可降解塑料研究十篇
时间：2023-12-25 17:35:56
可降解塑料研究篇1
关键词：可降解塑料；发展现状；环保；可持续发展；发展前景
塑料因其质量轻巧、取材容易、化学稳定性好、价格低廉以及用途广泛等优点与木材、水泥、钢铁并列为四大支柱材料，其用途已渗透至国民经济和人们日常生活的各个方面。近年来塑料工业发展迅猛，随着人民生活水平的提高，塑料用量也在迅猛增加，但因废弃塑料难于降解，由其引发的“白色污染”问题也越来越引起社会各界的广泛关注。另据有关环保人士称，我国仅包装用塑料每年用量已超过400万吨，每年仅涉及日常生活的消费快餐盒达60亿只，方便面碗50亿只，我国仅包装垃圾将以每年3％～5％的速度增长。由此可以看出，我国由此引发的环境问题将更加突出。因此，大力发展和推广可降解塑料制品对于环保节能和可持续发展将具有重大的现实意义。
一、可降解塑料的定义及其特点
可降解塑料是指在特定环境下，其化学结构发生变化，并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的材料。通过光或微生物，将塑料高分子链切碎为小分子，并最终转化为水和二氧化碳的过程，成为塑料的降解过程。按照降解机理分类，可降解塑料可分为光降解塑料、生物降解塑料和光、生物降解塑料。
可降解塑料的优点：(1)材料天然，无毒性，透气性能好；(2)任何废弃物处理方式对其进行处理(例如：焚化、掩埋、堆肥等)，均不会对环境造成污染；(3)具有同以石油为基质的传统塑料材料的物理性能及使用方法，可以取代传统塑料材料；(4)可降解塑料丢弃后，经堆肥或掩埋处理可由微生物完全降解。
二、可降解塑料的研究发展现状及存在的问题
随着环境保护的全球化，世界各国对可降解塑料的研究均已成为其研究的热点之一。各国以光降解和生物降解机理为基础，进行了大量的基础研究，欧美、日韩等发达国家对生物可降解塑料的研究开发提供了大量的资金支持。欧美许多公司在生物降解包装材料的开发方面取得了显著的成绩，其产品已广泛应用于食品包装行业。英国超市已大量推广使用淀粉系列、聚乳酸系列可生物降解购物袋及食品包装袋，每年消费已达260亿个以上。
我国可降解塑料的研究始于20世纪70年代中期，起初研究的是光降解塑料，随后又开发出了生物降解塑料，之后又研究开发了光一生物双降解塑料。光降解塑料的研究最早，已有将近30年的历史，技术较为成熟，其产品广泛应用于农业以及包装方面。光降解塑料可分为合成型光降解塑料和添加型光降解塑料，合成型光降解塑料主要包括烯烃、一氧化碳以及烯酮单体的共聚物。添加型光降解塑料是通过添加光敏剂或光分解剂促进聚合物加快光降解，添加剂有羰基甲基酮类，金属化合物，含芳烃环结构物、过氧化物、卤化物和颜料等。生物降解塑料包括聚酯和多糖两大类，如淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳素、木质素等天然物质都可被微生物完全降解。聚乳酸制品是典型的合成高分子生物降解塑料，其降解产物为水和二氧化碳，不会对环境造成二次污染，产品已在农业、食品、服装加工、医疗卫生等行业广泛应用。光一生物降解塑料兼具光降解塑料和生物降解塑料的优点，是一种理性的可降解塑料，我国研制开发的可降解地膜已基本达到了各方面的技术要求，并正在开发更广泛的应用领域。
目前，国内使用最多的可降解塑料是传统的塑料用品，如包装品、一次性用品等。目前国内已大力实施沙漠化治理、荒山绿化、固土工程等，一次性塑料用品的用量将大大提高，这对可降解塑料的生产是个良好的机遇。其发展也将广泛渗透至文具、玩具、日常用品、管道用品、医疗卫生等方面。尽管国家意志大力推广可降解塑料产品，但可降解塑料在市场上仍不多见，市场占有率低。这主要是国内可降解塑料技术还较不成熟，大部分成果处于推广示范阶段，许多从事可降解塑料的公司企业停产倒闭，大规模生产的阶段还未到来；另外国内缺乏相应的标准，造成有些厂家生产出的可降解塑料质量不稳定，阻碍了可降解产品的推广以及新技术的开发。除此之外，可降解塑料制品价格较传统塑料高，为一些使用塑料制品的商家提供窃机，也给假冒伪劣留有生存空间。
三、我国今后可降解塑料发展的方向
