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变性淀粉在可降解塑料中的应用

发布时间：2019-05-24 17:06 点击量：

一可降解塑料
1、可降解塑料的定义
可降解塑料是指在塑料加工生产过程中加入一定量的添加剂（如淀粉、改
性淀粉或其它纤维素、光敏剂、生物降解剂等），稳定性下降，较容易在自然
环境中降解的塑料。

2、可降解塑料的分类
可降解塑料一般分为四大类：
光降解塑料：在塑料中掺入光敏剂，在日照条件下塑料被逐渐分解。它是最早一代的可降解塑料，其主要的缺点是其降解随着光和气候条件变化较大，无法控制其降解时间。
生物降解塑料：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。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一个组成部分的高分子材料。其特点是贮存运输方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，不但可以用于农用地膜、包装袋，而且广泛用于医药领域。
光/生物降解塑料：指在塑料加工中加入光敏剂，有可在自然中被微生物分解而逐渐降解的一种塑料。
水降解塑料：指在塑料中添加吸水性物质，用完后弃于水中即能溶解掉，主要用于医药卫生用具方面（如医用手套），便于销毁和消毒处理。
3 、淀粉基塑料
目前，所提到的可降解塑料大部分为淀粉基塑料，淀粉基塑料根据其淀粉加入的比例可分为以下四种：
填充型淀粉塑料（生物破坏性塑料）：早在1973年，Griffin首次获得淀粉表面改性填充塑料的专利。到80年代，一些国家以Griffin的专利为背景，开发出淀粉填充型生物降解塑料。其制造工艺是在通用塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂，然后加工成型，淀粉含量不超过30%。填充型淀粉塑料技术成熟，生产工艺简单，且对现有加工设备稍加改进即可生产，因此目前国内可降解淀粉塑料产品大多为此类型。
天然淀粉分子中含有大量羟基使其分子内和分子间形成极强的氢键，分子
极性较大，而合成树脂的极性较小，为疏水性物质。因此必须对天然淀粉进行表面处理，以提高疏水性和其与高聚物的相容性。主要采用物理改性和化学改性两种方法。
光/生物双降解塑料：生物降解塑料在干旱或缺乏土壤等一些特殊区域难以降解，而光降解塑料被掩埋在土中时也不能形成降解，为此，美、日等国率先开发了一类既具光降解，又具生物降解性的光/生物双降解塑料，其淀粉含量为30%-60%。
共混型淀粉塑料：指淀粉与合成树脂或其他天然高分子共混而成的淀粉塑料，主要成分为淀粉(30%～60%)，其特点是淀粉含量高，部分产品可完全降解。
全淀粉型降解塑料：将淀粉分子变构为无序化，使其形成具有热塑性的淀粉树脂，再加入极少量的增塑剂等助剂，就是所谓的全淀粉塑料。其中淀粉含量在90%以上，而加入的少量其他物质也是无毒且可以完全降解的，所以全淀粉是真正的完全降解塑料。

