淀粉塑料發(fā)展趨勢(shì)

1、<p><b>　　淀粉塑料發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p><b>　　摘　要:</b></p><p>　　降解塑料發(fā)展迅速，經(jīng)歷了一段開發(fā)過程后，人們終于認(rèn)識(shí)到只有開發(fā)真正可降解的塑料才能對(duì)環(huán)境友好，造福人類。文中簡(jiǎn)述了目前國內(nèi)外淀粉塑料發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)各種淀粉塑料的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，指出了其發(fā)展前景將是十分廣闊的。</p>

2、;<p><b>　　正文：</b></p><p>　　塑料是應(yīng)用最廣泛的材料，1998年世界塑料產(chǎn)量約1.5億t，我國1999年的塑料制品產(chǎn)量預(yù)計(jì)在1 100～1 200萬t 之間［1］。如此龐大的難降解的“白色污染”物嚴(yán)重污染環(huán)境；另外石油資源越用越少，據(jù)報(bào)道全世界的石油只能用40年［2］，因而尋找新的對(duì)環(huán)境友好的塑料原料，發(fā)展非石油基聚合物迫在眉睫。70年代以來，歐美和

3、日本等國科學(xué)家提出了降解塑料概念，近30年來開發(fā)了一系列降解塑料產(chǎn)品，其中淀粉基塑料約占2/3。90年代后，經(jīng)過反復(fù)爭(zhēng)論和多年實(shí)踐，下面的問題已達(dá)成共識(shí)：</p><p>　　(1)淀粉作為開發(fā)具有生物降解性塑料的潛在優(yōu)勢(shì)在于：淀粉在各種環(huán)境中都具備完全的生物降解能力；塑料中的淀粉分子降解或灰化后，形成二氧化碳?xì)怏w，不對(duì)土壤或空氣產(chǎn)生毒害；采取適當(dāng)?shù)墓に囀沟矸蹮崴苄曰罂蛇_(dá)到用于制造塑料材料的機(jī)械性能；淀粉是可再

4、生資源，取之不絕，開拓淀粉的利用有利于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。</p><p>　　(2)80年代風(fēng)行一時(shí)的填充淀粉塑料(含淀粉量7%～30%)雖然發(fā)展到每年生產(chǎn)幾億千克，但由于不能完全降解，對(duì)解決污染意義不大。加上填充型淀粉塑料價(jià)格比傳統(tǒng)塑料高，回收又更不利，因而國外已將它定為淘汰型［3～6］。</p><p>　　(3)所謂降解塑料就必需在廢棄后能短期百分之百降解為無害物質(zhì)，如生成CO2和水，否

5、則就無推廣意義了。</p><p>　　1　國外淀粉塑料現(xiàn)狀</p><p>　　美國發(fā)展淀粉塑料不僅為解決白色污染，而且也希望減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴和節(jié)省石油，開辟玉米淀粉的應(yīng)用途徑。在美國每年玉米總產(chǎn)量高達(dá)數(shù)億t，大大超過國內(nèi)市場(chǎng)需求量，且玉米淀粉售價(jià)低，所以全國玉米種植者協(xié)會(huì)和國防部撥巨款資助淀粉塑料推廣應(yīng)用計(jì)劃［5，6］。</p><p>　　真正能完全降解的

6、塑料，目前有三類：</p><p>　　聚合型光降解塑料。如美國DOW化學(xué)公司、杜邦公司和聯(lián)合碳化物公司等生產(chǎn)的乙烯/一氧化碳共聚物、乙烯/乙烯基酮共聚物等。</p><p>　　聚合型生物降解塑料。利用發(fā)酵和合成方法制備，可分為生化合成和化學(xué)合成兩種，如聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚羥基丁、戊酸酯(PHBV)；脂肪族聚脂(Bionol)等，已制成洗發(fā)精瓶子、薄片、漁網(wǎng)及海軍專用

7、易拉罐［14～22］。</p><p>　　全淀粉塑料。含淀粉在90%以上，添加的其他組份也是能完全降解的，目前已有日本住友商事公司、美國Wamer-Lamber公司、意大利Ferrizz公司等宣稱研究成功含淀粉量在90%～100%的全淀粉塑料，在(1月～1年)完全生物降解而不留任何痕跡，無污染，可用于制造各種容器、瓶罐、薄膜和垃圾袋等［7～12］。</p><p>　　全淀粉塑料的生產(chǎn)原

