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生物可降解塑料论文要有参考文献

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生物可降解塑料论文要有参考文献

面对当前食品行业的激烈竞争,精美的食品的包装是取胜的一大法宝。下面是我带来的关于食品包装 毕业 论文的内容,欢迎阅读参考!食品包装毕业论文篇1:《浅谈食品包装设计》 摘要:“民以食为天”说明食品在人类生存中的重要性。食品作为人们生活中必需的消费型产品,其包装设计应体现其独特的特征。包装设计功能的发挥,直接影响着产品在流通过程中的质量以及被消费者接受的程度。本文从设计原则、视觉、 市场营销 、环保、法律事宜等角度对食品的包装设计进行了一系列的探析,以适应当前科学、安全、环保的食品包装。 关键词:食品包装 原则 效果 科学技术的发展和应用,使现代社会的包装设计丰富多样,对不同产品的包装要求也日趋精细严格,食品作为人类生存必需的商品,其包装具有特殊的要求。作为传达食品信息功能的载体,包装是保证食品达到其价值和使用价值的重要组成部分,承载着食品安全保护、信息传达和品牌宣传的重任,同时,它也是一门集技术学、美学、营销学为一体的艺术科学。食品的包装设计通过对食品安全保护、科技美学和商品美学的思考和实践,在资源最优化的情况下达到最佳效果。 一、包装设计原则 功能原则 从字面上讲,“包装”一词,“包”即为包裹,“装”即为装饰。包装在流通过程中要起到保护商品的作用,合理的使用方式可以提高产品的使用价值,要防止商品在流通过程中受到物理性的损坏,达到耐压、防震动、防冲击,还有 其它 形式的包装要发挥防光线辐射、防潮等方面的保护作用。产品包装一方面要体现科学技术的特征。应当充分利用当代的科技成果,不断产生新的形式,在保护产品的同时,也强化包装的视觉效果。另一方面,设计本身应符合消费者的求便心理和求实心理,引起购买欲望和购买行为。这是对消费者利益保护的要求,也是对包装本身应当遵从的原则。2009年2月28日第十一届全国人民代表大会通过《中华人民共和国食品安全法》第四章第二十七条:食品生产经营应当符合食品安全标准第七项规定:直接入口的食品应当有小包装或使用无毒、清洁的包装材料、餐具。 适应原则 市场经济的发展,商品全球性的流通,食品也迎来了巨大的竞争和发展的机会。包装设计是增强产品竞争力非常必要的手段。针对不同地域、 文化 观念、年龄层次的消费群体,设计出不同品种、形状、大小、口味,成分等的包装形式,既促进产品的流通,形成对品牌的延伸,也是文化的流通。当然,包装设计的结构与形式和产品本身的使用价值是决定产品目的最主要的两个因素。 审美原则 “美感带来的好处”是:当与缺乏美感的商品并置时,有美感的商品更具有吸引力,更能开启人们的消费意识。随着人们对食品包装的重视,对其的审美要求也在不断提高。理解平面包装设计,必须要理解构图。即为了达到视觉传达和商品宣传展示的目的而对设计中各种要素的精心安排。食品的包装设计应是艺术形式和时代相结合的体现,既能从 传统文化 中吸取精华,又能体现现代设计特征,创作出具有时尚美、健康美的作品。 二、设计元素 版式 包装设计就编排类型:常用的有横排、竖排、圆形、阶梯、草排、集中、对应、重复、轴心等形式,也可结合使用。可读性、形状、风格款式、内容含量(阅读所需时间的长短)、尺寸、画面条理都会影响传达效果。 文字内容 包装设计的文字是向消费者传达食品信息最直接的途径和手段,内容有:食品名称、宣传性文字、功能 说明文 字、原料文字等。《中华人民共和国食品安全法》第四十一条:食品经营者销售散装食品,应当在散装食品的容器、外包装上标明食品的名称、生产日期、保质期、生产经营者名称及联系方式等内容。 品牌名称、口味、容量等主要内容都安排在主视展示面上。生产厂家、配料、存储条件、生产日期等内容多编排在侧面或背面,并采用规范印刷字体。合理的字体种类、粗细、字距、位置,都是文字设计中应考虑的,字体结构可进行变化或修饰,以增强文字的内在含义和表现力。同时避免使用难以识别的繁体字降低品牌的识别性和宣传效果。 图像传达 图像可采用插画、图标、装饰图形(具象和抽象)、字符和照片等多种风格形式,不同风格的视觉语言构成多种视觉刺激效果。如美味诱人的插画和食品漂亮的“特写”镜头表现令人垂涎欲滴的场景,能很好地取悦消费者的感官。香味、口味和温度都可以在包装设计中通过视觉的方式传达给消费者。图像可具有:展示产品、描绘目标消费者和潜在消费者、构建特定情调和氛围、建立产品可信度、激发消费者食欲的作用,以达到传达食欲诱惑力,表现生活方式,暗示情绪和说明食品使用 方法 的效果。图像效果的好坏取决于能否准确地传达出产品个性和产品特征。消费者对图像的感知因文化、地域等因素而异。另外图案中装饰花纹不应滥用,应根据产品的属性、档次等特点准确运用。 色彩传达 生物学家尼古拉斯・亨弗莱把人类感知色彩的能力归因于对愉悦感的渴望和生存的需要。色彩是包装设计中对消费者最具有吸引力的因素。消费者最先识别出的色彩能够突出产品的特色而引起消费者关注其它方面的特征,所以色彩在传达商品信息、宣传商品理念、吸引消费者方面具有很强的作用。 三、包装结构和材质 包装设计在食品流通中发挥着重要的保护作用。包括在运输过程中的防压保护,卫生保护、温度保护、光线保护。所以在设计过程中要考虑商品属性、包装材质、包装规格。包装的结构和材料直接影响运输过程中产品的完整性,进而影响消费者对产品的满意度,因此结构和材料的选取是最关键的。结构和材料的选择,取决于市场上存在的现有资源,有时则要借鉴新的科学技术和新的发明。科技的进步和新材料的应用影响着包装水平的提高,为包装设计的实践提供了保证。设计方案要考虑产品包装的成本,根据不同档次的产品使用不同的材料。适度包装是食品包装应遵循的准则。 四、结语 3“R”― 降低(Reduce)、再利用(Reuse)和再回收(Recycle)已成为消费文化的一部分,采用绿色环保材料减少资源的浪费和对环境的污染已经成为包装设计的必然趋势。 参考文献: [1](美)桑德拉・A・克拉索维克.包装设计:品牌的塑造[M].上海人民美术出版社 [2]徐勇民.设计心理学[M].湖北长江出版集团 [3]原研哉.设计中的设计[M].山东人民出版社 [4] 2009年2月《中华人民共和国食品安全法》 [5]张道一.设计在谋[M].重庆大学出版社 食品包装毕业论文篇2:《浅谈 儿童 食品包装》 摘 要:在市场竞争日益激烈的今天,儿童食品包装不再是简单的"包裹",而是需要从造型、色彩、方便运输等方面进行巧妙设计的包装,以刺激消费者的购买欲。 关键词:儿童 食品 包装 儿童,是指年龄在12岁以下的社会群体。在儿童心理学里,儿童的年龄段很长,从初生至十七八岁都属于儿童,而且根据心理发展的特点,把儿童心理发展划分为:乳儿期(初生至1岁)、 婴儿期(1至3岁)、学前期或幼儿期(3至6岁)、学龄初期(6至12岁),学龄中期或少年期(12至15岁)、学龄晚期或青年期(15至18岁)。 儿童食品,即指专为18 岁以下各年龄段儿童设计生产的,符合儿童生理需要的安全营养食品。儿童食品根据不同的标准有不同的分类,比如,根据食品的特点和适用性,儿童食品可以分为婴幼儿食品、儿童强化食品、儿童保健食品、特殊儿童食品、学生营养餐,以及适合儿童休闲时食用的各类型食品。这里所要讨论的包装是指最后一类――儿童休闲类食品的包装。传统意义上讲 ,对儿童食品进行包装可以保护儿童食品不受损害,并方便食品运输。在市场竞争日益激烈的今天,儿童食品的包装还能起到了宣传推销产品的作用。因此,对于儿童食品包装不再是简单的“包裹”,而是需要从造型、色彩、方便运输等方面进行巧妙设计的包装,以刺激消费者的购买欲。 一、儿童的特点分析 1.儿童的天性活泼好动,好奇心强,凡是有趣的东西都能对其产生极强的诱惑力。天文学家卡尔说过“每个孩子在他们幼年的时候都是科学家,因为每个孩子都和科学家一样,对自然界的奇观满怀好奇和敬畏。” 另外,所设计的儿童商品要求新求异,常见的东西对儿童往往没有什么吸引力,一些生活中见不到的事物常能吸引儿童的眼球,这从儿童喜欢看动画片中可以得到印证。同样,在对儿童食品进行包装设计时,我们要选取一些有趣好玩的外形,并搭配特殊醒目的色彩,产品就更诱人。 2.儿童期是 智力开发 的最佳时期,多元智能包括:空间智能、音乐智能、身体运动智能、逻辑智能、语言智能、自我认识智能。在设计儿童食品包装的时候也要考虑到包装有一定的益智性,就是通过包装设计及其配套物方面,加入启迪儿童智力开发方面的内容,如一些游戏性的趣味 故事 ,或小玩具小拼图等。在包装的外型上及开启方式上要仔细的分析和琢磨,在包装的开启上要设计引导标识,儿童会根据提示和标识完成包装的开启。 3.儿童有很强的自尊心和个性,遇到问题时会犹豫不决。一般情况下,不愿被人否定,所以在选择商品的时候显得犹豫不决。我们经常可以看到的是,儿童在同一类商品面前,犹豫不决,在决定买其中一个商品之前,可能已经放弃了很多种商品。同样,针对儿童这一消费心理,好的包装设计就显得极其重要,一个能吸引儿童的包装,会使儿童毫不犹豫地作出购买的选择。 4.儿童的模仿能力极强,别的小朋友有什么,自己也想要得到,儿童想要和他人保持一致,也想和成人(比如父母或者自己喜欢的人)保持一致。这样,他们才感到平等,在本能性消费逐渐趋于成熟的同时,社会性消费也得到了很大的发展,尤其学前时期出现明显的炫耀心理。学龄儿童的社会性需要更是多种多样。比如,看到一部动画片有一支枪、或者一个宠物,孩子就会索要,以保持自己与他人的一致。 二、儿童包装的外形安全与材质安全 经过调查,我们发现部分儿童食品的弧形包装设计,能很好的保护儿童的人身安全,同样,儿童包装多选用多边形或弧线形的设计,尽量避免90度角的设计。 儿童食品包装既要保证食物不损坏,不变质,不污染,包装材料无毒等。也需要在遇热或冷冻等大的环境改变时,包装材料依然有很强的稳定性,仍然保持无毒无害。而且这种材料最好还可降解,可利用,可回收。一般食品包装袋里还放有干燥剂,而干燥剂的包装也同样要选用无毒无害的材料。现有儿童食品包装提倡环保型,这也使儿童从小养成厉行勤俭节约的好习惯。 三、色彩在儿童食品包装中的作用 促销作用。经调查,儿童挑选食品外包装一般来说更偏向于明亮的、颜色绚丽的食品包装,对于设计偏暗和色彩单一的包装食品少有问津。 味觉暗示。儿童的联想能力很是丰富,不同的颜色,可以让儿童联想到不同食物的味道,他们会习惯性地根据自己已有的色彩 经验 ,从包装的色彩中来感受食品的味觉,如红色的,可能会联想到辣椒,紫色的,可能会想到葡萄等。 树立品牌形象。一个成功的色彩包装设计,能够让儿童从脑海中记住这个品牌,当再次看到这个颜色的时候,对颜色的熟悉感会在第一时间联想到这个品牌的食物。从而促进儿童的消费需要。 有了上面这些对色彩基础的认识,那我们就要从三方面对儿童食品包装进行设计。根据大多数儿童心理特征来选择合适的色彩基调。 1.一般来说选用明丽度比较高的暧色系来进行设计,如淡黄,橘黄,橘红这些都是普遍受儿童喜欢的颜色。 2.食品味道与儿童对色彩的联系紧密。如红橙的果实一般给人甜的感觉,那就用红橙色材料来作为甜食的包装物等。 3.色彩要和图形相结合,通过两相结合来形象地表现食品的味道。让孩子看一眼就流口水的颜色和图形的包装,就是要追求的境界。从原理上来说也很简单,就是用所有的设计元素来共同表现食品的味觉信息。 总之,通过对儿童食品包装的研究分析,我们知道现代的儿童食品包装已经不是传统意义上的“包装”了,它是集娱乐、功用、文化、健康于一体的“艺术作品”了。 参考文献 [1]徐静. 儿童食品包装的补色效应与消费心理研究[D].青岛理工大学,2012. [2]毛璞. 浅论儿童食品包装色彩[J]. 文学界(理论版),2012,06:235-236. [3]赵立新. 儿童食品包装图形语言的表现形式与运用[J]. 轻工科技,2012,12:99-100. 食品包装毕业论文篇3:《食品绿色包装发展策略》 摘 要:我国包装工业在保持多年高速发展的同时,仍存在过度包装严重、废弃物回收及资源有效利用率低等诸多问题。提倡绿色包装,树立绿色包装理念对人类生命健康及环境保护有重要意义。本文主要阐述了绿色包装的含义、必要性、包装材料及发展绿色包装的策略。 关键词:绿色包装;定义材料;策略 一、绿色包装概述 绿色包装是指能够循环再生利用或降解,节约资源和能源,并且在包装产品的整个生命周期中(从材料、制品加工到废弃物处理全过程)能够对人体健康及环境不造成公害的适度包装。绿色包装又可以称为无公害包装,它是以天然植物为原料研制而成,对生态环境和人类健康无害,有利于回收利用,易于降解、可持续发展的一种环保型包装。 二、绿色包装材料分类 绿色包装材料就是对人体健康无害,对生态环境有良好保护作用和回收再用的包装物料。 (一)重复再用和再生的包装材料 重复再用包装,如啤酒、饮料、酱油、醋等包装采用玻璃瓶反复使用 。再生利用包装,例如聚酯瓶回收后,可用物理和化学两种方法再生。物理方法是指直接彻底净化粉碎,无任何污染物残留,经处理后的塑料再直接用于再生包装容器。 化学方法是指将回收的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)洗涤粉碎之后,在碱性催化剂作用下,使PET全部解聚成单体或部分解聚成低聚物,纯化后再将单体或低聚物重新聚合成再生PET树脂包装材料。 包装材料的重复利用和再生,仅仅延长了塑料等高分子材料作为包装材料的使用寿命,当达到其使用寿命后,仍要面临对废弃物的处理和环境污染问题。 (二)可食性包装材料 20世纪70年代,普鲁兰树脂作为人工合成可食性包装膜,已工业化生产。它可作粘性、中性、非离性的不胶化水溶液,其水溶液经干燥或热压制后可做仪器包装,其光泽、强度、耐折性能都比高链淀粉制得的薄膜好。 几十年来,大家熟悉的糖果包装上使用的糯米纸及包装冰激淋的玉米烘烤包装杯都是典型的可食性包装。我国早在12~13世纪就已用蜡来涂桔子、柠檬来延缓它们的脱水失重,延长果蔬货架寿命。现在一般采用的可食性保鲜膜,已发展成具有多种功能性质的,具明显的防水性及一定的可选择透气性,因而在食品工业,尤其在果蔬保鲜方面,具有广阔的应用前景。 (三)可降解材料 可降解塑料包装材料具有传统塑料的功能和特性,又可以在完成使用寿命之后,通过阳光中紫外光的作用或土壤和水中的微生物作用,可以在自然环境中分裂降解和还原,最终以无毒形式重新进入生态环境中,回归大自然。包装材料的可降解形式有光降解、生物降解、化学降解(氧降解、光/氧降解、水降解)等。 1、光降解型 聚合物在光照下受到光氧作用吸收光能,主要是紫外光,发生断链反应而降解成为对环境安全的相对分子质量低的化合物。这类对光敏感的聚合物,称为光降解高分子材料,如乙烯基酮等。 2、生物降解型 生物降解高分子材料是指在自然环境中通过微生物的生命活动能很快降解的高分子材料,根据降解特性,它又可以分为部分降解型和完全降解型,如生物塑料和淀粉塑料等。 (四)纸材料 纸的原料主要是天然植物纤维,在自然界会很快腐烂,不会造成环境污染,也可回收重新造纸。纸材料还有纸浆注型制件、复合材料、建筑材料等多种用途。纸浆模塑制品具有质轻、价廉、防震等优点,还具有透气性好,有利于生鲜物品的保鲜,在国际商品流通上,被广泛用于蛋品、水果、玻璃制品等易碎、易破、怕挤压物品的周转包装上。 随着科学技术的快速发展和人们对环境保护的日益关注,包装用纸正向功能性发展。 三、实施绿色包装的策略 绿色包装的概念深入人心,实施绿色包装还需要政府和企业的共同努力。 (一)政府方面 制定和完善绿色包装材料法律制度。可借鉴发达国家的经验,主要有以下几种:一是以立法形式规定禁止使用某些有毒有害包装材料,如立法禁止使用含有铅、汞和铜等成分的包装材料;二是建立存储返还制度,禁止使用不能再利用的器具和不能达到特定的再循环比例的包装材料。许多国家规定,含酒精饮料及软饮料一律应使用可循环使用的容器,若不能达到这一标准,则拒绝进口;三是实行税收优惠或罚金等“绿色税”制度:即对生产和使用包装材料的厂家,根据其生产包装的原材料或使用的包装中是否安全,或部分使用可再循环的包装材料,分别给于免税、低税优惠,以鼓励使用可再生的资源;四是倡导适度包装。如美国就以商品包装复杂豪华程度按照一定的比例作了规范限制,过度包装超出要求则重罚,以此迫使厂家简化包装,日本甚至提出零包装的想法。 (二)企业方面 1、强化绿色包装意识 目前不少企业绿色包装意识淡薄。在“绿色浪潮”的时代,作为企业应提高绿色包装意识,树立科学发展观念。企业应该理解,并非所有限制有害环境的商品进口都是贸易保护主义行为;企业应该知道,为了社会的持续发展,约束甚至惩罚污染和破坏环境的行为是必要的;企业更应该清醒地认识到,发展绿色包装既能降低能耗成本、减少污染,又能提高企业形象,还能增加消费者对企业的认同和信任,从而提高产品的市场竞争力。 2、包装标志实行绿色化 人们购买商品时由更多关注商品的质量、关注包装的精美,开始转向更多关注商品是否符合环保要求和包装是否具有绿色标志 。 3、包装材料使用绿色化 绿色包装材料强调的是不造成资源浪费并且对人体及环境不造成危害。绿色包装材料对发展绿色包装有非常重要的作用,开发使用绿色包装材料是当前各国关注的重点。企业包装材料使用绿色化要求做到:必须避免使用含有毒性的材料;尽量使用重复再用和再生材料;大力开发动植物包装材料;注意选用可降解的材料。 4、流通过程绿色化 倡导绿色包装不只是在包装材料上面的改进,还要注意生产流通过程中的环保。首先要保证产品原料不掺杂掺假,无污染,在生产过程中严格按照卫生管理条例,杜绝外部环境及工作人员对产品造成污染,供应商的原材材料,半成品的质量的好坏优劣直接决定着最终成品的性能,其次要保证产品在流通过程中不受环境的危害,因此构建企业绿色物流体系就显得至关重要。实现对物流环境的净化,从环境保护和节约资源的理念考虑,实现流通管理全过程的绿色化,坚持可持续发展,经济利益、社会利益和环境利益的统一。 随着世界经济的不断发展,人类的生存环境也在不断恶化,环保事业是关系到人类生存与发展的伟大事业。坚持绿色包装对人类健康和环境保护有着重要意义。 参考文献: 1、刘喜生主编,包装材料学,1997年11月/吉林大学出版社 2、骆光林主编,绿色包装材料,环保材料生产及应用丛书,2005年06月/化学工业出版社 3、武军,李和平,绿色包装,2007年03月/中国轻工业出版社 4、彭玉兰,绿色物流与环境保护,中国环保产业,2004 5、蒋小花,循环经济视角下绿色包装,法律研究,2007 6、黄有柱,对绿色包装设计策略的分析包装世界,2003年 7、盛忠宜,实现绿色包装,2004年 8、杨福馨,绿色包装体系的建立于思考,包装世界 1996 9、郭彦峰,对绿色包装的几点思考,印刷世界 2005 10、高德,孙智慧,可降解包装材料的现状及发展前景,包装工程,2005 猜你喜欢: 1. 食品包装新技术论文 2. 食品毕业论文范文 3. 大专食品毕业论文范文 4. 宠物食品包装调研报告 5. 有关可口可乐的市场营销毕业论文