二我国目前塑料用量
随着国民经济的增长和人民生活水平的提高以及人民需求量的增大，塑料的产量成爆发式增长，现如今，我国塑料年产量为300万吨，消费量在600万吨以上，全世界塑料年产量在1亿吨以上。如果按每年15％的塑料废弃量计算，中国的年塑料废弃量在100万吨以上，废弃塑料在垃圾中的比例占到40％，这样大量的废弃塑料作为垃圾被埋在地下，无疑给本来就缺乏的可耕种土地带来更大的压力。
1、塑料购物袋
随着人民生活水平的提高，塑料购物袋遍布大街小巷的每一个角落，菜
市场、生活超市、便利店、餐饮等场所更是塑料购物袋的集散中心，塑料购物
袋在为人民生活带来了便利的同时，也为环境增加了负担。2008年6月1日，"限塑令"实行以后，全国主要零售场所的塑料袋用量明显减少，据统计，年减少量240亿个，累计减少塑料消耗80万吨。“限塑令”虽然已经颁布实施了五年多，但在菜市场、农贸市场里却根本就行不通，无论是在菜市场里面，还是外面的流动摊贩，无一例外他们都在使用塑料袋，而且是免费的。据2012年底统计，我国每年消耗的购物袋用量在40万吨-60万吨，降解塑料袋的用量不足5%。国内生产的降解塑料主要方向为出口。《2011年中国生物降解塑料市场分析及投资趋势研究报告》显示，目前欧洲和美国等地生物降解塑料消费量已超过300万吨，但目前全球生物可降解塑料的产能仅80万吨，全球市场对生物降解塑料的需求缺口巨大。
2、地膜
农膜(地膜和棚膜的统称)，是继化肥、农药之后的第三大农业生产资料，它的应用给我国农业带来了一场革命，对增产粮食和丰富人们的菜篮子作出了重要的贡献。由于地膜增产效果明显，近几年地膜覆盖技术在我国农业生产中迅速普及，目前我国每年地膜投入量约为120万吨，地膜覆盖面积超过2亿亩，涉及棉花、玉米、花生、大蒜等40多种农作物，其覆盖面积和用量均列世界第一位，并呈逐年递增趋势。与此同时，随着地膜的大面积推广应用，其所带来的“白色污染”问题也越来越严重，并引起了社会各界的广泛关注。
　　中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员严昌荣说，农田地膜大规模应用，带来的污染问题十分严重，如不加以解决，就无法进行正常的农业生产。
地膜多年使用后，残膜在土壤中不断累积，破坏了土壤结构，造成了环境污染，至使作物减产最高可达到15％～30％。对于废弃地膜造成污染可能的解决方案有二个：一是回收；二是可控降解。回收是最好的解决办法。但是，由于我国地膜用量和覆盖面积大，厚度太薄，回收起来异常困难，在经济上得不偿失。解决废弃地膜污染土地的唯一办法就是走可控降解之路，推广应用可降解地膜，这也是今后我国地膜产业的发展方向。
3、工程塑料
工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
随着我国国民经济，以及汽车、电子和建筑等行业的迅速发展，国内工程
塑料行业进入高速发展时期，成为全球工程塑料需求增长最快的国家。
据《2013-2017年中国工程塑料行业产销需求与投资预测分析报告》数据显示，2010年，我国工程塑料消费量达244.3万吨，同比增长11%，是全球需求增长最快的国家；2011年我国工程塑料消费量为272万吨，同比增长11.34%。预计到2013年我国工程塑料消费量将达到337万吨，2015年达到417万吨。经业内人士分析指出，国内工程塑料行业的市场潜力非常巨大。一方面，仅从家电行业来看，今后仅以冰箱、冷柜、洗衣机、空调及各类小家电产品每年的工程塑料需求量将达60万吨左右。另一方面，用于通信基础设施建设以及铁路、公路建设等方面的工程塑料用量也十分惊人，预计今后数年内总需求量将达到450万吨以上。
事实上，作为当今世界塑料工业中增长速度最快的领域，工程塑料不仅对支柱产业和现代高新技术产业起着支撑作用，同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。有关专家预计，未来5年，通用塑料工程化、工程塑料高性能化和低成本化，将成为发展的主要趋势。
目前，我国生产降解塑料的企业有200多家，生产降解塑料的原料年产能在15万吨左右，预计在“十二五”期间生物降解材料的产能预计会超过50万吨，按照填充型淀粉塑料，最低淀粉用量为30%计算，则需要淀粉15万吨。
随着人民生活水平的提高及环境污染问题的日益严重，人们保护环境意识的增强，可降解塑料的用量会逐渐提高，按照我国目前每年40-60万吨购物袋和120万吨农膜消费量计算，每年需塑料160-180万吨，按照填充型淀粉塑料淀粉用量30%计算，则需要淀粉48-54万吨。

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