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生物降解塑料的发展
[摘 要]近年来，世界工业发达国家十分重视生物降解塑料，特别是原料来自可再生资源或产业废气综合利用(如CO2)的生物降解塑料。我国生物降解塑料的研发和生产均得到了发展，尤其是可再生材料的生物降解塑料的发展更是取得了长足进步。
[关键词]生物降解；塑料；发展；微生物；材料

生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑 料[1]。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的高分子材料。纸是一种典型的生物降解材料，而合成塑料则是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有纸和合成塑料这两种材料性质的高分子材料。生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料。
1 国内生物降解塑料产业化情况
20世纪90年代中期，在国家禁白令的支持下，国内出现了一百多条各种类型的生物降解塑料生产线。进入21世纪，我国生物降解塑料的研发和生产均得到了显著的发展，尤其是可再生材料的生物降解塑料的发展更是取得了长足进步。武汉华丽环保科技有限公司生产的由葡萄糖组成的可塑淀粉生物降解塑料，可用于千次性餐具、酒店用品、工业包装等领域，市场推广良好；宁波天安生物材料有限公司生产的一种由微生物合成的可降解的聚羟基脂肪酸酯塑料，具有很好的抗热湿气性能，可以在食品包装上应用；内蒙古蒙西分子材料有限责任公司研制开发的二氧化碳聚合物降解塑料，用在农业地膜上效果很好；台湾瑞旗生物科技股份有限公司用玉米等植物淀粉发酵后，再经过聚合制造出的植物塑料聚乳酸特别适用于餐饮用品、服装制造等领域；浙江海正生物材料股份有限公司研制生产的聚乳酸是一种玉米塑料，可制成高性能的一次性碗、盘、杯、叉、刀、勺等；中科院理化所国家工程塑料中心开发的全生物降解塑料柬丁二酸丁二醇酯，产业化势头尤为迅速，目前已形成超过2万t/a的生产能力[2]。
2 生物降解塑料新产品开发情况
通常降解塑料的定义为：在特定环境条件下，其化学结构发生明显变化，并用标准的测试方法能测定物质性能变化的塑料。按原料生物降解塑料可分为天然生物降解、微生物降解塑料和化学合成生物降解塑料几大类。按降解机理可分为光降解塑料、生物降解、光－生物降解塑料。
近年来，世界工业发达国家十分重视发展生物降解塑料，特别是原料来自可再生资源或产业废气综合利用(如CO2)的生物降解塑料。目前全球研发的生物降解塑料品种已有几十种，可批量生产和工业化生产的品种主要有微生物发酵合成的聚羟基脂肪酸酯(PHA、PHB、PHBV等)；化学合成的聚乳酸(PIA)、聚己内酯、二元醇二羧酸脂肪族聚酯(PBS)、脂肪族/芳香族共聚酯、二氧化碳/环氧化合物共聚物(APC)、聚乙烯醇(PVA)等；天然高分子淀粉基塑料及其生物降解塑料共混物、塑料合金等。目前已进入中试或批量生产的品种有PHA(PHB、PHBV、PHBHHX等)、PLA、PBS、APC、改性PVA、淀粉基塑料、淀粉/PVA、PLA、PCL等塑料合金及共混物等。
生物降解塑料又分为天然生物降解塑料、微生物降解塑料和化学合成生物降解塑料[3]。
2.1 生物降解塑料
天然生物降解塑料是指以天然聚合物为原料，可通过各种成型工艺制成生物降解塑料制品的一类材料。这类材料包括由淀粉、纤维素、甲壳素、大豆蛋白等天然聚合物及其各种衍生物和混合物。
2.2 微生物合成生物降解塑料
2.2.1 聚乳酸(PLA)聚乳酸耐水，不能忍受＞55 ℃的温度。虽然它不是水溶性的，但是海洋环境中的微生物也能使之降解成二氧化碳和水。这种塑料类似透明的聚苯乙烯，表现出很好的外观(有光泽和透明度)，缺点是硬且脆的材料，在大多数实际应用中需要改性。例如，用增塑剂来提高其柔韧性，它可以和许多热塑性塑料一样被加工成纤维、薄膜，热成型或者注塑成型。
2.2.2 聚羟基烷酸酯(PHA)
利用可再生资源得到的生物降解塑料，把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起，生产可降解性塑料的技术也已经研究成功。在欧美国家，淀粉和脂肪族聚酯的共混物被广泛用来生产垃圾袋等产品。例如，国际上规模最大、销售最好的是意大利的Novamont公司，其商品名为Mater-bi，公司的产品在欧洲和美国有较大量的应用[4]。
2.2.3 聚己内酯（PCL）
这种塑料具有良好的生物降解性和吸力性能，溶点是62 ℃。分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起，或与乳酸聚合使用[5]。
3 生物降解材料发展面临的问题
对适用于医学研究的生物降解材料，人们首先关心的是它的降解产物是否具有毒性，以及如何人为地控制降解速度。因此，生物降解材料合理的工艺配方、准确的降解时控性，用后降解的彻底性以及回收利用等技术的进一步提高和完善显得尤为重要。
在组织工程研究领域，比如研究者选用生物降解材料来构建人体的组织或器官，要求不仅有疗效，而且要保证安全、无毒、无刺激性，与人体有良好的生物相容性。
目前，可生物降解材料存在的主要问题：(1) 天然高分子材料及其改性物没有热塑性，多数加工困难，产品强度不高，还未完全达到实用阶段；(2) 价格昂贵，是通用塑料的5～10倍，不易推广应用；(3)可生物降解材料更合理的工艺配方、准确的降解时控性，用后降解的彻底性以及回收利用等技术还有待进一步提高和完善；(4) 一些可生物降解材料的最大问题是只能部分降解，人工合成生物降解材料大多还存在生产工艺复杂、产品性能不稳定的缺陷；(5) 国内外至今尚无统一认可的评价方法和标准[6]。
4 可降解塑料发展动向
随着塑料工业的迅速发展，当前世界塑料总产量已超过1.8亿t,但因废塑料难于降解，而成为环境垃圾。发展可降解塑料能减少白色污染，有显著的经济效益和社会效益。现生产降解塑料的主要国家有美国、意大利、德国、加拿大、日本、中国等。随着PLA等可降解塑料材料的应运而生，在原有聚乙烯等传统不可降解塑料制品中加入适量PLA等生物材料的塑料制品，既可部分实现生物降解，原有的力学性能又没有改变[7]。
生物塑料的耐热温性能不好，很多生物塑料在50～55 ℃就会变形，其应用领域和适用范围因此受到很大限制。进一步改善生物降解塑料产品的性能，将其推广到电子产品、汽车材料领域，真正使生物降解获得大规模推广应用。美国普立万公司一直在为提高生物塑料的耐高热性能而努力，该公司开发的产品，改善了材料的抗冲击性并可在100 ℃以上加工使用的可生物降解塑料技术。总之，可生物降解塑料的耐高温性能正在逐步提升，进一步推广应用条件正在逐步成熟[8]。
5 建议与展望
近年来，随着原料生产和制品加工技术的进步，生物降解材料备受关注。无论是从能源替代、二氧化碳减少，还是从环境保护以及部分解决“三农”问题，都具有重要意义[7]。目前我国生物降解材料发展的状况，在自主知识产权、创新型产品等方面的研发能力、投入量等均待提高，存在生物降解材料的产业化与市场化规模不大、生物降解材料的回收处理系统不很完善等问题，为了解决这些情况，应制订配套的政策及法规。