未来的展望科技论文篇二 对生物基塑料的未来展望 摘 要:随着经济社会的迅速发展,全球已经面临巨大的资源和环境压力,各种资源匮乏、气候变暖及环境污染问题让人们不得不探寻新的材料和能源,生物基塑料成为人们减轻环境污染、缓解资源矛盾的新方式,它也因此成为人们关注的焦点。本文分析了生物基塑料的概念、当前生物基塑料发展状况及发展过程中存在的主要问题,并对生物基塑料的发展前景进行了展望,从而为减轻资环环境压力,促进人类社会更好的发展。 关键词:生物基塑料 概念 存在问题 未来展望 近年来随着生物基塑料的研发和应用,一些传统的塑料制品已经被其替代,生物基塑料已经在解决资源和环境问题上发挥了重要作用。本文分析了生物基塑料的研究状况及当前发展中遇到的主要问题,并对生物基塑料的未来发展前景进行展望,以期为经济社会的可持续发展做出贡献。 一、生物基塑料的概念 1.生物基塑料的定义 2003年11月日本的生物塑料协会将生物塑料定义为生物分解塑料和生物基塑料。所谓生物分解塑料(BDP)是指,在一定环境条件下,这类塑料能够由细菌、藻类、真菌等微生物的作用分解,而不会带来环境问题,目前生物分解塑料既来源于石油又来自可再生资源。所谓的生物基塑料(BBP)是指可再生资源例如淀粉、蛋白质、纤维素、木质纤维素、生物聚合物及二氧化碳等,以这些材料为原料加工而成的塑料,就被称为生物基塑料。所谓生物塑料就是指绿色的生物材料,它不会对环境造成污染,或能够减轻对环境的污染,是给空气带来二氧化碳负担的“碳中性”材料。 2.具有代表性生物基塑料产品的特点比较 3.生物基塑料的检测标准 对生物基塑料的检测方法主要是通过对其进行C-14分子标记,然后测量其产品中各组分的碳原子是生物碳或化石碳及含量在总有机碳中的百分比(质量分数)。例如计算以淀粉为原料制造的淀粉基塑料的生物基含量: 50%淀粉与50%聚乙烯的淀粉基塑料,其中淀粉生物C含量为41%、聚乙烯生物C含量为82%,其生物基含量的计算方法为(50%×41%)÷(50%×82%+50%×41%)=。日本的生物含量的等级分为4个:25%~50%,50%~75%,75%~90%,>90%,其中25%~50%的产品所占的比例最大。 二、当前生物基塑料发展状况 随着,公众环保意识的逐步增强,探寻资源的可再生方法已经得到了越来越多人的关注,将一些常见的可再生资源例如谷物、木材、甜菜等制造成生物聚合物,实现资源的再生。目前,生物基塑料的研究已经完成了由初级研究到商业化、规模化方向的发展,截止到2012年全球生产制造的生物基塑料产量达500Kt左右,其所能带来的能量达1060kt,根据美国Fredonia集团的研究报告表明,生物基塑料的需求量在未来的几年里其增长率仍会大幅度提高。欧洲的生物塑料协会预测在未来的几年里生物基塑料的生产规模仍然会扩大,今后可被生物分解的生物基塑料中制造业产品如儿童玩具、汽车装饰用品、汽车零件及家用电器等的需求量最大且增长速度最快,预测增长速度会超过20%。目前生物基塑料在我国的应用主要是在以下5个行业:一包装行业;二制造业;三纺织业;四农用地膜;五医学业。 三、生物基塑料使用的主要技术 1.“生物成型”技术 作为世界知名的可口可乐公司承诺在2020年,本公司所使用的所有的PET容器都将使用生物材料,该产品主要是由美国著名的生物技术公司Virent、Gevo共同研发生物合成PX工艺,实现PTA的绿色化。Virent公司已经成功的采用了“生物成型”技术,将玉米、甘蔗等含糖作物与糠醛生物共同转化为PX,实现了完全由可再生材料合成生物基PET。 2.分子重组技术 目前,国际上知名的生物化工企业Virent、Gevo、Avantium等已经成功的应用生物技术从植物、农作物的废弃物等资源中进行分子重组转化为PX,并通过氧化技术生产出PTA,从而实现了100%的PET生物基产品。 3.“YXY”技术 美国生物化工Avantium公司与美国高校共同研发了“YXY”技术,该技术将植物源获得的呋喃糖通过生物技术转化为2,5-呋喃羧酸,从而与MEG酯化聚合生成PEF,目前 已经实现了PEF聚酯瓶的商业化生产。 四、几类生物基塑料的国内外研究进展 目前国内外研究较多且开发和技术相对成熟的生物基塑料主要有:淀粉基生物降解塑料、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等。 1.淀粉基生物降解塑料 淀粉基生物降解塑料是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品, 具有投资少、成本低、方便快捷、等特点。目前共研发出填充型、光-生物双降解型、共混型及全淀粉型四种可降解塑料。经过30年的研发历史,淀粉生物降解塑料已广泛应用于化工、农业以及化妆行业等。 2.聚乳酸生物降解塑料 聚乳酸是以乳酸为原料合成的材料,具有无毒、无害、高强度、易加工成型及可全降解性能等特点。因此,聚乳酸是一种能真正达到生态和经济双重效应的环保材料,是近年来国内外着重研究和关注的生物降解塑料。但价格较高对其大规模应用有一定的限制。 3.聚丁二酸丁二醇酯生物降解塑料 丁二酸和丁二醇经缩聚形成聚丁二酸丁二醇酯, 其具有优良的力学性能和耐热性,并且其加工定型和稳定性方面也比其他生物基塑料好。总体而言,其综合性能优异, 性价比合理, 具有良好的应用推广前景,。 另外,国内外正在研究开发一些新型生物基塑料。例如:美国农业部研究由柠檬酸和丙三醇制得的生物降解聚合物,美国加州大学正在推出的利用碳水化合物和肽合成生物材料以及国内相关研究部门研究以农产品为原料制造可塑淀粉生物降解材料,显示出未来生物技术塑料发展的前景巨大。 五、生物基塑料发展中存在的主要问题 1.生物基塑料的性能较石油基塑料有差距 目前形成产业的生物基塑料的性能(力学性能、稳定性、耐热性、燃烧性、阻隔性等)较石油基塑料的性能上还存在着一定的差距,在很多要求严格的领域中,生物基塑料不能够替代石油基塑料,因此必须通过对其性能进行改造的手段,尽量使其性能达到可利用的标准。 2.生物基塑料的生产投资大、成本高 相关国外《生物基生命周期对环境影响的全面分析》调查研究表明,生物基塑料的制造所使用的农作物,较普通的农作物而言使用的农药、化肥的量更大,其产品对环境污染的影响更大,因此在投资项目时一定要全面分析,慎重做决定。 六、展望生物基塑料的发展前景 1.生物基塑料替代传统能源 随着经济社会的发展,全球面临的资源和环境问题日趋加剧,环境污染、资源匮乏、能源短缺都迫使人们急切探寻新能源来替代传统的能源。用可再生资源替代石油资源已经成为人们关注的焦点,随着人们生活水平的提高,对石油资源的需求量只会与日俱增。随着全球气候变暖问题的日益严峻,美国能源情报署2006年初预测,到2025年,世界的二氧化碳排放量将达×107kt,而中国目前的二氧化碳排放量已经达到×106kt,因此中国面临的减排工作还是十分严峻的,同时相关研究表明,生物基塑料的节能减排效果显著,生物基塑料的二氧化碳排放量比石油基塑料的排放量少20%~30%。因此,生物基塑料的发展有巨大的市场潜力。 2.生物化学工艺技术发展为生物基塑料发展带来新革命 生物化学工艺技术的发展为生物基塑料的性能、生产工序、生产成本等都有了突破性的改变,其不仅能够使生物基塑料的性能达到最佳状态,而且能够大幅度的降低生产成本,提高淀粉及纤维素的含量,并且还能够直接或间接的使用非粮食淀粉,节约粮食资源。 3.生物基塑料产品种类不断增加,应用领域不断扩大 随着人们生活水平的提高对生活质量的要求越来越高,绿色食品、绿色包装都是人们追求的新事物,而生物基塑料就是绿色包装的典型资材。而且今后不会单单仅仅将生物基塑料的产品种类局限于包装上,会将生物基塑料的应用领域扩大到农业领域、医药领域、纺织领域等,他们都将在各自领域发挥着巨大的作用,实现资源替代和环境资源矛盾的缓解,更加有利于国家的可持续发展。 七、结语 近年来,生物基塑料的生产技术体系目前已经得到了确立,并且随着生物材料和生物生产技术的发展,其在节能减排和缓解资源环境压力发挥着显著的优势,通过对生物基塑料的研究和应用的现状进行综合分析,生物基塑料具有巨大的市场潜力。并且当前生物基塑料作为石油基的替代品使着我国的资源利用正朝着绿色、高效、高附加值、规模化、标准化的方向发展,从而为我国走经济可持续、能源可持续、资源可持续发展的道路奠定了基础,因此生物基塑料具有十分美好的发展前景。 参考文献 [1]唐赛珍.生物基材料发展前景展望[J].新材料产业,2013(03). [2] 李洋.研究报告称生物基材料具有巨大的市场潜力[J].印刷技术,2010(04). [3]张慧君.生物塑料在汽车上的应用与展望[J].橡塑资源利用[J].2013(04). [4]杨中文.生物基塑料带来绿色革命[J].国外塑料,2006(05). [5]王战勇,张晶,苏婷婷.可生物降解塑料的研究与发展[J].辽宁城乡环境科技,2003(08). [6]关文.生物塑料有望替代90%传统树脂[J].中国石化报,2009(12). [7]杨二.佳能产品应用阻燃性生物基塑料[J].中国质量报,2008(10). 作者简介:姓名:周毅;出生年:1976年10月;性别:男;籍贯:广东省普宁市;工作单位:广东楠洋职业安全事务有限公司;职务或职称:工程师;学位:学士;研究方向:化工。 看了“未来的展望科技论文”的人还看: 1. 未来人生规划的论文范文3篇 2. 对未来的展望的话 3. 展望未来的演讲稿3篇 4. 展望未来的发言稿3篇 5. 关于科技论文2000字