尽管目前可降解塑料在塑料制品中市场占有率不高，但因其独特的可降解，对环境无污染或无二次污染的性能，其发展前景甚为广阔，与此对应的科技研究以及生产应用研究仍在大力展开。
可降解塑料主要应用于短期以及一次性的包装材料，如垃圾袋、购物袋、食品包装袋、快餐餐具、医疗卫生用品、农业用品等，这些领域以后也将是可降解塑料应用和推广的重点。
在降解塑料已取得成就的基础上，究其发展趋势，一下几个方面值得更加深入的研究和探讨：用纤维素、淀粉、甲壳素、木质素等天然高分子材料制取生物降解塑料，改良天然高分子材料的技术及产品功能；利用技术成熟的精细化工合成技术合成生物降解塑料，利用现代生物技术结合绿色及天然材料和成天然可降解材料；研究可降解塑料的微生物培养，通过现有方法寻找可合成塑料的微生物，以及可降解塑料的微生物，在生物方面提高可降解塑料的生产性；对可降解塑料改性提高其应用性能也将是以后值得研究的一个重要方面。
可降解塑料研究篇2
【关键词】 可生物降解 泡沫塑料
目前，塑料制品的广泛使用在带给人们生活便利的同时，也给人类赖以生存的环境造成了日益严重的污染，其中，泡沫塑料制品所占比例较为突出。如果采用可生物降解材料生产泡沫塑料，在微生物或生物酶的作用下可使制品降解成为“零污染”的二氧化碳和水，即可解决困扰全球的环境污染问题。
可生物降解泡沫塑料的研究主要集中于淀粉类泡沫塑料、纤维素泡沫塑料，以及可生物降解聚酯泡沫塑料，其中，可生物降解聚酯泡沫塑料是研究较为深入的一类。
1 淀粉类泡沫塑料
淀粉是一种来源广泛的可再生资源，价格低廉，但是淀粉结晶性强，加工成型困难，产品的力学性能也较差，而且淀粉是亲水性的，纯淀粉制品对环境湿度的要求较高，因此一般要对淀粉进行改性，以满足应用要求。近年来，在对淀粉进行改性的基础上，淀粉类泡沫塑料大致可以分为淀粉泡沫塑料和淀粉类复合泡沫塑料两大类。
淀粉泡沫塑料：主要包括天然淀粉泡沫塑料和变性淀粉泡沫塑料。天然淀粉主要是小麦淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉等，含有不同比例的支链和直链结构。变性淀粉主要是醚化淀粉、酯化淀粉、接枝共聚改性淀粉等。普通淀粉泡沫塑料多为开孔结构，泡孔不均匀，泡体易脆；高直链淀粉泡沫塑料多是闭孔结构，泡孔小而均匀，脆性降低。由乙酸酯淀粉制得的泡沫塑料，耐水、表面光滑，压缩强度、密度均高于聚苯乙烯泡沫塑料，但弹性稍差，加工时易发生部分降解。而由聚乙烯醇和高直链玉米淀粉制备的泡沫塑料在性能上已可取代聚苯乙烯泡沫塑料。
淀粉类复合泡沫塑料：指将淀粉与可生物降解的聚合物共混，制备的泡沫塑料。常用的聚合物有天然聚合物（纤维素等）、可生物降解聚合物（聚酯等）、以及可与淀粉反应的聚合物。体系中常添加纤维以使泡沫塑料具有较高强度，尤其是在温度较低及湿度较高时作用比较明显，纤维搭建的网络结构在淀粉因湿度降低变脆时，起到“桥梁”的作用，连接断裂面；当湿度较高时，增加制品强度。将淀粉与聚乙烯醇共混烘焙制备所得的泡沫塑料，当湿度较低时，醇解度低的聚乙烯醇对泡沫塑料强度的提高较大，湿度较高时，则是醇解度高的较大。同时，泡沫塑料的弯曲强度随聚乙烯醇分子量的增加而提高。
2 纤维素泡沫塑料
纤维素是植物细胞壁的主要成分，是地球上最丰富的可再生资源之一。据估计，总量约达26×1010t。由纤维素制成的发泡制品既不污染环境，其制备技术也比较简单，且制品防震性能较好。
纤维素泡沫材料的发泡方法可分为两种，一是化学发泡法，二是水蒸气发泡法。化学发泡法是常规方法，发泡时，将原料制浆、入模，随着温度的不断上升，发泡剂分解、产生气体，在浆料中其他助剂的共同作用下形成稳定而均匀的泡体。但是若选用的化学发泡剂不当，会在生产或后处理过程中产生污染。水蒸气发泡方法不使用化学发泡剂，对环境无污染，但其生产设备复杂，成本较高，发泡工艺难以控制。广东工业大学研究提出了纸浆低温发泡方法，并发现发泡剂的含量直接影响泡沫制品的拉伸强度。还有研究人员将植物秸秆粉碎，与粘接剂混合后，经过发泡等一系列工艺流程，制备得到泡沫包装材料。