关于塑料方面的参考文献

[1] 张彦朋,吴跃东,雍金兵,谢伟. 路堤荷载下塑料套管桩复合地基承载特性研究[J]. 岩土工程学报. 2010(S2) [2] 徐平原. 塑料套管桩在申嘉湖杭高速公路软基中的应用[J]. 路基工程. 2009(05) [3] 熊兴福,李敏. 析超级市场购物袋现状及可循环设计[J]. 包装工程. 2006(04) [4] 刘静. 生活塑料废弃物危害及其管理政策的评估[J]. 环境与健康杂志. 2006(04) [5] 王琨. 我国工业固体废弃物的现状及发展方向[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2008(08) [6] 卢英方,田金信,孙向军. 中国城市生活垃圾管理体制探讨[J]. 城市发展研究. 2002(02) [7] 韩炬,王小秋. 基于Pro/ENGINEER的异型折叠纸盒造型设计[J]. 包装工程. 2007(12) [8] 赵国霞,臧贻娟. 基于Pro/ENGINEER的《工程图学》模型库系统的开发[J]. 机电工程技术. 2010(06) 来源于：36524论文网[9] 施小庆,赵良知,牟文杰,黄锦强. 用于注吹成型塑料包装瓶的模具结构设计[J]. 现代塑料加工应用. 2010(01)