生物降解塑料聚乳酸研究进展论文

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]。 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。 微生物合成生物降解塑料 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。 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]。 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。

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聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物,但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性,具有与聚酯相似的防渗透性,同时具有与聚苯乙烯相似的光泽度、清晰度和加工性,并提供了比聚烯烃更低温度的可热合性,可采用熔融加工技术,包括纺纱技术进行加工。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料,农业、建筑业用的塑料型材、薄膜,以及化工、纺织业用的无纺布、聚酯纤维、医用材料等等。适合的加工方式有:真空成型、射出成型、吹瓶、透明膜、贴合膜、保鲜膜、纸淋膜,融溶纺丝等。聚乳酸(PLA)的原料主要为玉米等天然原料,降低了对石油资源的依赖,同时也间接降低了原油炼油等过程中所排放的氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。为了摆脱对日趋枯竭的石油资源的依赖,大力开发环境友好的可生物降解的聚合物,替代石油基塑料产品,已成为当前研究开发的热点。根据我国可持续发展战略,以再生资源为原料,采用生物技术生产可生物降解的聚乳酸(PLA)市场潜力巨大。将粮食产品深加工,生产高附加值的产品是实现跨越式经济发展的重大举措。国内聚乳酸市场分析:我国是一个生产塑料树脂材料及消费大国,年生产各类塑料制品近1900多万吨。大力开发生产对环境友好的EDP塑料制品,势在必行,这有益于减少石油基塑料制品所带来的环境污染和对不可再生石油资源的依赖及消耗。目前,国内有多家企事业单位从事“聚乳酸〔PLA〕”聚酯材料的研究及应用工作,国家和省及部委也将PLA开发项目列入“九五”、“十五”、“863”、“973”、《火炬计划》、《星火计划》、“十一五”和《国家中长期科学科技发展规划》重点科研攻关项目。但是,目前国内PLA产业化步伐缓慢,产品经过多年的研发仅有浙江海正集团和上海同杰良生物技术有限公司等较有实力的企事业单位较有成效,江阴杲信也开发了粒子,纤维和无纺布等产品,PLA聚酯材料主要依赖国外进口,由于PLA原料进口价格比较昂贵,这也限制了PLA高分子材料在我国的应用和发展。随着我国加入世贸组织,先进的生产技术和设备及新产品大量进入国内市场,这也促使国内一些企事业单位和集团公司及乳酸生产厂家着手建立PLA产业,以国内丰富的资源优势和科研院校的技术优势及人力资源优势与国外PLA产品抗衡,并使国内能顺利的形成以PLA产品为代表的消费市场,并且能够出口创汇。经济学家及环保人士指出,在我国发展以高性能EDP材料作为治理环境污染措施之一,正在逐步取得政府的支持。国家已将EDP塑料列入国家优先发展高新技术产业重点领域(包装材料、农业应用材料、医用材料等),《中国21世纪议程》也将发展EDP塑料包装材料列入发展内容之一,生物质塑料正在推向市场、开拓市场,无论在农业用、包装用、日用、医用等领域都具有较大的市场潜力。2005年中国塑料包装材料需求量将达到550万吨,按其中1/3为难以收集的一次性塑料包装材料和制品计算,其废弃物将达到180万吨;据农业部预测,2005年地膜覆盖面积将达亿亩,所需地膜加上堆肥袋、育苗钵,农副产品保鲜膜、片、盒等需求量将达到120万吨;垃圾袋等一次性日用杂品、建筑用网、无纺布、医用卫生材料中一部分也是难以收集或不宜收集的,预计废弃物将达到440万吨,若其中50%采用EDP塑料代替的话,则EDP塑料市场需求量将达到220万吨,再加上作为资源补充替代的产品,则2005年国内EDP塑料总需求量将达到260万吨。另一方面,我国EDP塑料产品由于品质有保障,而成本相对较低。近年来澳大利亚、日本、韩国等一些国家从减量化措施出发,对我国高淀粉含量的聚烯烃部分生物降解塑料市场看好,而纷纷来华洽谈贸易和协作,目前进入国际市场的出口量达到2万吨,预计2005年出口量将达到20万吨。据此,2005年EDP塑料国内外市场总需求量将达到2800万吨,在塑料制品总计划产量(25000万吨)中占。这与国外发展趋势是基本相符的。因此,EDP塑料是一个正在发展而市场潜力巨大的新兴行业,2005年~2010年需求量年均增长率按20%计算,2010年市场需求量将达到690万吨。据专家预测,目前我国为实现可持续资源发展战略,已计划建立国家级生物质塑料生产基地。在今后5~10年内,我国国内将形成一个由PLA降解塑料为主的销售大市场,并且年产值几百亿元。在药物控制释放材料和骨固定材料及人体组织修复材料等方面,如能以其成功的制成几种药物控制释放系统和骨固定材料及微创导管材料并进入市场,年产值将至少也有几十亿元。在生态纤维制品方面,能开发并生产出优质的纤维制品,将有年产值100亿元的市场销售空间。在降解塑料制品方面,我国消费市场空间更大,年销售额将达到上百亿元。在一次性医疗制品方面,如能开发出既能功能性自毁又能环境分解消毁的环保一次性使用医疗器械产品,那么市场空间和利润将是巨大的,其意义更加深远。聚乳酸(PLA)是一种对人体没有毒害作用的聚酯类材料,具有良好的生物相容性、生物降解性和生物可吸收性。在各种药学和生物医学应用方面,聚乳酸与聚乙醇酸(PGA)、乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)等可以酶降解或化学降解,在完成其目标任务后不需要外科手术除去,因此广泛用作药物缓释、手术缝合线及骨折内固定材料等生物医用高分子材料。聚乳酸在常温下性能稳定,其降解产物为环境可再生资源——乳酸,不会对环境造成污染,也用作环保高分子材料,可采用通用的塑料加工方法,如挤出、注塑、中空成型等,制成薄膜、片材、泡沫塑料、注塑制品、中空吹塑瓶等。目前,聚乳酸合成方法有两种,一种是由乳酸直接缩聚合成聚乳酸(PC法),采用的聚合方法通常为熔融缩聚法、熔融缩聚-固相聚合法、溶液缩聚法;另一种是开环聚合法(ROP法),即先将乳酸单体经脱水环化合成丙交酯(3,6-二甲基-1,4-二氧杂环己烷-2,5-二酮),然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸,该法可以得到相对分子质量高的聚乳酸。聚乳酸有极大的应用前景,但是其物理上的缺陷,如脆性和慢结晶速度等会阻碍PLA加工成型。国外已经有许多关于聚乳酸及其改性物的研究。近些年,我国也大力着手于聚乳酸的研究。本文对最近聚乳酸的合成方法和改性研究进行详细评述。1 聚乳酸合成方法 聚乳酸直接合成法 原理直接合成法是采用高效脱水剂和催化剂使乳酸或乳酸低聚物分子间脱水缩合成高分子质量聚乳酸,图1(略)是聚乳酸直接合成过程。采用直接法合成的聚乳酸,原料乳酸来源充足,大大降低了成本,有利于聚乳酸材料的普及,但该法得到的聚乳酸相对分子质量较低,机械性能较差,这就抑制了该法得到的聚乳酸的实际应用。直接聚合法的关键是把原料和反应过程中生成的小分子(水)除去,并控制反应温度。因为反应温度提高虽然有利于反应的正向进行,但当温度过高时,低聚物会发生裂解环化,解聚为乳酸的环状二聚体——丙交酯。在高真空状态下,水分子被带走的同时,也会带走解聚生成的丙交酯,这就促使反应向着解聚方向进行,不利于高分子质量聚乳酸的生成。所以,反应一方面要除去水分子,另一方面要抑制丙交酯的流失,这就是关键所在。 熔融缩聚法反应体系温度高于聚合物的熔点,反应在熔融状态下进行,是没有任何介质的本体聚合反应,所形成的副产物(水、丙交酯等)通过惰性气体携带或借助于体系的真空度而不断排除。优点是产物纯净,不需要分离介质;缺点是熔融缩聚法得到的产物相对分子质量不高。因为随着反应的进行,体系的黏度越来越大,小分子难以排出,平衡难以向聚合方向进行。在熔融聚合过程中,催化剂、反应时间、反应温度及真空度对产物相对分子质量的影响很大。同济大学任杰等发明了一种直接熔融制备高分子聚乳酸的方法。在惰性气体保护的环境下,向聚乳酸预聚体中加入含有两个活性官能团的扩链剂,一个官能团易与羟基反应,另一个官能团易与羧基反应,如1,2-环氧辛酰氯、环氧氯丙烷、2,4-甲苯二异氰酸酯、四甲基二异氰酸酯等,然后通过反应挤出制备聚乳酸,从而使反应得到的聚乳酸的特性黏度由预聚体的提高到。东华大学余木火等发明了一种熔融缩聚制备高分子质量聚乳酸的方法。通过以乳酸、脂肪族二元酸为起始原料,制得两端为羧基的乳酸预聚物,然后再加入一定比例的环氧树脂,于一定温度、压力条件下制得高分子质量的聚乳酸。通过优化条件可以得到粘均分子质量为13万-22万的高聚物。在催化剂的选用方面,常用的酯化反应催化剂有中强酸H2SO4、H3PO4等;过渡金属及其氧化物、盐,如Sn、Zn、SnO2、ZnO、SnCl2、SnCl4等;金属有机物,如辛酸亚锡、三乙基铝等。本课题研究组采用易与产物分离的稀土氧化物Y2O3、Nd2O3、Eu2O3催化乳酸,直接缩聚合成了粘均分子质量为×103g/mol的聚乳酸。在后续研究中又采用稀土固体超强酸SO42-/TiO2-Ce4+催化剂直接催化合成聚乳酸,得到粘均分子质量(×104g/mol)较高的聚乳酸。 熔融缩聚-固相聚合法该法是首先使反应物单体乳酸减压脱水缩聚合成低分子质量的聚乳酸,然后将预聚物在高于玻璃化温度但低于熔点的温度下进行缩聚反应。在低分子质量的乳酸预聚体中,大分子链部分被“冻结”形成结晶区,而官能团末端基、小分子单体及催化剂被排斥在无定形区,可获得足够能量通过扩散互相靠近发生有效碰撞,使聚合反应得以继续进行。通过真空或惰性气体将反应体系中的小分子副产物冰)带走,使反应平衡向正方向移动,促进预聚体分子质量的进一步提高。由于反应是在比较缓和的条件下进行,可以避免高温下的副反应,从而提高聚乳酸的纯度和质量。邢云杰等首先将L-乳酸熔融缩聚得到低分子质量的L-乳酸预聚物,预聚物在等温结晶后可以保持其在较高温度下的固相聚合条件下不融化,聚乳酸的解聚反应在固相聚合时大为抑制。在分子筛存在的条件下,真空固相聚合,得到重均分子质量在10万-15万的聚乳酸。 溶液缩聚法溶液缩聚是反应物在一种惰性溶剂中进行的缩聚反应,优点是反应温度相对较低,副反应少,容易得到较高分子质量的产物,但反应中需要大量的溶剂,因此需要增设溶剂提纯、回收设备。同济大学任杰等发明了一种用于溶液缩聚的反应装置,该装置可以达到溶剂的反复回流使用,既可用于溶剂密度小于水的反应,也可用于溶剂密度大于水的反应,大大降低了反应成本。在反应过程中,溶剂可以有效降低反应体系的黏度,吸收反应放出的热量,使反应过程平稳;溶剂可以溶解原料单体乳酸,使正在增长的聚乳酸溶解或溶胀,以利于增长反应的继续进行;溶剂还可以与缩聚时产生的小分子副产物水等形成共沸物而及时带走小分子。复旦大学钟伟等使用苯甲醚作为溶剂合成聚乳酸;黎丽等采用二甲苯作溶剂,溶液共沸合成高分子质量聚乳酸;华南理工汪朝阳等以二异氰酸酯为扩链剂、四氢呋喃为溶剂进行扩链反应合成聚乳酸,均取得了较为满意的结果。 聚乳酸开环聚合法图2(略)为聚乳酸开环聚合法的合成过程。首先,乳酸分子间脱水生成低分子质量聚乳酸;然后,在180-230℃的温度下低聚物解聚生成环状丙交酯(LA);最后,丙交酯开环聚合生成高聚物。该法可以得到相对分子质量为70万~100万的聚乳酸。常用的聚合方法主要有三种:阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合。其中,用于阳离子聚合的引发剂有质子酸,如RSO3H等;路易斯酸,如SnCl2、MnCl2、Sn(Oct)2等;烷基化试剂,如三氟甲基磺酸(CF3SO3CH3)等多种酸性化合物。在LA的阴离子聚合中,应用于反应的阴离子催化剂一般具有较强的亲核性和碱性,如碱金属烷氧化物等。Kasperczyk等人使用叔丁氧锂催化聚合rac-LA并研究rac-LA聚合的立构可控性。LA的配位开环聚合常用的引发剂为羧酸锡盐类、异丙醇铝、烷氧铝或双金属烷氧化合物等。其中,羧酸锡盐类,尤其是辛酸亚锡[Sn(Oct)2],投入工业生产中,易处理,在LA聚合中可与有机溶剂和熔融LA单体互溶,所以催化活性高,并且辛酸亚锡经美国FDA认定,已可作为食品添加剂。为了使PLA在生物医学领域应用更加广泛,科学家研制了一系列含生物可吸收金属的相关催化剂,比如Mg、Ca、Fe、Zn等金属催化剂,用于LA的活性聚合研究和工业化生产中,尤其是Zn盐化合物。到目前为止,乳酸锌是锌化合物中效果最佳的LA聚合催化剂,它可以更好地控制PLA的分子质量,并且LA转化率高,聚合分散度(PDI)较窄。Oota等在丙交酯开环聚合聚乳酸时,采用环状亚胺,如琥珀酰亚胺、戊二酰亚胺、苯邻二甲酰亚胺等作为聚合引发剂,在氮气流保护、较低反应温度(100-190℃)、低催化剂含量(辛酸亚锡摩尔百分含量)的反应条件下,有效地合成了聚乳酸,从而避免了以往合成的聚乳酸由于反应温度较高(180-230℃)而导致颜色较重,并且重金属催化剂含量较高,做成的食品包装制品对人体有害等一系列问题。2 聚乳酸改性研究 聚乳酸的共聚改性E•A•弗莱克斯曼发明了一种包含缩水甘油基的无规乙烯共聚物增韧的热塑性聚乳酸组合物,使得聚乳酸组合物容易熔融加工成各种具有可接受韧性的制件。所述乙烯共聚物,是指来自乙烯和至少两种其他单体的聚合物。改性聚乳酸中的共聚单体也可以选用乙交酯、乙醇酸的二聚环酯、ε-乙内酯等。这种共聚改性的方法是利用两种单体活性相近,极性也相近的性质,将两种单体混合,通过自由基共聚合,得到无规共聚物。如果两种单体活性相近,而极性相反,且竞聚率r1→0或r2→0,将两种单体混合,通过自由基聚合,可得到交替共聚物。张倩等合成一种生物医用高分子材料交替共聚乙丙交酯,兼有聚乙交酯(PGA)和PLA两种聚酯材料的优良特性。近年来,通过聚合物的化学反应制备嵌段共聚物或接枝共聚物得到人们的关注。Kazuki Fukushima等合成了高分子质量的有规立构嵌段D,L-聚乳酸:首先,熔融缩聚合成较低分子质量的D-聚乳酸和L-聚乳酸;然后将这两种构型的聚乳酸1:1等量熔融状态下混合,以形成立体配合物;最后,使熔融态的立体配合物降温进行固相聚合反应,非晶态的聚乳酸链延长为高分子质量的有规嵌段外消旋聚乳酸。研究表明,使用淀粉与D,L-丙交酯合成的淀粉D,L-丙交酯接枝共聚物能够被酸、碱和微生物完全降解,并且机械性能更佳。由于淀粉来源充足,价格便宜,因此大大降低了合成接枝共聚物的成本,有利于该材料的普及。 聚乳酸的共混改性单独的聚乳酸机械性能、柔性较差,限制了其应用的范围,而其他一些重要的聚酯,如聚(ε-2己内酯)(PCL)、聚氧化乙烯(PEO)、聚羟基脂肪酸丁酯(PHB)、聚乙醇酸(PGA)等,任何一种都有限制其广泛应用的缺陷,但共混改性材料可以弥补他们各自应用上的限制。共混改性材料兼有几种材料的优点,从而扩大了聚酯类材料的应用范围。Huiming Xiong等合成了表面密度较大的L-聚乳酸(L-PLA)-聚苯乙烯(PS)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)三元共混聚合物。他们首先在乳液中合成羟基功能化PS-PMMA复合物,然后以该复合物为分子引发剂、三乙基铝为催化剂,插入L-丙交酯,进行聚合,从而使聚合物韧性大大提高。冉祥海发明了一种三元复配聚乳酸型复合材料。该材料由聚乳酸、聚丙撑碳酸酯(PPC)、聚3-羟基丁酸酯(PHB)和各种助剂共混制成。以这种三元复配聚乳酸型复合材料为母料制备的热塑性复合材料,改善了聚乳酸制品的成型加工性、耐热性、撕裂强度及制品的尺寸稳定性。 聚乳酸的复合改性聚乳酸的脆性问题是抑制其作为骨科固定材料的重要原因之一,将聚乳酸与其他材料复合进行改性,可以使聚乳酸的脆性问题得到解决。羟基磷灰石(Hydroxyapatite)是一种胶体磷酸钙,在人体内主要分布于骨骼和牙齿中,因此可以作为骨缺损修复材料和骨组织工程载体材料,但是单独的羟基磷灰石的力学性能不适合作为骨移植材料。将表面进行过改性处理的羟基磷灰石(HA)与聚乳酸通过热煅法、热压法、流延法等进行复合,可以获得力学性能优良的HA/PLLA复合材料。上海交通大学孙康等发明了一种改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料,将由湿法纺丝成形工艺制备得到的酰化改性甲壳素纤维通过含有聚乳酸胶液的浸胶槽,用缠绕机缠绕成无纬预浸布,而后将干燥、适当裁剪后的预浸料片模压成型。该复合材料界面结合、生物相容性好,相对于聚乳酸而言,降低了降解速率,具有更好的强度保持性,可更好地满足骨折内固定材料的使用要求。 聚乳酸的增塑改性增塑聚乳酸就是通过加入生物相容性的增塑剂来提高聚乳酸的柔韧性和抗冲击性能。对增塑后的聚乳酸进行热分析和机械性能表征研究其玻璃化转变温度(Tg)、弹性模量、断裂伸长率等的变化,从而来确定增塑剂的效能。Bo-Hsin Li在L-聚乳酸中混入二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI),从而使聚乳酸的热性质和机械性能得到改善。通过差示扫描量热分析和热重分析,当MDI的-NCO与L-聚乳酸的-OH的摩尔比为2:1时,聚乳酸的玻璃化转变温度由55℃提高到64℃,拉伸强度由改性前的提高到。3 结语综上所述,国外对聚乳酸及其改性聚合物的研究和材料应用方面已经比较成熟,我国尚属起步阶段。聚乳酸材料虽然有无毒无害、环保等优点,但在我国并没有大量应用,主要是由于聚乳酸的生产成本居高不下,相对同类材料在价格上没有优势。因此,研究的主要方向是要降低聚乳酸的生产成本,以使这种环保材料能真正应用于我们的生活及医疗事业上。虽然丙交酯的开环聚合法可以得到高分子质量聚乳酸,但该法工艺较复杂,成本较高,所以,开发成本较低的乳酸直接合成法,有利于聚乳酸真正的实现应用于人们的生产生活中。同时,聚乳酸的合成工艺过程将直接影响聚乳酸的性能,因此,今后的研究方向主要是优化聚乳酸的合成工艺条件,寻找新的、可以回收利用的、毒性低的、高催化活性的催化剂。此外,单纯的聚乳酸机械性能较差、易破碎,制约了其应用的范围,所以通过共聚、共混、复合的方法改善聚乳酸的机械性能、热性能等也是聚乳酸研究的一个主要方向。我国大部分有关聚乳酸的研究主要集中在合成高分子质量的聚乳酸上,并且合成的分子质量分布较宽。高分子质量聚乳酸可用来做高机械强度的制品,如作为骨内固定材料;而药物传输系统载体——药物缓释剂,则需要低分子质量聚乳酸,所以在聚乳酸的可控聚合研究上需加强研究力度,通过对催化剂、引发剂、聚合时间和温度、溶剂等的选择,制备分子质量范围较窄并且分子质量可控的聚乳酸,以扩大并优化聚乳酸材料的应用希望对你有点帮助!!!!!