木质素是纤维素之外另一来源丰富的天然高分子。除了可降解的特性之外，它还有合成高分子具有的热塑性等特性，因此在工业生产中应用广泛。但木质素结构复杂，难以用明确的分子式表示，使其在泡沫材料的应用上有一定的困难，目前仅是作为泡沫材料的添加剂使用，尚未见到以木质素为原料制备泡沫材料的相关报道。
3 可生物降解聚酯泡沫塑料
目前，可生物降解聚酯材料通过乳液冷冻干燥、相分离等方法，可制得具有开孔结构，规模较小的泡沫材料，主要用于药物缓释控制和组织工程。但若将其大规模应用于生产和生活中，上述方法是行不通的，只有通过成熟的物理发泡或化学发泡方法实现。
聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是用于可生物降解聚酯泡沫塑料研究的主要基体材料。
聚乳酸由乳酸经化学合成得到，而乳酸是植物中提取的淀粉经过酶的分解生成葡萄糖，再经过乳酸菌发酵而生成的。因此，聚乳酸有很好的生物相容性和生物可吸收性，是一种重要的可生物降解材料，广泛应用于医疗行业，尤其是药物缓释体系。但是，聚乳酸一般分子量分布宽、强度低、易脆、抗冲击性差，并且热变形温度较低，热稳定性较差，在加工时易发生热降解，从而使分子量下降。同时，原料乳酸价格以及聚合工艺导致聚乳酸有较高的生产成本，使其价格也比较高。上述因素均限制了聚乳酸的广泛应用。
聚乳酸泡沫塑料的制备研究尚处于起步阶段，有研究表明可将物理发泡剂加入到粒径较小的聚乳酸粒子中，再进行发泡，但是这一方法加工困难，不适宜大规模推广应用。也可将物理发泡剂和化学发泡剂同时混入聚乳酸中，采用直接挤出工艺制备，但得到的泡沫塑料易脆，耐冲击性能较差。此外，可采用添加扩链剂或过氧化物的方法对聚乳酸进行改性，再进行发泡，但通过这两种方法制得的泡沫产品结构不均匀。
和聚乳酸一样，聚己内酯也是脂肪族聚酯，其合成主要是通过己内酯单体的开环聚合或配位聚合制得。聚己内酯有较好的药物通透性，同样在医学领域应用广泛。在力学性能方面，聚己内酯和聚乙烯的力学性能相当，但其玻璃化转变温度和熔点较低，因此聚己内酯不能单独用于制备塑料制品，需要和其他高分子材料混合使用或进行改性处理。
聚己内酯泡沫塑料的制备可通过常规的物理或化学发泡方法实现。利用辐射交联技术对PCL改性后制备的泡沫塑料，其密度最小可达79Kg/cm3，但材料力学性能下降较多；也可以使用过氧化物，如过氧化苯甲酰，对PCL进行交联改性后，通过化学发泡方法制备泡沫材料，得到的泡沫塑料密度为0.04～0.30g/cm3，并且泡沫塑料性能受泡孔密度、泡孔壁厚度的影响明显，但一定尺寸范围内的泡孔大小对泡沫材料的压缩性能影响较小[1]。同时，为了降低因PCL的高价格带来的高成本，可将无机填料加入到发泡体系中，使用辐射交联或过氧化物交联技术制备PCL泡沫塑料。
聚丁二酸丁二醇酯是综合性能较优异的一类可生物降解脂肪族聚酯材料，由1，4-丁二醇和1，4-丁二酸缩聚得到，各项物理性能与聚丙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯相近，广泛应用于包装领域。但是PBS的熔体强度低，难以发泡，将PBS应用于泡沫塑料领域尚未工业化生产。
相比于聚乳酸和聚己内酯，关于聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料的研究更为深入。采用辐射交联、过氧化物交联、紫外光交联等多种交联方法对PBS进行改性，可以提高材料熔体强度，改善其在熔融状态下因熔体强度低导致的串泡、泡孔塌陷和气泡过大等问题，同时辅以其他改性方法，进而制备泡沫塑料。
辐射交联：辐射可以在PBS中有效引入交联结构，提高熔体强度，采用化学发泡方法进行泡沫塑料的制备，发现泡孔直径随熔体强度的增加而降低，并且随着发泡剂含量的增加，泡孔直径增大，相应的泡孔密度降低。同时，多官能团单体、无机材料、玻璃纤维的添加对PBS辐射交联效果均具有正面的影响。在这些体系中，材料的机械性能和热稳定性提高，并且交联没有破坏材料的可生物降解性，材料仍然是可降解的。但是，这些研究未能进一步研究材料发泡性能的变化。也可将PBS和PCL共混进行辐射处理，熔体强度的提高有效改善了材料的发泡性能，并且随着辐射剂量的升高，泡孔直径减小，因此可以通过控制辐射剂量来调节发泡后的泡孔结构。但是，辐射处理过程的操作和维护技术复杂，运行中安全防护要求高，对形状不规则的制品及厚制品实现均匀交联难度高，而且投资较大，因此目前尚未大规模应用。