科学小论文范文

　　我谈环保袋
　　——科技小论文
　　现在，环境保护已经成了社会上的人人注重的话题。我们是资源有限的国家，人人都应该保护环境和资源。
　　比如塑料制品，现在我国的塑料制品严重地污染了我们的环境，带来了“白色污染”。塑料购物袋就是“白色污染”的一种，它不仅是日常生活中的易耗品，而且中国每年都要消耗大量的塑料购物袋。塑料购物袋在为消费者提供便利的同时，由于过量使用及回收处理不到位等原因，也造成了严重的能源资源浪费和环境污染。特别是超薄塑料购物袋容易破损，大多被随意丢弃，成为“白色污染”的主要来源。所以，我国对此也已经进行了一系列的环保措施，如“限塑令”——使用环保袋就是控制“白色污染——塑料袋”的一个办法。
　　使用环保袋有很多好处，比如：使用寿命比塑料袋长；.可以循环利用；价格低廉，易于推广等等。
　　现在人们去超市、商场购物大多都使用环保袋，从而减少塑料袋的使用，更好的保护环境。但是现在很多的环保袋都是用纸制品做成的。比如牛皮纸袋、塑料纸袋都是用纸做的。我认为这样也不是很环保，因为纸也是用树木制成的，而现在人类砍伐树木用来做环保袋，所以这样的环保袋也是破坏绿化，不够环保。
　　我认为使用环保袋，应该选用更加环保的材料，比如无纺布袋，帆布袋，棉布袋等等。这些材料都是非常环保的。
　　无纺布袋（也叫不织布袋），是很合适的环保袋，因为这种袋子不仅造型美观，很耐用，而且透气性好，可以重复使用。从限塑令发布开始，塑料袋将开始逐渐退出物品的包装市场，也有一部分市场取而代之的是能够反复使用的无纺布购物袋。无纺布袋较之塑料袋而言更容易印刷图案，颜色表达更鲜明。加上能够反复使用的这一特点，陆续被许多市场、超市、商店选用。
　　虽然无纺布袋很环保，也被各个商家选用。但是这种袋子也存在着一种问题——价格比塑料贵，这对业主来讲，却增加了经营成本。比如，业户售出一公斤青菜，利润可能只有1角钱，用普通的塑料袋几乎不用计算成本，但如果使用环保的无纺布塑料袋，差不多就不挣钱了。因此，降低使用成本是关键。所以现在的环保袋上，很多商家都在“环保袋”上印刷广告，以广告费来抵消使用成本。
　　最重要的还是人类应该节约能源，保护环境，减少塑料的污染，促进资源综合利用，保护生态环境。

关于塑料拉伸性能测定技术论文

随着科学技术的飞速发展，塑料制品已经广泛应用到国民生产和生活的各个层面[1]，下面是我整理的关于塑料拉伸性能测定技术论文，希望你能从中得到感悟!

拉伸速度对塑料拉伸屈服应力的影响

[摘 要]本文采用国家标准GB/T1040-2006对聚丙烯树脂进行了拉伸屈服应力的实验，研究不同拉伸速度下的拉伸屈服应力，并确定了最佳的拉伸实验速度为50 mm/min。同时对比了实验样条进行状态调节和未进行状态的拉伸屈服应力的差距。

[关键词]拉伸屈服应力 实验速度 状态调节

中图分类号：U958 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)22-0278-02

1.前言

随着科学技术的飞速发展，特别是聚烯烃工业的发展，塑料制品已经广泛应用到国民生产和生活的各个层面[1]，那么对塑料的各种性能进行严格的测试就显得非常重要，根据不同测试项目的结果可以判定该种塑料适合用于生产哪种类型的产品。其中力学性能是一个很重要的方面，包括拉伸、弯曲、冲击、压缩、撕裂性能等。而影响塑料拉伸性能试验结果的因素有很多，内在因素有塑料组分变化、分子量大小及分布、分子结构、分子取向程度和内部缺陷等，外在原因有试验仪器、试样的制备与处理、试验环境、试验参数、操作过程、数据处理和人为因素等[2]。

力学性能是结构材料最重要的使用性能，拉伸实验是应用最广泛也是最基础的力学性能实验方法。拉伸性能会随着样品厚度、制备方法、试验速度、夹具种类和拉伸度测量方法等因素的变化而变化[3]。对于不同的材料，试验速度对性能的影响不同，铝及其合金受拉伸速度的影响较小，软钢、不锈钢受拉伸速度的影响较大，试验速度增加，则强度性能指标升高，延伸性能指标降低;反之，强度性能与延伸性能指标的变化与上述相反[4]，而聚烯烃树脂的拉伸性能受拉伸速度的影响特别大，尤其是对拉伸屈服应力的影响最大，这是因为塑料属于粘弹性材料，其应力松弛过程与变形速率紧密相关，需要一个时间过程。