关于可降解塑料袋的研究论文

塑料袋被称之为白色垃圾,塑料袋是人工合成制作而成的,所以就算是埋进土里一百年,它也不会自然分解,除非集中在一起,使用火烧,烧毁或者用特殊方法,给它分解才可以彻底摧毁塑料袋。

塑料袋的危害:污染空气

关于“限塑令”的执行和塑料袋使用情况的调研报告一、 调查背景塑料购物袋是日常生活中的易耗品,我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。而塑料袋的完全降解需要100年,所以它给地球的水源、空气、土壤、动物与植物的生存所带来的灾害是致命的。国务院办公厅2007年12月31日下发了《关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》:从2008年6月1日起,在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025毫米的塑料购物袋(超薄塑料购物袋)。实行塑料购物袋有偿使用制度,在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度,一律不得免费提供塑料购物袋。二、 调查目的 据此,在院团委的号召下,中国矿业大学机电学院社会实践团利用暑期时间就“限塑令”实施情况和之后塑料袋的使用情况进行了调查研究。以期达到以下目的:1、 调查市有关部门——环保局是否已经响应国家“限塑令”的要求采取措施,采取了哪些措施,所取得的成效如何,遇到什么困难以及如何解决。了解消费者对政府工作的支持程度。以便研究分析,形成报告,对部门工作提出建议。2、 调查“限塑令”的执行情况,访问大小型商场和超市以及农贸市场,就“限塑令”执行情况进行调查并深入挖掘出现的问题,分析产生问题的原因。3、 了解“限塑令”在徐被消费者接受的情况。对消费者进行问卷调查,统计调查数据,了解“限塑令”被广大消费者所接受的程度,探究新法令对消费者带来的影响。从调查中发现问题,并寻找解决问题的方法,以便向有关部门反应,帮助提出对策。4、 了解塑料袋生产企业的情况,探寻“限塑令”对相关企业的影响。调查在新法令出台后,大小型企业的发展方向以及在转产过程中遇到的困难,国家是否有帮助其转产的措施。5、 就“限塑令”的执行和意义,深入社区进行宣传。倡议大家自觉减少塑料袋的使用,提高公民的环保意识,共同维护绿色家园。三、 调查对象1、 市环保局工作人员;通过走访环保局有关人士,我们希望了解相关部门针对“限塑令”采取了哪些措施,成效如何,遭遇哪些困难,环保人士又如何看待该法令。2、 大小型商场超市负责人;访问商场与超市的负责人,了解“限塑令”在商场的执行情况,“限塑令”实施过程中所遇到的困难以及商家对其的看法和态度。3、 广大及消费者;通过向消费者进行调查了解“限塑令”被接受的情况,分析广大消费者对“限塑令”持有什么态度以及产生这种态度的原因。4、 部分塑料袋生产厂商;了解“限塑令”后塑料袋企业面临的挑战和机遇,分析相关对策。四、 调查结果(一)、环保局重点宣传,环保“袋”回家实践团队成员走访了市环保局宣教中心,了解到环保局宣教中心主要采取了三项措施:1、自办生态环境报,专刊宣传“限塑令”。其负责人——陈主任向我们详细介绍了各板块的内容,从“限塑令”的颁发到6月1日实施时消费者的反应再到接受“限塑令”,拒绝白色污染的倡议书,内容颇为详细。经陈主任介绍,所办的生态环境报向本局各单位、附近市民及企业赠送了3000余份,群众反应良好。2、自制购物袋,赠送给市民。陈主任说环保局全体成员共同制作购物袋,在“限塑令”实施后的第二天免费赠送给市民,倡导大家购物时自带购物袋。3、印发宣传单,向市民介绍有关“限塑令”的法规和政策以及白色污染的危害以进一步加大宣传力度,增强效果。在问及对“限塑令”的态度时,陈主任表示个人是非常支持“限塑令”的。他说道:“毕竟我们是做环保工作的,深知白色污染的危害,它们的不可降解性、有毒性对我们的环境和健康是一个很大的威胁,而且它们容易造成土壤、水质污染,间接危害我们的健康。我们应当以身作则,同时争取让身边的人少用塑料袋。” 同时他很看重宣传的作用,强调宣传一定要切合老百姓的心态,以老百姓易于接受的方式进行宣传,同时他表示自己部门所做的宣传工作还有欠缺,但起到一定的作用。而对于所遇到的困难,陈主任表示多是消费者的观念和习惯问题:“限塑令”在大的超市商场这些统一管理的地方实行起来效果自然会好一点,而菜市场,商点分散,无法集中管理,人们下班路过买菜,没有方便袋,确实不方便,消费者也难以一下子改变自己多年来形成的习惯,多有谁给我袋子我买谁的菜的现象,给宣传和执行带来阻碍。(二)、塑料袋有偿使用,超市工作一马当先,菜市场情况堪忧1、超市商家表示支持,采取措施响应“限塑令”针对超市是人们购物的主要场所,也是塑料袋大量使用的场所。我们主要对市中心的大小型商场进行了调查。调查发现:所有大型超市和大部分小超市都已经采用塑料袋有偿制度。新一佳超市收银台负责人向我们介绍了其超市针对“限塑令”采取的有关措施:超市依据国家下发的文件收费使用塑料袋;销售环保袋。在采访中,我们了解到超市有偿提供的塑料袋价格大都在0.2~0.5元之间,环保袋的价格则在3~5元之间。而且所有超市均有各式布袋出售,价格3~9元不等。新一佳超市收银台负责人表示个人非常支持“限塑令”,而要广大消费者立刻接受,并非一蹴而就,需慢慢来,但到目前为止并没有发现消费者对有偿使用塑料袋有怨言。他还向我们介绍:“限塑令”实施后,该超市的塑料袋使用已减少3/4,为商场节约了大批资金,成效颇大。此外他说道:“商场将会贯彻这一措施,绿色环保也是本商场的努力目标。”2、农贸市场“限塑令”难“限塑”,菜商有苦衷和超市严格执行“限塑令”相比,菜场执行情况要差得多。对调查问卷的结果统计表明:有的人仍能偶尔享受到无偿塑料袋,的人经常享受到,而能享受到无偿塑料袋的地点有90%以上是菜市场。我们重点访问了文昌校区对面的菜市场。据调查,有80%以上的商贩听说过“限塑令”,但在这里仍可以看到,超薄塑料袋依旧被大量使用。一名卖菜的师傅说,每个塑料袋两毛钱,但为了这两毛钱,他们往往要向消费者解释半天,仍有人不理解。还有消费者听说塑料袋要另外收费,竟扔下已经称好的菜扬长而去。还有部分菜商表示,消费者多是谁有袋子去谁那儿买,不得已要用。由此可见,在超市商场以外的农贸市场以及水果摊位,“限塑令”并没有起到很大的“限塑”作用。(三)、“限塑令”被消费者普遍接受,但环保是一种习惯在所接受调查的消费者中,大多数人了解白色污染的危害,了解并支持国家颁发的 “限塑令”。调查中我们发现,很多消费者多自带购物袋,只在忘带的情况下才去买。多数人表示能够接受“限塑令”,并有意识的尽量减少塑料袋的使用:一位做装修工人的阿姨真诚的我说:“我知道的不多,塑料袋有害,那我以后就少用。国家都说了,那就支持呗。”阿姨把那张宣传单认真的折好放进口袋,说干完活后再好好看。一位老大爷也表示:从环保角度来看是一定要支持“限塑令”的,虽然刚开始不习惯,但是以前不用塑料袋照样生活,习惯了菜篮子就好了。4、“限塑令”不困塑业龙头,小企业纷纷倒闭作为我国塑料袋生产的龙头老大的河南华强公司,产品的70%以上在受限制之列,成为了这次行动的焦点。2008年初,华强解散。4月18日,原子公司惠强公司重新开工。成功转型后的惠强公司,再次成为焦点。限于地域之困,7月17日,我们电话采访了河南遂平惠强塑业发展有限公司的宋经理。宋经理很热情的跟我们介绍了公司认真贯彻执行国家“限塑令”的有关情况。 根据宋经理的介绍,公司在2008年4月份获知国家限制生产超薄塑料袋的通知。公司领导对此很重视,立即责成有关技术单位着手产品转型。由于工厂所用的生产机械为本厂制作部生产,所以在机械方面未遇到太大阻力。经过科研人员和技术人员联合攻关,5月15日,公司的新产品即通过遂平相关部门的检查验收,5月18日,新产品开始向全国投放,订单很多。公司目前主要生产加厚的塑料袋,面向超市和水果包装商出售产品。现在公司已有一线工人3000人,上千台吹膜机正开足马力应对来自国内外的订单。据介绍,公司在几年前已掌握塑料降解技术,今后将更多的向降解塑料投放资金,积极考虑生产环保型购物袋。宋经理多次谈到企业责任问题,认为作为行业龙头,惠强有责任为建设环保型、节约型社会做出自己的贡献,同时积极承担提升行业技术水平的任务。当问到惠强怎样看待“限塑令”时,宋经理爽快的说,这是一项有利于社会发展的政策,公司是理解并积极支持的。同时公司也认为,这是一个改变产品结构的契机,使公司能更好的发挥技术优势,增强竞争力。但据我们了解,在惠强公司恢复往日繁忙的同时,河南许多小型塑料袋生产厂纷纷关闭。这些厂多为家庭作坊式经营模式,没有正式的营业执照。但“限塑令”的执行依旧严重影响到了当地的经济。