过氧化物交联：常用过氧化二异丙苯（DCP）作为交联剂，DCP在一定温度下产生活性基团，使PBS产生交联结构，并且随DCP含量的增加，交联程度提高，材料拉伸性能提高。DCP也可使PBS的共聚物-聚己二酸/丁二酸-丁二酯实现有效交联，并采用化学发泡方法制备得到泡沫塑料制品[2]。研究表明，添加3份DCP，可得到具有闭孔结构、高发泡倍率（密度为0.05g/cm3）的泡沫塑料。同时，体系中添加无机粉体，可使泡孔结构在生长过程中稳定下来，制备得到泡沫密度低于0.05g/cm3的泡沫塑料。然而，过氧化物在使材料产生交联的同时，也易导致材料降解，从而降低材料性能，并且在反应过程中需控制温度，防止焦化现象出现影响产品质量或损坏设备，这些缺点均限制了过氧化物的应用范围。
紫外光交联：在光引发剂、交联剂的作用下，通过紫外光辐照，可使PBS交联，并且控制交联度。交联提高了材料的熔体弹性和熔体强度，通过化学发泡方法，可制备得到泡孔细密均匀的泡沫塑料。其中，合适的交联度是制备PBS泡沫塑料的重要因素，交联度过低，熔体强度得不到有效提高，交联度过高，发泡过程中又容易限制气泡生长，因此，需将其控制在适当的范围内。同时，在PBS主链上引入柔性链段，合成聚酯聚醚嵌段共聚物，同样采用紫外交联方法，可实现共聚物的交联，并且嵌段共聚物自身发泡性能优于均聚物的发泡性能，交联也使共聚物的发泡性能得到进一步提高。在常规的发泡方法之外，采用新型微胶囊发泡剂进行发泡也可以得到泡沫塑料。
4 结语
可生物降解泡沫塑料的原料可以从天然植物中提取，或者通过化合物加工得到，具有环保、完全可降解的特点，是地球上宝贵的资源，也代表了泡沫塑料的发展方向。世界各国都加快了对可生物降解泡沫塑料的研究，我国也积极利用现有技术手段和资源进行深层次的开发，希望在不久的将来，能够突破发展瓶颈，实现从实验室研究阶段进入大批量的产业化生产。
参考文献：
可降解塑料研究篇3
【关键词】邻苯二甲酸酯类；环境危害；治理
近年来，随着塑料制品的生产、使用和废弃，作为主要增塑剂的邻苯二甲酸酯类（phthalates）已愈来愈多地进入到环境中。目前邻苯二甲酸酯（PAEs）是世界上生产量大，应用面广的人工合成有机化合物，它广泛应用于塑料工业。根据塑料制品的不同需要，增塑剂的加入量也随之变化，增塑剂作为塑料制品里面的第二大原料，添加量约占塑料制品的20%-50%。随着塑料工业的迅速发展和塑料制品的广泛应用，这类污染物已大量进入环境，在环境中无所不在，普遍存在于土壤、底泥、水体、生物、空气及大气降尘物等环境样品中，已成为全球普遍存在的污染物之一。商品化使用的邻苯二甲酸酯约有14种，最常用的是邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸异辛酯（DEHP）。另有少量邻苯二甲酸酯用于农药、涂料、香料和化妆品的生产。研究邻苯二甲酸酯的环境激素行为、对此类污染物的分析、检测和污染治理技术已经引起了科研工作者的广泛关注。
1 邻苯二甲酸酯类（PAEs）的基本性质与危害
1.1 邻苯二甲酸酯类（PAEs）的理化性质
邻苯二甲酸酯类（PAEs）是梭酸衍生物中酯的一类，由苯二甲酸酐与相应的醇经酯化反应合成。PAEs的化学结构是由一个刚性平面基环和两个可塑的线性脂肪链组成。邻苯二甲酸酯类是一种低毒物质，对AMEs试验呈阴性反应。其沸点高、不易挥发、蒸汽压低、空气中浓度不高，不容易引起工业中毒。正是因为这一特性人们一直忽视了它的污染特性而大量地使用。
1.2 邻苯二甲酸酯类（PAEs）的危害和污染状况
邻苯甲酸酯是环境激素类物质。这类物质进入人体后，与相应的激素受体结合，干扰血液中激素的正常水平的维持，从而影响人的生殖、发育和行为。长期接触环境激素可对人体造成慢性危害，主要表现为对人和动物的生殖毒性。邻苯二甲酸酯类含较弱的雌性荷尔蒙活性成分，在人和动物体内起着类似雌性激素的作用，可导致分泌紊乱、生殖机能失常等。邻苯二甲酸酯对人体健康的影响是一个慢性的过程，可通过胎盘和授乳产生跨代影响。邻苯二甲酸二丁酯（DBP）可能促进女性生殖肿瘤细胞增殖作用。而邻苯二甲酸二异辛酯（DEHP）具有潜在的致癌性。目前主要通过动物试验对其毒性进行研究。