8、理是使淀粉分子變構(gòu)而無序化，形成了具有熱塑性能的淀粉樹脂，因此又稱為熱塑性淀粉塑料。其成型加工可沿用傳統(tǒng)的塑料加工設(shè)備。人們預(yù)計(jì)，今后發(fā)展的重點(diǎn)應(yīng)是全淀粉熱塑性塑料［6～13］。</p><p>　　2　國內(nèi)淀粉塑料現(xiàn)狀</p><p>　　80年代初，光降解塑料由中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所等單位研究成功，在新疆等地試用，但因價(jià)格較同類塑料制品高；只能在光照下才能降解，受地理環(huán)境、氣候制約性

9、很大；且降解的準(zhǔn)確時(shí)控性難度大；埋地部分和進(jìn)入垃圾填埋系統(tǒng)不能降解等問題，故大面積推廣應(yīng)用受到一定限制［12］。</p><p>　　我國淀粉塑料首先由江西省科學(xué)院研究成功［13］，現(xiàn)在參予研究的高等學(xué)校、科研院所及企業(yè)有六十多家，生產(chǎn)廠家(或生產(chǎn)線)已有上百家，生產(chǎn)能力估計(jì)達(dá)50～60萬t，其中有十多家是從國外引進(jìn)的。</p><p>　　眾多產(chǎn)品問世后，政府及各方面大力支持，國家環(huán)保局

10、已公布了“降解塑料包裝制品”環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求、由輕工總會(huì)有關(guān)單位牽頭成立了“中國降解塑料研究會(huì)”，中央電視臺(tái)等各大傳媒也大力宣傳這一類新產(chǎn)品問世，且呼吁人們使用等等。似乎塑料污染難題只要大量生產(chǎn)就解決了，有些刊物甚至認(rèn)為我國在這方面處于國際領(lǐng)先水平，因而導(dǎo)致廠家一哄而上，且還有蔓延之勢(shì)［12，17～19］。</p><p>　　然而，我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，開發(fā)降解塑料雖然可能是解決現(xiàn)行塑料發(fā)展難題的途徑之一，

11、但是迄今為止，從綜合性能和成本考慮，所有的降解材料均無法取代現(xiàn)行塑料，有些品種如填充型淀粉塑料等根本不具備生命力。遺憾的是，我國目前已投產(chǎn)的絕大多數(shù)恰恰屬于這類品種。</p><p>　　(1)降解性能?？v觀國內(nèi)外有關(guān)降解塑料的文獻(xiàn)資料，尚未查到有一例報(bào)道填充型淀粉塑料能完全降解的。部分失重、裂成碎片、菌落生長(zhǎng)和力學(xué)性能降低等均不能說明產(chǎn)品消失了，其中的PE、PVC等均不可能降解而一直殘留于土壤中，日積月累當(dāng)然會(huì)

12、造成污染，因此國外將此類產(chǎn)品歸屬為淘汰型。</p><p>　　另外，就目前我國使用的降解塑料產(chǎn)品而言并沒有解決環(huán)境景觀污染問題，如鐵道上推廣的雙降解聚丙烯快餐盒丟棄鐵道兩旁也不會(huì)快速降解(一個(gè)月以內(nèi))，而且由于聚丙烯快餐盒單位重量比聚苯乙烯泡沫快餐盒高1～2倍，就垃圾量而言，聚丙烯快餐盒的廢棄量也高1～2倍，使用成本當(dāng)然也高了［12］。</p><p>　　因此，就“降解”而言，國內(nèi)目前

13、生產(chǎn)的降解塑料品種大多是無意義的。</p><p>　　(2)價(jià)格。國內(nèi)外普遍承認(rèn)，降解塑料比同類現(xiàn)行塑料產(chǎn)品的價(jià)格高15%以上，其中能完全降解的高4～8倍。據(jù)日本最新報(bào)道，生物降解塑料的目標(biāo)成本每千克為200日元(約合人民幣16元)，為聚乙烯的一倍，而降解和力學(xué)性能較好的PCL和淀粉共混塑料每千克為380日元(約合人民幣30元)［23，27］。而我國在鐵路上推廣的降解聚丙烯快餐盒比原用的聚苯乙烯泡沫快餐盒高50