从分子运动机理角度来说，聚合物的拉伸过程包括弹性形变、屈服、应变软化、冷拉、应变硬化和断裂。屈服即是在应力作用下链段开始运动，因为链段运动是松弛过程，外力的作用使松弛时间下降，若链段运动的松弛时间与外力作用速度相适应，材料在断裂前可发生屈服，出现强迫高弹性，则表现为韧性断裂。若外力作用时间短，链段的松弛跟不上外力作用速度，为是材料屈服需要更大的外力，材料的屈服强度提高，材料在断裂前不发生屈服，则表现为脆性断裂。本文即主要研究实验速度对拉伸屈服应力的影响。

在材料拉伸或压缩过程中，当应力达到一定值时，应力有微小的增加，而应变却急剧增长的现象，称为屈服，使材料发生屈服时的正应力就是材料的屈服应力。

根据拉伸试验测出的应力、应变对应值，可绘制应力一应变曲线。从曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值。曲线下方所包括的面积代表材料的拉伸破坏能。它与材料的强度和韧性相关。强而韧的材料 ，拉伸破坏能大 ，使用性能也佳。不同类型的高分子材料的应力-应变曲线是不同，拉伸屈服应力的大小也不一样。典型的聚合物拉伸应力-应变曲线如图1所示。

在应力-应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。屈服点之前是弹性区，即除去应力后材料能恢复原状，并在大部分该区域内符合虎克定律。屈服点之后是塑性区，即材料产生永久性变形，不再恢复原状。

根据拉伸过程中屈服点的表现，伸长率的大小以及其断裂情况，应力-应变曲线大致可分为如图2所示的五种类型：①软而弱;②硬而脆;③硬而强;④软而强;⑤硬而韧。

所谓的“软”和“硬”是用于区分模量的低或高，“弱”和“强”是指强度的大小，“脆”是指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧”是指断裂伸长和断裂应力都较高的情况。聚丙烯树脂和聚乙烯树脂就属于韧性材料，它们的拉伸应力-应变曲线就是图2中的第5种。从图2可以看出并不是所有的聚合物都有屈服点的，这也就说明不同类型的聚合物其拉伸屈服应力是不同的，有的甚至没用拉伸屈服应力。

2.实验方法

2.1 样品制备

本实验按照国家标准GB/T1040-2006[5]的要求对聚丙烯树脂进行了拉伸屈服应力的实验。实验所用的原料是神华包头煤化工有限责任公司生产的聚丙烯粒料，牌号是L5E89。样品制备所用的仪器是克劳斯玛菲注塑机，注塑温度为230℃，模温机温度是40℃，保压压力是60巴，保压时间是30秒，冷却时间是25秒。所用的模具是P003955/06。注塑成型的样品的尺寸是150 mm×10mm×4mm(平均值)，属于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样。对注塑成型的样条进行严格的挑选，保证样条的表面和边缘无划痕、黑点、空洞、凹陷和毛刺，样条应无扭曲，相邻的平面要相互垂直。样条的数量要足够多，保证每种试验参数下至少有10个合格的样条来进行平行试验。

2.2 样品进行状态调节

按照GB/T2918-1998[6]规定，将样品放在23℃，相对湿度为50%RH的恒温恒湿箱内状态调节48小时后再进行拉伸试验。

2.3 样品进行拉伸试验

拉伸实验所用的仪器是美国Instron公司的Bluehill万能试验机，根据GB/T 1040-2006，热塑性增强塑料的实验速度有B、C、D、E、F，即2 mm/min、5 mm/min 10 mm/min、20 mm/min 和50 mm/min，每种速度下都测试了10个样条，而且测试时操作方法要保持一致。测试前用游标卡尺在样条中心位置附近取三个点准确测得样条的宽度，取其平均值作为最终代入计算的数值，用测厚仪在样条中心位置附近取三个点准确测得样条的厚度，取其平均值作为最终代入计算的数值。在夹持样条时为了保证结果的平行性，要求样条上面有数字的一面正对着操作者，样条的切口端朝下。在样条的同一位置画好标线以保证每个样条的夹持位置是一致的。将样条放到夹具中时，要保证使样条的长轴线与试验机轴线在同一条直线上。从试验结果中发现在拉伸速度为2 mm/min和5 mm/min时，样品未被拉断，而且结果差距很大，故将这两个速度下的实验结果舍去，不参与讨论。 　　3.实验结果与讨论