邻苯二甲酸酯类最主要用于聚氯乙烯塑料的增塑剂，在建筑、汽车、医疗器具、家用产品、衣服、玩具、塑料包装纸、饮料容器、金属罐衬里等中DBP和DEHP用得较多。DBP还用于涂料、粘合剂、印刷油墨、安全玻璃、玻璃纸、染料、杀虫剂的制造。也用于香料溶剂和多种树脂的主要增塑剂。DEHP对氯乙烯、硝化纤维素、甲基丙烯酸、氯化橡胶有良好的相溶性，特别用于塑料增塑。在以上产品生产和使用过程中PAEs均可进入环境中。
邻苯二甲酸酯类侵入人体的途径有呼吸道吸入、皮肤吸收、消化道吸收和输血、肾脏透析时候从静脉侵入人体。人类接触的最大来源可能来自食物，一个人每日从饮食摄入的邻苯二甲酸酯类平均量估计为0.1-1.6毫克。我国水中优先控制污染物名单中就有邻苯二甲酸二乙酯（DEP），邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二异辛酯（DEHP）。
2 邻苯二甲酸酯类（PAEs）的分析检测方法
常用邻苯二甲酸酯的分析检测方法有气相色谱法、液相色谱法，最近又见关于荧光法检测PAEs的报道。气相色谱法的特点是高效、快速和灵敏，应用相当广泛和普遍。气相色谱可与SPE或SPME联用。但对于挥发性差的化合物，在高温汽化过程中易分解，易改变原有结构和性质的可用液相色谱。鉴于邻苯二甲酸酯类沸点高不易挥发，有弱极性，常温下蒸气压很低，难溶于水等特点，也适用于液相色谱进行分析检测，常见检测的报道多为气相色谱法。
2.1 邻苯二甲酸酯类（PAEs）的污染治理研究
2.1.1 生物降解法
邻苯二甲酸酯类（PAEs）的治理可采用生物化学处理法，即生物降解法。生物降解法是影响邻苯二甲酸酯类在增塑剂环境中行为的主要途径，是该类物质在自然界中矿化的主要过程。生物降解从种类分为好氧处理和厌氧处理两种方法，在好氧和厌氧环境中PAEs均能够被多种细菌利用，分解速度和分子烷基链长度有关。其中活性污泥法是处理废水最常见的生物降解法，是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的好氧生物处理法，处理关键在于具有足够数量和性能良好的污泥氧化分解细菌和原生动物。从应用领域角度，生物降解法主要应用于湖泊沉积物、沼泽、淹水土壤、垃圾填埋场等环境。
2.1.2 吸附法
废水中难于降解的有机污染物在采用活性炭处理后，不但能吸附降解还能脱色脱臭。所以，吸附法在有机污染物水污染中被广泛使用。其中王伯光等研究的粒状活性炭和活性炭纤维对饮用水中微量邻苯二甲酸酯类（PAEs）的除去效率，取得了理想的效果。
2.1.3 光解法
邻苯二甲酸酯类（PAEs）在自然环境中的光解是通过吸收太阳光中290-400nm的紫外光而发生的分解过程，过程非常的缓慢，PAEs的光解有两种方式：直接光解和间接光解。其中直接光解是指直接吸收紫外光，然后进行降解。间接光解是指其他物质吸收紫外光，形成活性基团然后再与PAEs反应。由于自然条件下邻苯二甲酸酯类增塑剂光解有一定的局限性，一般治理研究上采用引入光化学氧化和光催化氧化机制来促进这类污染物的降解。从应用领域上，光解主要应用于空气中和水体表面微生物富集污染。
2.2 研究的目的和意义
邻苯二甲酸酯类（PAEs）是一种不可缺少的塑料改性添加剂，用于增大塑料的可塑性和提高塑料的强度，在我国的用量大，使用范围广和接触人口多，所以研究PAEs对环境生态系统和人身健康的影响具有特殊重要的意义[15]。近年来，我国学者对PAEs的分析测定及环境行为进行了大量的研究工作，表明我国部分地区PAEs污染已经非常严重，对环境生态系统的影响不容忽视，所以在广泛监测的基础上，对PAEs在环境中迁移、转化与归宿等问题进行深入研究具有积极的意义[16]。
【参考文献】
[1]金朝晖，黄国兰，等.水中邻苯二甲酸酯类化合物的预富集[J].环境科学，1998，19（1）：30-33.