14、%～80%。</p><p>　　至于農(nóng)地膜，目前現(xiàn)行塑料地膜已有多種超薄地膜，規(guī)格可薄至0.004～0.008 mm，因此每畝只需復(fù)蓋1～2 kg，而淀粉由于分子粒徑較大及有關(guān)工藝問題，所制成的地膜厚度一般在0.02 mm以上，每畝復(fù)蓋量比現(xiàn)行塑料膜多幾倍，故不僅其出廠價(jià)要高，且其使用成本也要高得多，難以為廣大農(nóng)民接受。</p><p>　　(3)使用性能。國內(nèi)外公布的各種品牌淀粉塑料力

15、學(xué)性能一般可以和同類應(yīng)用的現(xiàn)行塑料相比，但其使用性能往往不如人意，其主要缺點(diǎn)之一是凡含淀粉的降解塑料耐水性都不好，濕強(qiáng)度差，一遇水則力學(xué)性能大降，而耐水性恰恰是現(xiàn)行塑料在使用過程中表現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)；另外在不同行業(yè)使用時(shí)也產(chǎn)生不同問題，如在鐵道上推廣的光/生物降解聚丙烯快餐盒與現(xiàn)用聚苯乙烯泡沫餐盒相比，實(shí)用性較差，質(zhì)軟、熱裝食品易變形，且資源耗費(fèi)大，以每個(gè)餐盒計(jì)，重量比聚苯乙烯泡沫塑料餐盒重1～2倍。</p><p>　

16、　綜上所述，目前我國的降解塑料主要是淀粉填充型，并不具有大量推廣的能力，無法代替現(xiàn)行塑料。我們不應(yīng)走國外已走不通的老路。</p><p><b>　　3　展望</b></p><p>　　我們也應(yīng)看到，生物降解塑料的潛在市場(chǎng)是巨大的，目前適于使用降解塑料的包裝、農(nóng)用制品及一次性塑料用品約占塑料總產(chǎn)量的30%，全世界降解塑料市場(chǎng)估計(jì)為4 000萬t，我國則為300萬t，

17、因而大家都希望完全降解塑料盡快工業(yè)化生產(chǎn)。</p><p>　　國內(nèi)外眾多科學(xué)家仍在不斷努力，隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，現(xiàn)在已有多種完全降解的降解塑料問世，而且在進(jìn)一步完善，而國內(nèi)則研究甚少，有些還是空白，我們必須加強(qiáng)對(duì)真正完全降解的塑料研究。</p><p>　　阻礙它發(fā)展的首要問題是成本。就目前問世的完全降解塑料品種而言，成本降低可能性最大的要數(shù)全淀粉塑料，因?yàn)椴还苋绾危璧脑系矸凼强稍?/p>

18、生資源，其單位價(jià)格遠(yuǎn)比傳統(tǒng)塑料原料低，更不說與現(xiàn)在合成的可降解樹脂比了。</p><p>　　隨著產(chǎn)量遞增其成本也會(huì)下降，美國塑料協(xié)會(huì)1995年發(fā)表了一組有趣數(shù)字，隨著降解塑料的生產(chǎn)量遞增，其平均成本將大幅度下降，如表1。</p><p>　　隨著研究深入，全淀粉塑料與一般塑料價(jià)格相當(dāng)或略高是完全可能的［9，10，15］。</p><p>　　其次是性能問題，我們所

19、制備的樣品經(jīng)測(cè)試已達(dá)到同類應(yīng)用現(xiàn)行塑料的國家標(biāo)準(zhǔn)，其薄膜力學(xué)性能如下：密度1.15 g/ml，厚度0.4 mm，光澤度80%，拉伸強(qiáng)度7～10 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率180%，撕裂強(qiáng)度33 N/mm。</p><p>　　從我們及Ferrizz公司所制成的樣品看來，全淀粉熱塑性塑料在某些領(lǐng)域中已可能應(yīng)用，特別是一次性制品由于要求不高其價(jià)格可能下降，現(xiàn)正在進(jìn)一步測(cè)試及收集使用后各項(xiàng)有關(guān)數(shù)據(jù)，相信在不久的將來，真正完全生

20、物降解的全淀粉熱塑性塑料制品將在塑料應(yīng)用中占有一席之地，為清除塑料造成的污染和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，造福人類。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.國際塑料商情,1999(3)：20</p><p>　　2.中國物資報(bào),1997.1.21</p><p>　　3.Eur Chem,

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