塑料既有利的一面,又有弊的一面。是利大于弊还是弊大于利,没有正确答案,那要看你怎么认为的了。下面列出它的利和弊供参考:利:方便,实用,可以随身携带 弊:乱弃塑料的话,土壤中全是塑料袋,因为它们无法进行生物降解。这些塑料袋还堵塞了下水道,这可能导致洪水和疾病的传播。我就听说过海洋生物因为塑料袋丧生的事情,比如有些海龟就吞入了被人们扔进海洋中的塑料袋而窒息。其实,塑料袋还会传播空气污染,因为许多塑料袋是和其他垃圾一起焚烧的。而且塑料袋用石油做的,浪费资源。 塑料是一把双刃箭,有好也有坏

可降解塑料论文发表期刊推荐

1、核心刊现在发表论文都很难,僧多粥少;2、核心刊审稿严格,对论文质量和作者单位级别,个人职称学历,以及基金等要求;3、发表周期很长,北大核心和南大核心现在大都是1年或者是一年半以后的刊期了,所以如果必须要发核心刊请尽快做准备。4、如果对自己文章不自信的话可以找论文一点通,录用率比较高,省时省力。

“塑料在黄粉虫肠道快速生物降解,揭示了丢弃在环境中塑料废物的新命运。”北京航空航天大学杨军教授说。塑料在环境中难以自然降解,而聚苯乙烯又是其中之最,由于高分子量和高稳定性,普遍认为微生物无法降解聚苯乙烯类塑料。2015年北京航空航天大学杨军教授研究组、深圳华大基因公司赵姣博士等在环境学科领域的权威期刊《EnvironmentalScience&Technology》上合作发表了两篇姊妹研究论文,证明了黄粉虫(面包虫)的幼虫可降解聚苯乙烯这类最难降解的塑料。该研究显示,以聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食源,黄粉虫幼虫可存活1个月以上,最后发育成成虫,其所啮食的聚苯乙烯被完全降解矿化为CO2或同化为虫体脂肪。这种发现为解决全球性的塑料污染问题提供了思路。 石油化工生产的塑料废物污染是世界环境难题。大部分塑料一次性消费使用后即被丢弃。迄今为止学术界认为,塑料产品由于物理化学结构稳定、在自然环境中可能数十至数百年不会被分解。杨军教授介绍,2013年全球消费亿吨塑料,其中聚苯乙烯类塑料占7%,每年消耗约2100万吨,常见的塑料饭盒、咖啡杯等可承受开水温度的材料即为聚苯乙烯。权威的调查已经表明,聚苯乙烯这种塑料在土壤、污泥、腐烂垃圾,或粪肥微生物群落里,4个月仅降解的范围。每年全世界有4000万吨的废弃塑料在环境中积累,中国每年约有200万吨废弃塑料丢在环境里。以农田用农膜为例,我国农膜年产量达百万吨,且以每年10%的速度递增,无论覆盖何种作物,所有覆膜土壤都有残膜。据统计,我国农膜年残留量高达35万吨,残膜率达42%,大量残膜遗留在农田0-30厘米的耕作层。也就是说,有近一半的农膜残留在土壤中,食品安全方面是一个极大隐患。“塑料在土壤中完全被微生物同化,降解成CO2和水实现无机矿化,可能需要200-400年时间,从而造成在环境中的积累。”杨军教授告诉羊城晚报记者。 2005年起,杨军团队开始研究塑料生物降解。主攻最难降解的聚苯乙烯等塑料降解。科学家此前使用几种土壤无脊椎动物实验,如蚯蚓、千足虫、蛞蝓、蜗牛等看看其能否吃掉塑料。在饲喂14C标记的塑料如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),结果显示无法降解。杨军认为,生物降解塑料的思路要开拓,不能只局限于微生物,可以考虑鳞翅目昆虫、白蚁等,海洋中的蛀船虫和钻孔蚌能侵蚀聚乙烯和海底电缆,也可考虑从这些生物中分离并克隆能产生活性基团的关键酶及其基因。杨军团队的2014年研究发现,蜡虫(印度谷螟幼虫)能够咀嚼和进食聚乙烯PE薄膜,幼虫肠道分离出能够降解PE薄膜的两种菌株,即肠杆菌属YT1和芽孢杆菌YP1。随后研究团队发现,黄粉虫幼虫是一种吃掉塑料更为厉害的动物,其尺寸比蜡虫更大(通常长35毫米,宽度3毫米),其可以将泡沫塑料作为唯一食品。黄粉虫有4个生活阶段:卵、幼虫、蛹和成虫。黄粉虫又叫面包虫,在昆虫分类学上隶属于鞘翅目,拟步行虫科,粉甲虫属(拟步行虫属)。原产北美洲,50年代从前苏联引进中国饲养,黄粉虫被誉为“蛋白质饲料库”。其干品含脂肪30%,含蛋白质高达50%以上,此外还含有磷、钾、铁等多种元素。干燥的黄粉虫幼虫含蛋白质40%左右、蛹含57%、成虫含60%。在中国国内,黄粉虫实际上类似蚕,人类可以直接食用,炒着吃,也可以用来做饲料,黄粉虫作饲料喂养的蝎子、蜈蚣、蛤蚧、蛇、热带鱼和金鱼,不仅生长快、成活率高,而且抗病力强,繁殖力也大大提高。养殖黄粉虫十分容易,养殖户可用新鲜燕麦、小麦糠、苹果养殖。 杨军教授的团队从中石化燕山分公司购买了聚苯乙烯塑料原料,这些原料中没有添加剂和催化剂。而α-13C、β-13C标记的聚苯乙烯塑料样品则从美国购买。黄粉虫从北京大兴、河北秦皇岛等昆虫养殖场购买,用谷物饲养,这些虫子位于3-4虫龄(即褪了3-4次皮)。这些黄粉虫被放置在一个有泡沫塑料块的聚丙烯塑料容器里。实验人员定期测量被黄粉虫吃掉的泡沫塑料块重量,对照组是常规麦麸饲养的黄粉虫,实验中500个黄粉虫以克的泡沫为唯一食物,在控制条件的温室中单独饲养(25±1°C,80±2%湿度,和16:8光/暗周期)。在孵化过程中,死亡的黄粉虫立即去除。杨军等人在实验中,以泡沫塑料为单一食源喂养黄粉虫幼虫。对比正常饲养(喂食麸皮)和停食的幼虫,结果发现,在16天实验期内,幼虫干重尽管并未如正常饲养的幼虫显著增加(+),仅小量增加了(这是由于相比麸皮,泡沫塑料的水含量和营养价值较低),但也未像停食的幼虫干重明显降低(),并且对比喂食塑料和麸皮两组的幼虫存活率,并无明显差异。100只黄粉虫每天可以吃掉34-39毫克的泡沫塑料。在16天的试验期,虫子摄入泡沫塑料中转化为CO2。而残留(约)被转化为类似兔粪便的生物降解颗粒被排泄出体外。试验用α-13C或β-13C标记的聚苯乙烯塑料证实其被矿化为碳13标记二氧化碳和脂类。幼虫肠道内聚苯乙烯泡沫停留时间不超过24小时就降解。用聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食物的幼虫,与那些喂以正常食物(麦麸)的虫子过了1个月后,健康情况一样,最后发育成甲壳成虫。黄粉虫在泡沫上吃出了一个一个洞。通过虫子的肠道后,摄入的泡沫塑料的化学结构和组成发生变化。通过采用凝胶渗透色谱(GPC)、碳13的核磁共振光谱,热重傅里叶变换红外光谱,证实了幼虫肠道中聚苯乙烯长链分子断裂形成虫子代谢产物随着粪便排出。实验还进一步在幼虫肠道中成功分离出可以利用聚苯乙烯为唯一碳源进行生长的聚苯乙烯降解细菌——微小杆菌YT2()。该菌株已保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心和国家基因库,是国际上报道的第一株保存在菌种中心的聚苯乙烯降解细菌。 我们通常所用的塑料并不是一种纯物质,它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分,此外,为了改进塑料的性能,还要在高分子化合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、抗静电剂等,才能成为性能良好的塑料。塑料助剂又叫塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。例如,为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度,使制品柔软而添加的增塑剂;又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂;有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近,不加入热稳定剂就无法成型。因而,塑料助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位。 防止塑料在加热成型或在高温使用过程中受热氧化,而使塑料变黄,发裂等。除了上述助剂外,塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、导电剂、导磁剂、相容剂等。以满足不同的使用要求。 根据各种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。①通用塑料一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种,即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物(ABS)。这五大类塑料占据了塑料原料使用的绝大多数,其余的基本可以归入特殊塑料品种,如:PPS、PPO、PA、PC、POM等,它们在日用生活产品中的用量很少,主要应用在工程产业、国防科技等高端的领域,如汽车、航天、建筑、通讯等领域。塑料根据其可塑性分类,可分为热塑性塑料和热固性塑料。通常情况下,热塑性塑料的产品可再回收利用,而热固性塑料则不能,根据塑料的光学性能来分,可分为透明、半透明及不透明原料,如PS、PMMA、AS、PC等属于透明塑料,而其它大多数塑料都为不透明塑料。常用塑料品种性能及用途1.聚乙烯:常用聚乙烯可分为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)。三者当中,HDPE有较好的热性能、电性能和机械性能,而LDPE和LLDPE有较好的柔韧性、冲击性能、成膜性等。LDPE和LLDPE主要用于包装用薄膜、农用薄膜、塑料改性等,而HDPE 的用途比较广泛,薄膜、管材、注射日用品等多个领域。2.聚丙烯:相对来说,聚丙烯的品种更多,用途也比较复杂,领域繁多,品种主要有均聚聚丙烯(homopp),嵌段共聚聚丙烯(copp)和无规共聚聚丙烯(rapp),根据用途的不同,均聚主要用在拉丝、纤维、注射、BOPP膜等领域,共聚聚丙烯主要应用于家用电器注射件,改性原料,日用注射产品、管材等,无规聚丙烯主要用于透明制品、高性能产品、高性能管材等。3.聚氯乙烯:由于其成本低廉,产品具有自阻燃的特性,故在建筑领域里用途广泛,尤其是下水道管材、塑钢门窗、板材、人造皮革等用途最为广泛。4.聚苯乙烯:作为一种透明的原材料,在有透明需求的情况下,用途广泛,如汽车灯罩、日用透明件、透明杯、罐等。5.ABS:是一种用途广泛的工程塑料,具有杰出的物理机械和热性能,广泛应用于家用电器、面板、面罩、组合件、配件等,尤其是家用电器,如洗衣机、空调、冰箱、电扇等,用量十分庞大,另外在塑料改性方面,用途也很广。②工程塑料一般指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。工程塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面能达到更高的要求,而且加工更方便并可替代金属材料。工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业,以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有:聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等。③特种塑料一般是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用,增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,这些塑料都属于特种塑料的范畴。a.增强塑料:增强塑料原料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维状(如玻璃纤维或玻璃布增强塑料)、片状(如云母增强塑料)三种。按材质可分为布基增强塑料(如碎布增强或石棉增强塑料)、无机矿物填充塑料(如石英或云母填充塑料)、纤维增强塑料(如碳纤维增强塑料)三种。b.泡沫塑料:泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性,压缩硬度很大,只有达到一定应力值才产生变形,应力解除后不能恢复原状;软质泡沫塑料富有柔韧性,压缩硬度很小,很容易变形,应力解除后能恢复原状,残余变形较小;半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质与软质泡沫塑料之间。 根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两种类型。(1)热塑性塑料热塑性塑料(Thermo plastics ):指加热后会熔化,可流动至模具冷却后成型,再加热后又会熔化的塑料;即可运用加热及冷却,使其产生可逆变化(液态←→固态),是所谓的物理变化。通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100℃以下,聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。热塑料性塑料又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。受热时变软,冷却时变硬,能反复软化和硬化并保持一定的形状。可溶于一定的溶剂,具有可熔可溶的性质。热塑性塑料具有优良的电绝缘性,特别是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有极低的介电常数和介质损耗,宜于作高频和高电压绝缘材料。热塑性塑料易于成型加工,但耐热性较低,易于蠕变,其蠕变程度随承受负荷、环境温度、溶剂、湿度而变化。为了克服热塑性塑料的这些弱点,满足在空间技术、新能源开发等领域应用的需要,各国都在开发可熔融成型的耐热性树脂,如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)等。以它们作为基体树脂的复合材料具有较高的力学性能和耐化学腐蚀性,能热成型和焊接,层间剪切强度比环氧树脂好。如用聚醚醚酮作为基体树脂与碳纤维制成复合材料,耐疲劳性超过环氧/碳纤维。它的耐冲击性好,在室温下具有良好的耐蠕变性,加工性好,可在240~270℃连续使用,是一种非常理想的耐高温绝缘材料。用聚醚砜作为基体树脂与碳纤维制成的复合材料在 200℃具有较高的强度和硬度,在-100℃尚能保持良好的耐冲击性;无毒,不燃,发烟最少,耐辐射性好,预期可用它作航天飞船的关键部件,还可模塑加工成雷达天线罩等。甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料(如脲-甲醛-三聚氰胺-甲醛等)。其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等。(2)热固性塑料热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热加工成型后形成具有不熔不溶的固化物,其树脂分子由线型结构交联成网状结构。再加强热则会分解破坏。典型的热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料,还有较新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它们具有耐热性高、受热不易变形等优点。缺点是机械强度一般不高,但可以通过添加填料,制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。以酚醛树脂为主要原料制成的热固性塑料,如酚醛模压塑料(俗称电木),具有坚固耐用、尺寸稳定、耐除强碱外的其他化学物质作用等特点。可根据不同用途和要求,加入各种填料和添加剂。如要求高绝缘性能的品种,可采用云母或玻璃纤维为填料;如要耐热的品种,可采用石棉或其他耐热填料;如要求抗震的品种,可采用各种适当的纤维或橡胶为填料及一些增韧剂以制成高韧性材料。此外还可以采用苯胺、环氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等改性的酚醛树脂以满足不同用途的要求。用酚醛树脂还可以制成酚醛层压板,其特点是机械强度高,电性能良好,耐腐蚀,易于加工,广泛应用于低压电工设备。氨基塑料有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它们具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点,加入色料可制成彩色鲜艳的制品,俗称电玉。由于它耐油,不受弱碱和有机溶剂的影响(但不耐酸),可在70℃下长期使用,短期可耐110~120℃,可用于电工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高,有更好的耐水、耐热、耐电弧性,可作耐电弧绝缘材料。以环氧树脂为主要原料制成的热固性塑料品种很多,其中以双酚A型环氧树脂为基材的约占90%。它具有优良的粘接性、电绝缘性、耐热性和化学稳定性,收缩率和吸水率小,机械强度好等特点。不饱和聚酯和环氧树脂都可以制成玻璃钢,具有优异的机械强度。如不饱和聚酯的玻璃钢,其机械性能良好,密度小(只有钢的1/5至1/4,铝的1/2),易于加工成各种电器零件。以苯二甲酸二丙烯酯树脂制成的塑料的电性能和机械性能均优于酚醛和氨基热固性塑料。它吸湿性小,制品尺寸稳定,成型性能好,耐酸碱及沸水和一些有机溶剂。模塑料适于制造结构复杂的、既耐温又有高绝缘性的零件。一般可在-60~180℃的温度范围长期使用,耐热等级可达F级到H级,比酚醛和氨基塑料的耐热性都高。聚硅醚结构形式的有机硅塑料在电子、电工技术中的应用较多。有机硅层压塑料多以玻璃布为补强材料;有机硅模压塑料多以玻璃纤维和石棉为填料,用以制造耐高温、高频或潜水电机、电器、电子设备的零部件等。这类塑料的特点是介电常数和tgδ值较小,受频率影响小,用于电工和电子工业中耐电晕和电弧,即使放电引起分解,产物是二氧化硅而不是能导电的碳黑。这类材料有突出的耐热性,可以在250℃连续使用。聚硅醚的主要缺点是机械强度低,胶粘性小,耐油性差。已开发出许多改性有机硅聚合物,例如聚酯改性有机硅塑料等在电工技术上得到应用。有的塑料既是热塑性又是热固性的塑料。例如聚氯乙烯,一般为热塑性塑料,日本已研制出一种新型液态聚氯乙烯是热固性的,模塑温度为60~140℃;美国一种叫伦德克斯的塑料,既有热塑性加工的特征,又有热固性塑料的物理性能。①烃类塑料。属非极性塑料,具有结晶性和非结晶性之分,结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非结晶性烃类塑料包括聚苯乙等。②含极性基因的乙烯基类塑料。除氟塑料外,大多数是非结晶型的透明体,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基类单体大多数可以采用游离基型催化剂进行聚合。③热塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在这个范围内。④热塑性纤维素类塑料。主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、塞璐珞、玻璃纸等。 根据各种塑料不同的成型方法,可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料;层压塑料是指浸有树脂的纤维织物,经叠合、热压而结合成为整体的材料;注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料;浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下,倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料,如MC尼龙等;反应注射塑料是用液态原材料,加压注入膜腔内,使其反应固化成一定形状制品的塑料,如聚氨酯等。