[2]戴树桂，张东梅，等.环境水样中邻苯二甲酸酯固相膜萃取富集方法[J].中国环境科学，2000，20（2）：146-149.
[3]莫测辉，蔡全英，等.我国城市污泥中邻苯二甲酸酯的研究[J].中国学2001，21 （4）：362-366.
可降解塑料研究篇4
姚佳韵刚刚读完小学四年级，父母就带她移民加拿大了。
刚到国外，一切都是陌生的，姚佳韵很不习惯。幸好，她喜欢科学，科学成了她最好的伙伴。上高中时，一次，学校组织环保野营活动，主题是“关于垃圾的分类处理”。姚佳韵来到垃圾中转站，只见成堆的塑料垃圾映入眼帘，感到很震惊。她问垃圾中转站的工作人员：“这些塑料垃圾是如何销毁的？”工作人员叹息道：“无法彻底销毁，如果焚烧会产生大量有毒有害的物质，对环境污染非常严重。这些塑料垃圾只能填埋，不过这样可能5 000年都不会被降解。”
现在的科学技术如此发达，竟然还处理不了这些塑料垃圾，姚佳韵震惊了。“一定会有办法处理这些塑料垃圾的！”姚佳相信。因为对科学的热爱与信心，姚佳韵心中有了坚定的信念，她决心去研究降解塑料垃圾的方法。
得知她的想法后，很多人对姚佳韵说：“科学家都解决不了的问题，你一个小女孩能做什么呢？”对于这些冷言冷语，她毫不理会。在以后的日子里，她每天都在电脑上阅读科学论文，寻找可能的突破点，并用塑料垃圾进行一次又一次的实验。最终，她将目标锁定在细菌上，利用细菌善于分解的特点，培养能分解垃圾的细菌。
作研究需要设备和大量的资金，这不是姚佳韵所能解决的。无奈之下，她向哥伦比亚大学的林赛博士求助。出乎意料的是，林赛博士被她敢于挑战的精神打动了，让她加入了他的实验室。虽然有了林赛博士的帮助，但研究的过程依然困难重重。此后，她继续进行了一次次实验，针对所有可能出现的情况进行筛选、分析。为了这项研究，她的课余时间几乎全部是在实验室度过的。
就这样，在经历了无数次失败后，姚佳韵最终从土壤和废水中收集了几种细菌，把它们培养成了塑料垃圾的完美吞噬者。这些细菌降解塑料后，不会留下污染物。
一个普通的高中生，突破了自我，完成了一项科学研究。最关键的是，这些细菌完全降解一千克塑料垃圾仅仅需要几周时间。这是一个前所未有的突破。实验结果一公布，她便被所在地区的环保机构注意。同时，这项研究顺利帮她拿到“加拿大生化科技挑战赛冠军”。因为这项研究，她更是收到了全球最大的演讲舞台TED的邀约。
可降解塑料研究篇5
食盐在人们日常饮食中不可或缺。这“微塑料”从何而来？怎么会进入食盐之中？吃了这样的食盐对身体有什么危害？
“微塑料”顾名思义，是指微小的塑料颗粒，可能小到几微米甚至更小。这些塑料微型颗粒均来源于人类的活动，最重要的是丢弃到自然界的塑料制品。这些废弃的塑料在自然环境中会慢慢降解，从大块塑料慢慢降解成小块，以至于成为“微塑料”，最终有可能十分缓慢地降解为无害的自然元素。
那些细小的微塑料，很容易被海洋中的各种浮游生物以及鱼类吞下，然后进入食物链，一级一级地进入各种鱼虾以至于巨型鲸鱼体内。2015年的《环境与健康展望》杂志上展示了一条双带鱼，在它的体内找到了17颗“微塑料”。如果人类吃了这些鱼虾，那些没有完全降解的“微塑料”就会进入人体之中。
人们曾经关注“微塑料”可能对海产品的质量和安全产生影响，进而影响食用者的健康；而食盐中发现“微塑料”则为我们敲响了另一个警钟：微塑料颗粒可能随着食盐直接被人们吃进体内。无论国家发达与不发达，这已是全世界共同面临的问题。
“微塑料”这个概念，2004年才被英国的理查德・汤姆森教授提出。“微塑料”在自然界到底以什么样的方式循环、以什么样的途径进入食物链、对人类健康有什么样的影响……目前没有答案，用汤姆森教授的话说，“问题多于答案”。2014年，美国环保署邀请相关领域的世界级顶尖专家开会研讨这个问题，依然是提出了许多问题，却无法给出答案。专家认为还缺乏更深入的研究，今后需要更多地加强这方面的深入研究。
