应，得到纤维素的衍生物，再与未经改性的纤维素或原淀粉等共混，制得性能各异的降解塑料，加工成力学性能好、生产成本低、降解速度快的各种制品或膜材。有人研究发现采用30%～85%可降解纤维素衍生物与30%～70%未改性纤维素或原淀粉共混制成的降解塑料，可用注塑和流延等成型手段，制成各种制品或膜材，其性能、降解速度、生产成本均有在包装领域中推广应用的潜力，可用于食品、日用品的包装。 3. 5光/生物降解塑料在生物降解塑料中，材料的降解行为必须在具有生物活性的环境介质中才能进行。添加适量的光敏剂，可以使塑料同时具有光和生物双重降解性能，在一定条件下，明显提高了降解速度的可控性。因此，光生物降解塑料的开发受到国内外普遍关注。已成为降解塑料的重要研究开发方向之一。近年来，在降解速度、降解的控制、降解的完全性、降解产物的环境安全性及降解材料的评价方法等方面都广泛地进行了研究，并取得一定突破，这类材料在包装领域应用将具有广阔的发展前景。 中新社北京十一月十日电(记者 闫晓虹)记者自今日召开的“有机食品和绿色食品发展高层论坛”上了解到，中国有机食品和绿色食品产业发展前景广阔。 经商务部批准，由中华人民共和国商务部外贸发展事务局、中国粮油食品集团等共同主办的首届中国国际有机食品和绿色食品博览会今日在北京举行。作为该展会的主题活动之一,“有机食品和绿色食品发展高层论坛”，就有机农业在中国农业发展中的作用以及加强国际合作与培育绿色食品国际市场的对策等话题进行深层次研讨。 论坛透露，二十世纪七十年代以来，以生态环境保护和安全农产品生产为主要目的的有机农业/生态农业在欧、美、日以及部分发展中国家得到快速发展。同时，中国有机食品产业发展虽仍处于初级阶段，同发达国家相比所占市场份额还很小，但发展速度很快，目前，中国有机食品生产认证的基地面积约为三十万公顷。 同时，全球有机食品的消费出现了大幅度的增长。尽管目前有机食品零售额在整个食品行业中的份额很小，但增长潜力巨大。据预测，二00八年全球有机食品零售额将达到八百亿美元。在国家把解决三农问题摆在经济工作重中之重的政策背景下，中国有机食品和绿色食品产业发展前景无限广阔。2005年3月14日讯：据估算，全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前，发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心，2001年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基础研究方面的投资，从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元，准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域，全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说，21世纪将是一个纳米世纪。 由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。 在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。预期'十五'期间，各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。 纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。我国每年房屋竣工面积约为18亿平方米，年增长速度大约为3％。18亿平方米的建筑若全部采用建筑涂料装饰则总共需建筑涂料近300万吨，约200～300亿元的市场。目前，我国建筑涂料年产量仅60多万吨，世界现在涂料年总产量为2500万吨，每人每年消耗4千克，为发达国家的1／10，中国人年均涂料消费只有1．5千克。因而，建筑涂料具有十分广阔的发展前景。 纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。经测试，对各种霉菌的杀抑率达99％以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力，疏水性极佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外线能力极强。使用寿命达15年以上。颗粒径细小，能深入墙体，与墙面的硅酸盐类物质配位反应，使其牢牢结合成一体，附着力强，不起皮，不剥落，抗老化。其纳米抗冻性功能涂料，除具备纳米型涂料各种优良性之外，可在－10℃到－25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10％以下的规定，使建筑行业施工缩短了工期，提高了功效，又创造出高质量，一举三得，所以备受建筑施工单位的欢迎。 由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。合成橡胶以其独特性能，在国防、汽车、医药及环保等领域起着重要的作用。目前我国新型合成橡胶的基本现状是规模、生产技术水平、产品牌号及性能上与国外品种相比还有一定的差距，产品品种少，生产没有形成规模，产品没有形成系列化，部分品种需要依赖进口。这在相当程度上限制和影响下游制品向高性能方向发展。中国汽车工业的快速发展对橡胶制品在质量、性能和数量方面提出了更高的要求，已将进一步拉动和刺激国内新型合成橡胶工业的发展。建立完整的新型合成橡胶上下游产业链，对我国合成橡胶行业发展定将起到促进作用。