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研究塑料的降解论文

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浅析塑料摘要:从第一个塑料产品赛璐珞诞生算起,塑料工业迄今已有120年的历史。经历了天然高分子加工阶段, 合成树脂阶段,19世纪70年代聚烯烃塑料系列成为了重中之重,同时出现了多品种高性能的工程塑料,到70年代末塑料工业趋于稳定增长阶段,生产技术更加合理完善,性能优异的材料开始问世。塑料以其优异的性能在人类的生产和生活中发挥了不可估量的作用,推动了整个世界的进步. 关键词:塑料的合成 分类 降解与节能 发展前景正文:20世纪以来,在人类生活的深刻变化中,塑料材料革命发挥了极其重要的作用。特别是近50年,各种塑料由于具有广泛的用途及良好的使用性能在农业,包装,轻工,纺织,建筑,汽车,电子电气乃至航空航天,国防军工等各个领域中,与钢铁,木材,水泥构成现代工业的四大基础材料。进入21世纪,随着信息技术等高新技术的不断渗透,合成树脂即塑料性能进一步改善,应用更加广泛,对国民经济和社会发展以及人民生活水平的提高将产生越来越重要的影响。一、塑料的合成塑料的定义:塑料是以合成或天然高分子化合物维基本成分,附加填料和各种助剂,在一定的条件下塑化成行,最终能保持形状不变的材料。原料:制造塑料的原料是树脂,而单体是构成高分子化合物即合成树脂的基本结构单元。单体的来源经历过从易到难的发展过程:动物,植物,煤,石油和天然气。至今四种单体来源同时存在,石油和天然气是目前各工业国家制造塑料的最重要原料来源。制造: :从单体到塑科制品要经过聚合和加工二大步骤。聚合的方法来说有本体、悬浮、乳掖、镕液聚合法四种。通过一定的温度、压力、催化剂使单体分子活化聚合成大分子,聚合后得到没有一定的形状和强度从而无实用性粉粒状聚合物,通过挤压、注射、压延、砍塑、压制(模压、层压)等各种加工方法变成有实用价值的塑料制品,加工之前必须根据制品的使用要求添加适当的助剂最常见的有增塑剂、稳定剂(热、光稳定剂)、抗氧剂等。 二、塑料的分类塑料的分类体系比较复杂,各种分类方法也有所交叉。以下就结构和使用性质进行简单的分类介绍。按结构分:塑料高分子的结构基本有两种类型。第一种是线型结构,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物。线型高分子制成的是热塑性塑料,加热可熔融可再造,常见的热塑性树脂有:聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶等。其优点是加工成型简便,具有较高的机械能。缺点是耐热性和刚性较差。第二种是体型结构 ,具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物,由体型高分子制成的是热固性塑料,因其形成键与键之间的不可逆共价键从而不能再熔融和流动而无法从新塑造。它包括大部分的缩合树脂,热固性树脂的优点是耐热性高,受压不易变形。其缺点是机械性能较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 按使用特性分:1、通用塑料:一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。2、工程塑料:一般是指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺过稳定性较好,可以用作工程结构件的塑料。如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料盒特种工程塑料两大类。三、塑料的应用:国内塑料制品市场未来需求主要集中在包装、建筑、农用、工业交通及电子通讯等几个方面;体育健身器材和医疗器械行业应用将大幅增长;玩具行业有可能转为使用具有环保特性的塑料;ABS树脂在建材管材和管件、医疗器械和合金共混物等的应用上也有良好前景。工程塑料仍将是增长最快的领域。工程塑料是电子信息、交通运输、航空航天、机械制造业的上游产业,在国民经济中占据着重要的地位,其发展不仅对国家支柱产业和现代高新技术产业起着支撑的作用,同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。近年来,随着我国制造业的快速发展,工程塑料的应用领域日趋广。评价:由其具有强烈抗腐蚀能力,重量轻且坚固,加工方便又高效,原料广而廉还可以用于制备燃料油盒燃料气从而降低的原油的消耗,用途广泛立于材料之林,但是塑料也有不足之处,这是创造一系列改性品种的动力,总起来说塑料尺寸不稳定,容易老化,可燃,必须加各种不同助剂来改善。某些塑料制品有毒性,普通塑料具有抗氧化,难腐蚀,难降解使回收利用废弃塑料时十分困难,生态环境危害极大。此外塑料是由石油炼制的产品制成的,而石油资源是有限的。 随着人类文明的进步,人们开始重视自然环境以及人类的可持续发展,这凸显了废旧塑料所带来的环境问题,白色污染”成为了一个全球性问题,而且由于石油等资源的有限性,人们开始注重资源更加有效的利用。这些都为塑料的发展即带来了挑战也带来了机遇,随着可降解塑料和废旧塑料的回收利用技术的研发,在逐渐减少对生态环境的危害的同时,塑料在材料生产与应用中,目前和将来的能耗、材料成本以及材料使用中的节能优势使其有了更大的发展空间。 四、发展方向:将来最主要的是充分利用具有多种性能和加工工艺优越性的现有材料。增强其在较高温度下使用保持较高强度,降低塑料强度和变形性能的时间和温度的依赖关系,加强研究塑料的燃烧特性,在老化影响因素下使塑料稳定。白色污染主要是由废旧塑料高分子的难降解性以及添加剂的毒害性引起的,目前,世界各国都在大力投入可降解塑料的研发和废旧塑料的回收利用技术的研发。在积极开发塑料回收利用技术的同时,研究开发生物降解塑料成为当今的研究热点。而且为了适应市场需求和高科技发展的需要,开发高性能,功能性材料也将成为热点。塑料的降解和节能1可降解塑料制品研究现状一般来说,塑料除了热降解外,在自然环境中的光降解和生物降解都比较慢。用C14同位素跟踪考察塑料在土壤中的降解,结果表明,塑料的降解速度随着环境条件的不同而有所差异,但通常都需要200~400年 为了解决这一问题,世界各国投入了大量的研发力量来开发和应用可降解塑料。可降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求,在保存期内性能不变,而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料,从而对环境进行保护 塑料的降解主要是高分子化学键断裂所引起的,其降解的方式和程度与环境条件有关。其主要降解方式有:水解降解、氧化降解、微生物降解和机械降解。但从实际应用的角度,一般是运用光降解、光-生物双降解和生物降解等方式 2节能:在用塑料等合成材料同样可以制造出与传统材料效用相同或相近的制品上替代使用,以求节省材料生产、加工能耗;在使用等合成材料后可以让用能过程或设备节约能源。 实例:据估算,美国1978年使用了150,000吨塑料用于创造冰箱和冶藏箱的部分绝热作用的部件,节约了60%重量的金属或玻璃。不用塑料而用玻璃或金属则需耗能23万亿英热单位,二用塑料部件耗能万亿英热单位,节约了能量万亿英热单位,相当于120万桶原油。 五、结尾:随着能源危机的时隐时现带来的压力,节能已成为主流话题,而塑料以其在生产及使用中的节能优势将必定获得更大的发展。而且各国对可降解塑料的研发和废旧塑料的回收利用技术的大力支持,白色污染的危害性逐渐减少,绿色塑料的出现指日可待。源于自然,归于自然,塑料的前景无限光明!

