孫徐昌(淮安市足安工貿有限公司,江蘇 淮安 223002)
2016年我國聚乙烯(PE)產能達到1663萬噸,產量1435.5萬噸,是國內最大的塑料產品,同時又是最惰性和穩(wěn)定的高分子之一,相比較于其他塑料品種,更加難以降解,也是“白色垃圾”的主要來源之一,研究聚乙烯降解是很重要的課題。
光降解,生物降解,無機填料改性降解三種方法在聚乙烯包裝薄膜上都有不同程度的使用。光降解和生物降解薄膜成本較高,使得應用的廣泛性受到限制,隨著人們環(huán)保意識的增強,越來越多的生物降解薄膜得到使用,無機填料改性降解在低壓聚乙烯薄膜上使用較多。聚乙烯包裝薄膜占整個聚乙烯產量的35%左右,但是由于包裝薄膜相對要求性能高,因此對原料性能和對添加的降解材料性能要求高,既要滿足降解性能要求,也要滿足生產穩(wěn)定性要求,也要滿足包裝材料對應的用途要求。聚乙烯薄膜在包裝上一般采用吹塑和流延兩種工藝制成。
塑料降解有光降解,生物降解兩種主要類型,近10年,無機填充材料結合光降解或者生物降解的研究越來越多,同時在生產實踐中,由于添加有的無機填料可以降低成本,因此越來越多的廠家推出無機填料降解塑料的應用,因此本文將無機填充料改性降解單獨列出。從光降解,生物降解,無機填料改性降解三個方面就原理和實際使用情況做論述。
光降解在聚乙烯薄膜的實際使用有很多報導和研究,如黃身岐等在《可控光、生物降解塑料薄膜工業(yè)化生產及應用研究》中提到在晉江塘市塑料廠、泉州明強塑料廠、武漢徑河化工廠、龍巖紅碳山礦山機械廠等單位合作下,進行工業(yè)化生產,取得了明顯的環(huán)境效益、社會效益和經濟效益。據推廣應用反饋,降解購物袋,降解垃圾袋使用性能和降解性能良好。國內生產各種降解母粒的廠家也很多,總體而言技術發(fā)展較快??梢愿鶕蛻粜枰M行一定的定制。在添加母粒生產光降解薄膜過程中,對工藝變化影響少,對PE各種性能改變也少。但是,在實際管理機制依舊存在一些問題,研究其實際表現形式對具體問題進行集中分析。其一,生產成本較高,使得應用廣泛性受到不良影響。其二,由于具體管控措施和整合機制不符合標準,相較于標準化管理模型,傳統(tǒng)比較薄的薄膜在實際生產過程中容易破膜或者是斷頭,造成安全問題和穩(wěn)定性受到制約。其三,對降解的可控性無法準確掌握,實現管理效果的基礎上,維護控制水平。
在實際管理結構中,這些問題的存在使得光降解包裝薄膜的應用不是很廣泛,但是光降解和生物降解結合的使用頻率卻越來越多,光降解和無機填充改性的結合也越來越多,這兩點將直接在生物降解和無機填充改性中論述,實現管理標準和管理效果的全面優(yōu)化。
生物降解在地膜上的使用非常廣泛,如山東清田塑工有限公司、山東企鵝集團有限公司、白山喜豐塑料股份有限公司、新疆天業(yè)集團有限公司、浙江渤海衛(wèi)生用品有限公司等,江蘇淮安、浙江麗水、山東濟寧、新疆昌吉、新疆石河子、新疆博樂、河北平泉、湖北鐘祥、云南會澤、山東淄博、黑龍江哈爾濱等地區(qū)都開展了生物降解地膜應用。而地膜的厚度也較薄,因此生物降解材料在包裝薄膜的使用上,不存在技術問題。
市場越來越多的企業(yè)推廣生物降解母粒,如廣東金發(fā)科技,杭州鑫富藥業(yè),浙江海正生物材料,寧波天安生物材料,安慶和興化工,天津丹海,武漢華麗環(huán)保,肇慶市華芳降解塑料公司,比澳格(南京)環(huán)保材料有限公司,廣東上九生物降解塑料有限公司,在很多包裝企業(yè)得到廣泛應用。
主要利用鈦,鐵等金屬在對應狀態(tài)下起到光降解作用。以納米TiO2光催化劑,并用Fe^3+其摻雜改性,在室溫條件下,用于固相光催化降解聚乙烯包裝薄膜的研究.光催化劑加速了PE的失重,碳鏈的斷裂和光氧化腐蝕,在薄膜表面形成大量的坑洞,達到降解。
在生產實際中,對于改性無機填充料有兩種使用方法,其一,無機填充料和光降解劑混合改性后一起作為母料按照一定比例添加。其二,無機填充料和光降解母粒在吹膜過程中,自行調節(jié)比例添加。對薄膜橫向強度要求不同時,調節(jié)滑石粉的比例。光降解劑不制備成母料.這樣既能滿足薄膜的實用性又能最大程度地降低生產成本,也有利于可降解薄膜的推廣,減少白色污染。也有部分廠家將無機填充料和生物降解母粒一起使用。改性納米無機材料降解的優(yōu)點是降低了成本,對于吸水性也沒有影響,克服了生物降解的缺點,使得降解包裝薄膜的比例得以提高。
在市場中,我們能夠感受到越來越多的企業(yè)和科研投入降解聚乙烯包裝薄膜的應用中。有科學家發(fā)現某種蠟蛾幼蟲(Galleria mellonella)可以以較快的速度降解聚乙烯塑料薄膜,并產生乙二醇降解產物,這又是一個新的途徑。
[1]丁曉鋒,方尚勇,管蓉.蛋白質基可降解塑料薄膜的研究[J].2007年全國高分子學術論文報告會(中國成都),2007:646.
[2]孫伯平,趙偉,項素云等.可生物降解塑料[J].塑料科技,2014,2:36-41.