3.1 速度对拉伸屈服应力的影响

不同实验速度下的拉伸屈服应力见表1。

每种实验速度下测试了15个样品，将实验结果相差比较大的舍弃，最终选取重复性很好的10个结果进行讨论，上述条件下的结果的标准偏差(RSD)分别为：1.11%，0.60%和0.59%，均小于5%，所以实验结果是可取的。综上所述，随着拉伸速度的增加，样品的拉伸屈服应力是逐渐增加的。对于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样来说，最佳的拉伸速度是50 mm/min。

3.2 状态调节对拉伸屈服应力的影响

未进行状态调节和进行状态调节的样品的拉伸屈服应力见表2。

根据GB/T2918-1998规定，将样品放在23℃，相对湿度为50%RH的恒温恒湿箱内状态调节48小时。实验速度为20 mm/min和50 mm/min。每种测试条件下均测试了10个样品，将实验结果相差比较大的舍弃，最终选取重复性很好的5个结果进行讨论，上述条件下的结果的标准偏差(RSD)分别为：0.96%，0.50%，0.79%和0.67%，均小于5%，所以实验结果是可信的。从实验结果可以看出，状态调节后的样品的拉伸屈服应力明显的比为进行状态调节的样品的拉伸屈服应力要大。

4.结论

相同条件下，拉伸速度越大，样品的拉伸屈服应力越大。对于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样来说，最佳的拉伸速度是50 mm/min。样品经过状态调节后其拉伸屈服应力增大。

对于本公司生产的聚丙烯树脂的拉伸性能测试，要求拉伸实验的样条应该在注塑成型后进行状态调节48小时后再进行测试，测试的最佳速度为50 mm/min。

参考文献

[1] 周祥兴，郁文娟，张惠曦等.实用塑料包装制品手册.中国工业出版社，2000.

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[3] 王超先，蔡春飞.塑料拉伸屈服应力不确定度的评定.理化检验-物理分册，2004，7(40)：341-343.

[4] 陆文华.影响拉伸试验结果的主要因素，广东交通职业技术学院学报，2004年12月第4期.

[5] 国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布.GB/T1040-2006塑料 拉伸性能的测定[M].北京：中国标准出版社，2007.

[6] 国家质量技术监督局发布.GB/T2918-1998塑料试样状态调节和试验的标准环境[M].北京：中国标准出版社，1998.

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塑料模具设计论文

大型塑料托盘浇注系统的优化设计

摘　要:塑料托盘的结构复杂、体积庞大,致使模具浇注系统设计难度增大,只凭模具工程师经验,已经很难把握浇注系
统设计的合理性。因此,借助模流分析软件Moldflow,对塑料托盘浇注系统进行模拟仿真分析,优化浇口的数目、位置和
流道尺寸等,使其达到流道平衡,降低成型托盘制品的体积收缩率等相关缺陷,最终确立最佳的浇注系统设计方案,提高
一次试模成功率。
关　键　词:托盘;Moldflow软件;浇注系统;优化设计

0　前言
托盘是一种重要的集装器具,它是在物流领域中
适应装卸机械化而发展起来的。由于塑料托盘的性能
要求较高,相应地对其设计和制造也提出了较高的要
求。由于大型托盘模具的结构复杂,制造成本高,生产
周期长,具有一定风险,在国外主要由专业模具厂家进
行设计和制造,而且在模具设计中普遍地采用了CAE
技术。
1　塑料托盘模具的浇注系统
由于塑性流体在大型模具中的流程比(L/t)较大,
所以浇注系统的设计是否合理,将直接影响到塑料熔
体压力和温度的损失、流程、保压补料、产品残余、熔接
痕、内应力等很多方面,同时也会影响到产品的内外质
量和模具使用的刚度、强度。所以浇注系统常常成为
大型注射模具优先考虑的主要对象。在浇注系统中,
主要要优化[1]浇口的数目、位置和主、分流道的尺寸、
形状等几方面的设计。
1.1　建立有限元模型
根据三维实体模型(如图1),建立有限元模型。
网格类型为双层面模型[2],并在Moldflow中进行网格
自动划分。划分结束后,对网格进行相应的修补,所得
的网格模型如图2所示,包含5 204个节点和10 568
个单元,网格匹配率达到了91%,模型网格质量很好。
1.2　浇注系统设计方案
浇注系统是熔体从注射机喷嘴进入模具型腔的通
道。它的位置、尺寸、形状会直接左右塑件的内在质量
与外观质量。如果设计不当,容易导致填充不良、熔接
痕、气穴、变形、密度不均匀、内应力过大,甚至于填充

不足的弊病。
根据托盘的结构特征和企业模具工程师的经验,
浇注系统设计[3-4]了3种方案,如图3所示。借助模流
分析软件Moldflow进行充填模拟[5],考察最佳设计
方案。

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