“塑料在黄粉虫肠道快速生物降解,揭示了丢弃在环境中塑料废物的新命运。”北京航空航天大学杨军教授说。塑料在环境中难以自然降解,而聚苯乙烯又是其中之最,由于高分子量和高稳定性,普遍认为微生物无法降解聚苯乙烯类塑料。2015年北京航空航天大学杨军教授研究组、深圳华大基因公司赵姣博士等在环境学科领域的权威期刊《EnvironmentalScience&Technology》上合作发表了两篇姊妹研究论文,证明了黄粉虫(面包虫)的幼虫可降解聚苯乙烯这类最难降解的塑料。该研究显示,以聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食源,黄粉虫幼虫可存活1个月以上,最后发育成成虫,其所啮食的聚苯乙烯被完全降解矿化为CO2或同化为虫体脂肪。这种发现为解决全球性的塑料污染问题提供了思路。 石油化工生产的塑料废物污染是世界环境难题。大部分塑料一次性消费使用后即被丢弃。迄今为止学术界认为,塑料产品由于物理化学结构稳定、在自然环境中可能数十至数百年不会被分解。杨军教授介绍,2013年全球消费亿吨塑料,其中聚苯乙烯类塑料占7%,每年消耗约2100万吨,常见的塑料饭盒、咖啡杯等可承受开水温度的材料即为聚苯乙烯。权威的调查已经表明,聚苯乙烯这种塑料在土壤、污泥、腐烂垃圾,或粪肥微生物群落里,4个月仅降解的范围。每年全世界有4000万吨的废弃塑料在环境中积累,中国每年约有200万吨废弃塑料丢在环境里。以农田用农膜为例,我国农膜年产量达百万吨,且以每年10%的速度递增,无论覆盖何种作物,所有覆膜土壤都有残膜。据统计,我国农膜年残留量高达35万吨,残膜率达42%,大量残膜遗留在农田0-30厘米的耕作层。也就是说,有近一半的农膜残留在土壤中,食品安全方面是一个极大隐患。“塑料在土壤中完全被微生物同化,降解成CO2和水实现无机矿化,可能需要200-400年时间,从而造成在环境中的积累。”杨军教授告诉羊城晚报记者。 2005年起,杨军团队开始研究塑料生物降解。主攻最难降解的聚苯乙烯等塑料降解。科学家此前使用几种土壤无脊椎动物实验,如蚯蚓、千足虫、蛞蝓、蜗牛等看看其能否吃掉塑料。在饲喂14C标记的塑料如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),结果显示无法降解。杨军认为,生物降解塑料的思路要开拓,不能只局限于微生物,可以考虑鳞翅目昆虫、白蚁等,海洋中的蛀船虫和钻孔蚌能侵蚀聚乙烯和海底电缆,也可考虑从这些生物中分离并克隆能产生活性基团的关键酶及其基因。杨军团队的2014年研究发现,蜡虫(印度谷螟幼虫)能够咀嚼和进食聚乙烯PE薄膜,幼虫肠道分离出能够降解PE薄膜的两种菌株,即肠杆菌属YT1和芽孢杆菌YP1。随后研究团队发现,黄粉虫幼虫是一种吃掉塑料更为厉害的动物,其尺寸比蜡虫更大(通常长35毫米,宽度3毫米),其可以将泡沫塑料作为唯一食品。黄粉虫有4个生活阶段:卵、幼虫、蛹和成虫。黄粉虫又叫面包虫,在昆虫分类学上隶属于鞘翅目,拟步行虫科,粉甲虫属(拟步行虫属)。原产北美洲,50年代从前苏联引进中国饲养,黄粉虫被誉为“蛋白质饲料库”。其干品含脂肪30%,含蛋白质高达50%以上,此外还含有磷、钾、铁等多种元素。干燥的黄粉虫幼虫含蛋白质40%左右、蛹含57%、成虫含60%。在中国国内,黄粉虫实际上类似蚕,人类可以直接食用,炒着吃,也可以用来做饲料,黄粉虫作饲料喂养的蝎子、蜈蚣、蛤蚧、蛇、热带鱼和金鱼,不仅生长快、成活率高,而且抗病力强,繁殖力也大大提高。养殖黄粉虫十分容易,养殖户可用新鲜燕麦、小麦糠、苹果养殖。 杨军教授的团队从中石化燕山分公司购买了聚苯乙烯塑料原料,这些原料中没有添加剂和催化剂。而α-13C、β-13C标记的聚苯乙烯塑料样品则从美国购买。黄粉虫从北京大兴、河北秦皇岛等昆虫养殖场购买,用谷物饲养,这些虫子位于3-4虫龄(即褪了3-4次皮)。这些黄粉虫被放置在一个有泡沫塑料块的聚丙烯塑料容器里。实验人员定期测量被黄粉虫吃掉的泡沫塑料块重量,对照组是常规麦麸饲养的黄粉虫,实验中500个黄粉虫以克的泡沫为唯一食物,在控制条件的温室中单独饲养(25±1°C,80±2%湿度,和16:8光/暗周期)。在孵化过程中,死亡的黄粉虫立即去除。杨军等人在实验中,以泡沫塑料为单一食源喂养黄粉虫幼虫。对比正常饲养(喂食麸皮)和停食的幼虫,结果发现,在16天实验期内,幼虫干重尽管并未如正常饲养的幼虫显著增加(+),仅小量增加了(这是由于相比麸皮,泡沫塑料的水含量和营养价值较低),但也未像停食的幼虫干重明显降低(),并且对比喂食塑料和麸皮两组的幼虫存活率,并无明显差异。100只黄粉虫每天可以吃掉34-39毫克的泡沫塑料。在16天的试验期,虫子摄入泡沫塑料中转化为CO2。而残留(约)被转化为类似兔粪便的生物降解颗粒被排泄出体外。试验用α-13C或β-13C标记的聚苯乙烯塑料证实其被矿化为碳13标记二氧化碳和脂类。幼虫肠道内聚苯乙烯泡沫停留时间不超过24小时就降解。用聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食物的幼虫,与那些喂以正常食物(麦麸)的虫子过了1个月后,健康情况一样,最后发育成甲壳成虫。黄粉虫在泡沫上吃出了一个一个洞。通过虫子的肠道后,摄入的泡沫塑料的化学结构和组成发生变化。通过采用凝胶渗透色谱(GPC)、碳13的核磁共振光谱,热重傅里叶变换红外光谱,证实了幼虫肠道中聚苯乙烯长链分子断裂形成虫子代谢产物随着粪便排出。实验还进一步在幼虫肠道中成功分离出可以利用聚苯乙烯为唯一碳源进行生长的聚苯乙烯降解细菌——微小杆菌YT2()。该菌株已保存在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心和国家基因库,是国际上报道的第一株保存在菌种中心的聚苯乙烯降解细菌。 我们通常所用的塑料并不是一种纯物质,它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分,此外,为了改进塑料的性能,还要在高分子化合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、抗静电剂等,才能成为性能良好的塑料。塑料助剂又叫塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。例如,为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度,使制品柔软而添加的增塑剂;又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂;有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近,不加入热稳定剂就无法成型。因而,塑料助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位。 防止塑料在加热成型或在高温使用过程中受热氧化,而使塑料变黄,发裂等。除了上述助剂外,塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、导电剂、导磁剂、相容剂等。以满足不同的使用要求。 根据各种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。①通用塑料一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种,即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物(ABS)。这五大类塑料占据了塑料原料使用的绝大多数,其余的基本可以归入特殊塑料品种,如:PPS、PPO、PA、PC、POM等,它们在日用生活产品中的用量很少,主要应用在工程产业、国防科技等高端的领域,如汽车、航天、建筑、通讯等领域。塑料根据其可塑性分类,可分为热塑性塑料和热固性塑料。通常情况下,热塑性塑料的产品可再回收利用,而热固性塑料则不能,根据塑料的光学性能来分,可分为透明、半透明及不透明原料,如PS、PMMA、AS、PC等属于透明塑料,而其它大多数塑料都为不透明塑料。常用塑料品种性能及用途1.聚乙烯:常用聚乙烯可分为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)。三者当中,HDPE有较好的热性能、电性能和机械性能,而LDPE和LLDPE有较好的柔韧性、冲击性能、成膜性等。LDPE和LLDPE主要用于包装用薄膜、农用薄膜、塑料改性等,而HDPE 的用途比较广泛,薄膜、管材、注射日用品等多个领域。2.聚丙烯:相对来说,聚丙烯的品种更多,用途也比较复杂,领域繁多,品种主要有均聚聚丙烯(homopp),嵌段共聚聚丙烯(copp)和无规共聚聚丙烯(rapp),根据用途的不同,均聚主要用在拉丝、纤维、注射、BOPP膜等领域,共聚聚丙烯主要应用于家用电器注射件,改性原料,日用注射产品、管材等,无规聚丙烯主要用于透明制品、高性能产品、高性能管材等。3.聚氯乙烯:由于其成本低廉,产品具有自阻燃的特性,故在建筑领域里用途广泛,尤其是下水道管材、塑钢门窗、板材、人造皮革等用途最为广泛。4.聚苯乙烯:作为一种透明的原材料,在有透明需求的情况下,用途广泛,如汽车灯罩、日用透明件、透明杯、罐等。5.ABS:是一种用途广泛的工程塑料,具有杰出的物理机械和热性能,广泛应用于家用电器、面板、面罩、组合件、配件等,尤其是家用电器,如洗衣机、空调、冰箱、电扇等,用量十分庞大,另外在塑料改性方面,用途也很广。②工程塑料一般指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。工程塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面能达到更高的要求,而且加工更方便并可替代金属材料。工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业,以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有:聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等。③特种塑料一般是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用,增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,这些塑料都属于特种塑料的范畴。a.增强塑料:增强塑料原料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维状(如玻璃纤维或玻璃布增强塑料)、片状(如云母增强塑料)三种。按材质可分为布基增强塑料(如碎布增强或石棉增强塑料)、无机矿物填充塑料(如石英或云母填充塑料)、纤维增强塑料(如碳纤维增强塑料)三种。b.泡沫塑料:泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性,压缩硬度很大,只有达到一定应力值才产生变形,应力解除后不能恢复原状;软质泡沫塑料富有柔韧性,压缩硬度很小,很容易变形,应力解除后能恢复原状,残余变形较小;半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质与软质泡沫塑料之间。 根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两种类型。(1)热塑性塑料热塑性塑料(Thermo plastics ):指加热后会熔化,可流动至模具冷却后成型,再加热后又会熔化的塑料;即可运用加热及冷却,使其产生可逆变化(液态←→固态),是所谓的物理变化。通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100℃以下,聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。热塑料性塑料又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。受热时变软,冷却时变硬,能反复软化和硬化并保持一定的形状。可溶于一定的溶剂,具有可熔可溶的性质。热塑性塑料具有优良的电绝缘性,特别是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有极低的介电常数和介质损耗,宜于作高频和高电压绝缘材料。热塑性塑料易于成型加工,但耐热性较低,易于蠕变,其蠕变程度随承受负荷、环境温度、溶剂、湿度而变化。为了克服热塑性塑料的这些弱点,满足在空间技术、新能源开发等领域应用的需要,各国都在开发可熔融成型的耐热性树脂,如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)等。以它们作为基体树脂的复合材料具有较高的力学性能和耐化学腐蚀性,能热成型和焊接,层间剪切强度比环氧树脂好。如用聚醚醚酮作为基体树脂与碳纤维制成复合材料,耐疲劳性超过环氧/碳纤维。它的耐冲击性好,在室温下具有良好的耐蠕变性,加工性好,可在240~270℃连续使用,是一种非常理想的耐高温绝缘材料。用聚醚砜作为基体树脂与碳纤维制成的复合材料在 200℃具有较高的强度和硬度,在-100℃尚能保持良好的耐冲击性;无毒,不燃,发烟最少,耐辐射性好,预期可用它作航天飞船的关键部件,还可模塑加工成雷达天线罩等。甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料(如脲-甲醛-三聚氰胺-甲醛等)。其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等。(2)热固性塑料热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热加工成型后形成具有不熔不溶的固化物,其树脂分子由线型结构交联成网状结构。再加强热则会分解破坏。典型的热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料,还有较新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它们具有耐热性高、受热不易变形等优点。缺点是机械强度一般不高,但可以通过添加填料,制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。以酚醛树脂为主要原料制成的热固性塑料,如酚醛模压塑料(俗称电木),具有坚固耐用、尺寸稳定、耐除强碱外的其他化学物质作用等特点。可根据不同用途和要求,加入各种填料和添加剂。如要求高绝缘性能的品种,可采用云母或玻璃纤维为填料;如要耐热的品种,可采用石棉或其他耐热填料;如要求抗震的品种,可采用各种适当的纤维或橡胶为填料及一些增韧剂以制成高韧性材料。此外还可以采用苯胺、环氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等改性的酚醛树脂以满足不同用途的要求。用酚醛树脂还可以制成酚醛层压板,其特点是机械强度高,电性能良好,耐腐蚀,易于加工,广泛应用于低压电工设备。氨基塑料有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它们具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点,加入色料可制成彩色鲜艳的制品,俗称电玉。由于它耐油,不受弱碱和有机溶剂的影响(但不耐酸),可在70℃下长期使用,短期可耐110~120℃,可用于电工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高,有更好的耐水、耐热、耐电弧性,可作耐电弧绝缘材料。以环氧树脂为主要原料制成的热固性塑料品种很多,其中以双酚A型环氧树脂为基材的约占90%。它具有优良的粘接性、电绝缘性、耐热性和化学稳定性,收缩率和吸水率小,机械强度好等特点。不饱和聚酯和环氧树脂都可以制成玻璃钢,具有优异的机械强度。如不饱和聚酯的玻璃钢,其机械性能良好,密度小(只有钢的1/5至1/4,铝的1/2),易于加工成各种电器零件。以苯二甲酸二丙烯酯树脂制成的塑料的电性能和机械性能均优于酚醛和氨基热固性塑料。它吸湿性小,制品尺寸稳定,成型性能好,耐酸碱及沸水和一些有机溶剂。模塑料适于制造结构复杂的、既耐温又有高绝缘性的零件。一般可在-60~180℃的温度范围长期使用,耐热等级可达F级到H级,比酚醛和氨基塑料的耐热性都高。聚硅醚结构形式的有机硅塑料在电子、电工技术中的应用较多。有机硅层压塑料多以玻璃布为补强材料;有机硅模压塑料多以玻璃纤维和石棉为填料,用以制造耐高温、高频或潜水电机、电器、电子设备的零部件等。这类塑料的特点是介电常数和tgδ值较小,受频率影响小,用于电工和电子工业中耐电晕和电弧,即使放电引起分解,产物是二氧化硅而不是能导电的碳黑。这类材料有突出的耐热性,可以在250℃连续使用。聚硅醚的主要缺点是机械强度低,胶粘性小,耐油性差。已开发出许多改性有机硅聚合物,例如聚酯改性有机硅塑料等在电工技术上得到应用。有的塑料既是热塑性又是热固性的塑料。例如聚氯乙烯,一般为热塑性塑料,日本已研制出一种新型液态聚氯乙烯是热固性的,模塑温度为60~140℃;美国一种叫伦德克斯的塑料,既有热塑性加工的特征,又有热固性塑料的物理性能。①烃类塑料。属非极性塑料,具有结晶性和非结晶性之分,结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非结晶性烃类塑料包括聚苯乙等。②含极性基因的乙烯基类塑料。除氟塑料外,大多数是非结晶型的透明体,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基类单体大多数可以采用游离基型催化剂进行聚合。③热塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在这个范围内。④热塑性纤维素类塑料。主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、塞璐珞、玻璃纸等。 根据各种塑料不同的成型方法,可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料;层压塑料是指浸有树脂的纤维织物,经叠合、热压而结合成为整体的材料;注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料;浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下,倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料,如MC尼龙等;反应注射塑料是用液态原材料,加压注入膜腔内,使其反应固化成一定形状制品的塑料,如聚氨酯等。