面对食盐里含有“微塑料”的问题，中国盐业协会权威人士已经出面表示，中国食盐的安全性是有保障的，如果环境受到污染，在盐的生产加工过程中，已经最大程度地把污染物剔除去掉了。尽管回答不那么具体，没有具体指标数字如何，但也足以安定人心。
盐业协会权威人士称，目前还不清楚华东师大研究团队是用何种方法检测出的塑料微粒，塑料微粒粒径范围是多少，还需要了解相关检测设备和检测手段，看看检测方法、标准是否与国际接轨。但从近些年食盐的历史来看，还没有关于塑料微粒引发疾病以及威胁健康的报告。
可降解塑料研究篇6
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有机稀土稳定剂在PVC塑料建材中的应用进展
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分散剂及复合介质对石蜡-聚苯乙烯微球合成的影响
三层PE防腐管建功国家重点工程
注拉吹成型对共聚聚丙烯的结晶结构及力学性能的影响
哈克转矩流变仪在PVC配方研究中的应用
轴承用高强耐磨尼龙专用料
高阻隔聚酯专用料研制成功
聚氯乙烯内挤压挤出模具的设计
可降解塑料研究篇7
关键词：聚乳酸 共聚物 降解
随着科学的进步，社会的发展，越来越多的高分子聚合物出现在人们日常生活中，俨然已经成为人们必不可少的生活用品，与人们的日常生活密切相关，如塑料口袋、汽车轮胎以及一些复合纤维。高分子聚合物的应用，的确给人们带来了很多方便，与此同时，它也带来了一些问题，因为它们都属于有机物，所以在使用以后的善后处理工作就显得不那么容易。
首先，它不能燃烧，因为不论是塑料还是轮胎，它们在燃烧的时候会造成很大的污染，伴随着燃烧不充分的一氧化碳排到空气，对人体的伤害很大，对自然的破坏也很大；其次，不能掩埋，由于其特殊的高分子聚合物性质，注定了它的高含碳量，而碳的稳定性极强，因此，也不能对其进行掩埋。由于它们的不可降解性，给人们对其善后处理带来了考验，处理成本高，处理不好会产生很多白色垃圾，造成严重的污染。由于我们的日常生活出行已经离不开这些聚合物，因此，开发一种新的可降解的高分子聚合物取代这些不可降解的聚合物势在必行，在全球提倡净化空气，保护环境的大潮流下，聚乳酸（PLA）应运而生。聚乳酸是由谷物的发酵，产生的乳酸（LA）为原料聚合而成，由于乳酸的主要成分是碳水化合物，所以聚乳酸的主要成分也是碳水化合物，聚乳酸在废弃以后，可以在自然界中降解为水和二氧化碳，不会对空气造成污染，在生活中使用也不会有毒副作用，是传统塑料很好的代替品。
一、聚乳酸的基本性质
聚乳酸有三种:PDLA、PLLA、PDLLA(消旋) ，常用易得的是PDLLA和PLLA ,分别由乳酸或丙交酯的消旋体、左旋体制得。因为PLA光学活性不一样，所以在微观结构上存在着显著的差异，进而致使它们的硬度、力学强度、加工性能、降解速率等方面有巨大的差异。而PDLA、PLLA两者具备结晶性，具有熔点高的特点，其力学强度高，降解吸收时间长，适用于内植骨装置的固定。PDLLA为非结晶结构，降解吸收速度较快，适用于软组织修复。此外，PLA有良好的光泽度与透明度，还有很好的拉伸度和延展度，有染色和织布等加工性能。
二、聚乳酸的降解机理
（一）水解降解
聚乳酸是可吸收性和生物相容性都很好的降解材料，很有发展前途。聚乳酸及其共聚物降解的早期阶段就是水解的过程，聚乳酸降解的基础就是进行简单的水解，这种降解是由于水分子的攻击，造成酯键断裂，从而形成醇和羧基，而聚乳酸属于聚酯高分子材料，含有酯键，易水解，脂类在酸性和碱性的催化下易于降解。
（二）微生物和酶的降解