摘要:系统总结国内外废旧塑料的主要回收利用技术,针对目前我国回收处理废旧塑料的现状,指出提高分类筛选水平,吸收开发关键技术,是我国回收处理废旧塑料的必要途径。由于治理白色污染是个庞大的系统工程,政府部门须在制定法规和加强管理的同时,提高全社会的科技意识、环保意识和参与意识,这样才是减少和消除白色污染,提高资源综合利用水平的根本途径。 关键词:废塑料,白色污染,回收,再生,热解,技术进展 废旧塑料通常以填埋或焚烧的方式处理。焚烧会产生大量有毒气体造成二次污染。填埋会占用较大空间;塑料自然降解需要百年以上;析出添加剂污染土壤和地下水等。因此,废塑料处理技术的发展趋势是回收利用,但目前废塑料的回收和再生利用率低。究其原因,有管理、政策、回收环节方面的问题,但更重要的是回收利用技术还不够完善。 废旧塑料回收利用技术多种多样,有可回收多种塑料的技术,也有专门回收单一树脂的技术。近年来,塑料回收利用技术取得了许多可喜的进展,本文主要针对较通用的技术做一总结。 1 分离分选技术 废旧塑料回收利用的关键环节之一是废弃塑料的收集和预处理。尤其我国,造成回收率低的重要原因是垃圾分类收集程度很低。由于不同树脂的熔点、软化点相差较大,为使废塑料得到更好的再生利用,最好分类处理单一品种的树脂,因此分离筛选是废旧塑料回收的重要环节。对小批量的废旧塑料,可采用人工分选法,但人工分选效率低,将使回收成本增加。国外开发了多种分离分选方法。 仪器识别与分离技术 意大利Govoni公司首先采用X光探测器与自动分类系统将PVC从相混塑料中分离出来[1]。美国塑料回收技术研究中心研制了X射线荧光光谱仪,可高度自动化的从硬质容器中分离出PVC容器。德国Refrakt公司则利用热源识别技术,通过加热在较低温度下将熔融的PVC从混合塑料中分离出来[1]。 近红外线具有识别有机材料的功能,采用近红外线技术[1]的光过滤器识别塑料的速度可达2000次/秒以上,常见塑料(PE、PP、PS、PVC、PET)可以明确的被区别开来,当混合塑料通过近红外光谱分析仪时,装置能自动分选出5种常见的塑料,速度可达到20~30片/min。 水力旋分技术 日本塑料处理促进会利用旋风分离原理和塑料的密度差开发了水力旋风分离器。将混合塑料经粉碎、洗净等预处理后装入储槽,然后定量输送至搅拌器,形成的浆状物通过离心泵送入旋风分离器,在分离器中密度不同的塑料被分别排出。美国Dow化学公司也开发了类似的技术,它以液态碳氢化合物取代水来进行分离,取得了较好的效果[2]。 选择性溶解法 美国凯洛格公司和Rensselaser工学院共同开发了一种利用溶剂选择性溶解分离回收废塑料的技术。将混合塑料加入二甲苯溶剂中,它可在不同的温度下选择性溶解、分离不同的塑料,其中的二甲苯可循环使用,且损耗小[1,3]。 比利时Solvay SA公司开发了Vinyloop技术,采用甲乙酮作溶剂,分离回收PVC,回收到的PVC与新原料密度相差无几,但颜色略呈灰色。德国也有溶剂回收的Delphi技术,所用的酯类和酮类溶剂比Vinyloop技术少得多。 浮选分离法 日本一家材料研究所采用普通浸润剂,如木质素磺酸钠、丹宁酸、Aerosol OT和皂草甙等,成功地将PVC、PC(聚碳酸酯)、POM(聚甲醛)和PPE(聚苯醚)等塑料混合物分离开来[4]。 电分离技术[5] 用摩擦生电的方法分离混合塑料(如PAN、、PE、PVC和PA等)。其原理是两种不同的非导电材料摩擦时,它们通过电子得失获得相反的电荷,其中介电常数高的材料带正电荷,介电常数低的材料带负电荷。塑料回收混杂料在旋转锅中频繁接触而产生电荷,然后被送如另一只表面带电的锅中而被分离。 2 焚烧回收能量 聚乙烯与聚苯乙烯的燃烧热高达46000kJ/kg,超过燃料油的平均值44000 kJ/kg,聚氯乙烯的热值也高达18800 kJ/kg。废弃塑料燃烧速度快,灰分低,国外用之代替煤或油用于高炉喷吹或水泥回转窑。由于PVC燃烧会产生氯化氢,腐蚀锅炉和管道,并且废气中含有呋喃,二恶英等。美国开发了RDF技术(垃圾固体燃料),将废弃塑料与废纸,木屑、果壳等混合,既稀释了含氯的组分,而且便于储存运输。对于那些技术上不可能回收(如各种复合材料或合金混炼制品)和难以再生的废塑料可采用焚烧处理,回收热能。优点是处理数量大,成本低,效率高。弊端是产生有害气体,需要专门的焚烧炉,设备投资、损耗、维护、运转费用较高。 3 熔融再生技术 熔融再生是将废旧塑料加热熔融后重新塑化。根据原料性质,可分为简单再生和复合再生两种。简单再生主要回收树脂厂和塑料制品厂的边角废料以及那些易于挑选清洗的一次性消费品,如聚酯饮料瓶、食品包装袋等。回收后其性能与新料差不多。 复合再生的原料则是从不同渠道收集到的废弃塑料,有杂质多、品种复杂、形态多样、脏污等特点,因此再生加工程序比较繁杂,分离技术和筛选工作量大。一般来说,复合回收的塑料性质不稳定,易变脆,常被用来制备较低档次的产品。如建筑填料、垃圾袋、微孔凉鞋、雨衣及器械的包装材料等。 4 裂解回收燃料和化工原料 热裂解和催化裂解技术 由于裂解反应理论研究的不断深入[6-11],国内外对裂解技术的开发取得了许多进展。裂解技术因最终产品的不同分为两种:一种是回收化工原料(如乙烯、丙烯、苯乙烯等)[12],另一种是得到燃料(汽油、柴油、焦油等)。虽然都是将废旧塑料转化为低分子物质,但工艺路线不同。制取化工原料是在反应塔中加热废塑料,在沸腾床中达到分解温度(600~900℃),一般不产生二次污染,但技术要求高,成本也较高。裂解油化技术则通常有热裂解和催化裂解两种。 日本富士循环公司的将废旧塑料转化为汽油、煤油和柴油技术,采用ZSM-5催化剂,通过两台反应器进行转化反应将塑料裂解为燃料。每千克塑料可生成汽油、 煤油和柴油。美国Amoco公司开发了一种新工艺,可将废旧塑料在炼油厂中转变为基本化学品。经预处理的废旧塑料溶解于热的精炼油中,在高温催化裂化催化剂作用下分解为轻产品。由PE回收得LPG、脂肪族燃料;由PP回收得脂肪族燃料,由PS可得芳香族燃料。Yoshio Uemichi等人[13]研制了一种复合催化体系用于降解聚乙烯,催化剂为二氧化硅/氧化铝和HZSM-5沸石。实验表明,这种催化剂对选择性制取高质量汽油较有效,所得汽油产率为,辛烷值94。 国内李梅等[14]报道废旧塑料在反应温度350~420℃,反应时间2~4s,可得到MON73的汽油和SP-10的柴油,可连续化生产的工艺。李稳宏等[3]进行了废塑料降解工艺过程催化剂的研究。以PE、PS及PP为原料的催化裂化过程中,理想的催化剂是一种分子筛型催化剂,表面具有酸性,操作温度为360℃,液体收率90%以上,汽油辛烷值大于80。刘公召[15]研究开发了废塑料催化裂解一次转化成汽油、柴油的中试装置,可日产汽油柴油2t,能够实现汽油、柴油分离和排渣的连续化操作,裂解反应器具有传热效果好,生产能力大的特点。催化剂加入量1~3%,反应温度350~380℃,汽油和柴油的总收率可达到70%,由废聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯制得的汽油辛烷值分别为72、77和86,柴油的凝固点为3,-11,-22℃,该工艺操作安全,无三废排放。袁兴中[16]针对釜底清渣和管道胶结的问题,研究了流化移动床反应釜催化裂解废塑料的技术。为实现安全、稳定、长周期连续生产,降低能耗和成本,提高产率和产品质量打下了基础。 将废料通过裂解制得化工原料和燃料,是资源回收和避免二次污染的重要途径。德国、美国、日本等都有大规模的工厂,我国在北京、西安、广州也建有小规模的废塑料油化厂,但是目前尚存在许多待解决的问题。由于废塑料导热性差,塑料受热产生高黏度融化物,不利于输送;废塑料中含有PVC导致HCl产生,腐蚀设备的同时使催化剂活性降低;碳残渣粘附于反应器壁,不易清除,影响连续操作;催化剂的使用寿命和活性较低,使生产成本高;生产中产生的油渣目前无较好的处理办法等等。国内关于热解油化的报道还有很多[43-54],但如何吸收已有的成果,攻克技术难点,是我们急需要做的工作。 超临界油化法 水的临界温度为℃,临界压力为。临界水具有常态下有机溶液的性能,能溶解有机物而不能溶解无机物,而且可与空气、氧气、氮气、二氧化碳等气体完全互溶。日本专利有用超临界水对废旧塑料(PE、PP、PS等)进行回收的报告,反应温度为400~600℃,反应压力25Mpa,反应时间在10min以下,可获得90%以上的油化收率。用超临界水进行废旧塑料降解的优点是很明显的:水做介质成本低廉;可避免热解时发生炭化现象;反应在密闭系统中进行,不会给环境带来新的污染;反应快速,生产效率高等。邱挺等[17]总结了超临界技术在废塑料回收利用中的进展。 气化技术 气化法的优点在于能将城市垃圾混合处理,无需分离塑料,但操作需要高于热分解法的高温(一般在900℃左右)。德国Espag公司的Schwaize Pumpe炼油厂每年可将1700t废塑料加工成城市煤气。RWE公司计划每年将22万吨褐煤、10万吨塑料垃圾和城镇石油加工厂产生的石油矿泥进行气化。德国Hoechst公司采用高温Winkler工艺将混合塑料气化,再转化成水煤气作为合成醇类的原料。 氢化裂解技术 德国Vebaeol公司组建了氢化裂解装置,使废塑料颗粒在15~30Mpa,470℃下氢解,生成一种合成油,其中链烷烃60%、环烷烃30%、芳香烃为1%。这种加工方法的能量有效利用率为88%,物质转化有效率为80%。 5 其他利用技术 废旧塑料还有着广泛的用途。美国得克萨斯州立大学采用黄砂、石子、液态PET和固化剂为原料制成混凝土,Bitlgosz [18] 将废塑料用作水泥原材料。解立平等[19]利用废旧塑料与木料、纸张等制备中孔活性炭,雷闫盈等[20报道应用废旧聚苯乙烯制涂料,李玲玲[21]报道塑料可变成木材。宋文祥[22]介绍了国外用HDPE作原料,通过一种特殊的方法,使长度不同的玻璃纤维在模具内沿着物料流向的轴向同向,从而生产高强度塑料枕木。蒲廷芳[23]等使用废旧聚乙烯制高附加值的聚乙烯蜡。李春生等[24]报道,聚苯乙烯与其他热塑性塑料相比,具有熔融粘度小,流动性大的特点,因此熔融后可以很好地浸润所接触的表面而起到良好的粘接作用。张争奇等[25]用废塑料改性沥青,将某一种或几种塑料按一定比例均匀溶于沥青中,使沥青的路用性能得到改善,从而提高沥青路面质量,延长路面寿命。 结束语 治理白色污染是个庞大的系统工程,需要各部门,各行业的共同努力,需要全社会在思想上和行动上的共同参与和支持,有赖于全民科技意识、环保意识的提高。政府部门在制定法规加强管理的同时,可把发展环保技术和环保产业作为刺激经济和扩大就业的重要渠道,使废塑料的收集、处理及回收利用产业化。目前我国回收和加工企业分散,规模小,很多国内外塑料回收与加工的新技术和新设备无法推广实施,回收加工产品质量低下,因此对塑料回收企业应进行规范化管理,以提高其科技含量和经济效益。在回收利用的同时,更需研究开发可环境消纳塑料,寻求切实可行的替代品。

  • 索引序列
  • 生物可降解塑料论文要有参考文献
  • 生物降解塑料聚乳酸研究进展论文
  • 关于可降解塑料袋的研究论文
  • 可降解塑料论文发表期刊推荐
  • 研究塑料的降解论文
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