微生物降解是自然界中最普遍的降解方式。聚乳酸能被很多如青霉素、腐殖菌、镰刀酶念珠菌等微生物降解。其中，青霉素和镰刀酶念珠菌能完全吸收PDLLA，能部分吸收聚乳酸的低聚物。在脂酶催化下，聚乳酸的降解率远大于蛋白酶催化时的降解率。在降解过程中，随着结晶的增加，水解速率会变慢，但不会形成新的结晶。微生物降解方法是在自然环境中进行降解的一种模拟试验方法，能比较理想地反映聚乳酸的降解性能。如果微生物量适中且温度适宜，就能加速降解的进程，还能降低结晶的形成，使降解速度更快。
三、对于聚乳酸降解方法的分析
目前，世界上对聚乳酸的降解分析研究主要基于水解和微生物的降解。为了加快聚乳酸的降解速率，国外Renouf-Glauser等相关专家加入了月桂酸，当摄入量控制在4.5%的时候，降解时间能减少到一周。在此研究基础上，研究者们又做了几组实验，在降解的过程中加入不同分量的月桂酸对聚乳酸的降解时间进行比较分析，最终发现根据实际加入量的多少能够将降解时间控制在一定的范围内，在实际运营中，人们就可以根据自身需要可以把降解时间控制在一至几周内。中国相关研究者杨小强等在聚乳酸中加入胶原质，研究结果发展，胶原质的加入大大提高了聚乳酸的降解速度，在五周左右的时间就能将聚乳酸的质量降解到一半，但对力学性能的影响很大，实验表明这些材料的拉伸弹性模量和弯曲弹性模量分别减少了80%左右。
四、影响聚乳酸降解速度的因素
影响聚乳酸降解速度的内在因素就是高分子由于其自身成分和分子结构的特殊性，使得降解过程相对复杂，外在因素就有如微生物和酸碱度等，都对其降解速度有很大的影响。归纳起来，影响聚乳酸降解的主要因素可以归类为两方面：环境和材料。
（一）环境的影响
环境中有很多不确定的因素，如温度、湿度、微生物、酸碱度等。例如，酶作为催化剂，在降解过程中起着推动降解加快的作用，温度过高会影响酶的活性，从而影响降解速率，而且，环境中的PH值同样也会影响酶的生长，过高或过低的PH值都不利于酶的生长。聚乳酸共聚物的降解在酸性的条件下进行，氢离子能使酯键断裂，而酸性和碱性则都能使聚乳酸进行水解。研究表明，聚乳酸在酸碱性环境下的降解速率是：碱性>酸性>中性。
（二）材料的影响
影响材料的降解因素主要是由于材料本身特殊的分子结构，共聚物易水解的主链和其单体的亲水性能。根据化学键水解难易程度的不同，可将不同主链的共聚物在同等水性条件中进行研究对比，根据实验结果可知，其降解的难易程度由大到小的排列是：聚酸酯>聚原酸酯>聚羧酸酯>聚氨基甲酸酯>聚碳酸酯>聚羟类聚醚。
除了主链结构的影响，材料对于水的渗透性能也是影响聚合物降解速度的重要因素。因为聚合物的亲水性和亲脂性主要是由单体的化学结构及其性能决定，所以单体的亲水性对聚合物的降解有很大的影响，但是在实际使用中，我们可以通过人为的方式改变水的渗透性，比如可以增加材料的表面积和材料的多孔结构，实现降解速度的加快。
五、结束语
聚乳酸无污染的降解能降低对生态的破坏，减少污染，是替代传统高分子聚合物材料的首选，但目前，我国对聚乳酸等降解材料的研究还处于起步阶段，聚乳酸的使用成本还相对较高，我国可利用富饶的谷物发酵进行研制方面的工作。
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可降解塑料研究篇8
关键词:聚丙烯 发泡 高熔体强度
中图分类号: TQ325.1 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)06-068-03
1聚丙烯发泡材料的优点及聚丙烯发泡难点
聚丙烯(PP)发泡材料以其可降解性而被称为绿色泡沫塑料,同时由于聚丙烯材料本身就有很好的耐热性,发泡后的耐热温度可以达到130℃,其力学方面的强度也是相当优异,刚性和硬度比聚苯乙烯(PS)和聚乙烯(PE)发泡材料高,抗冲击性能也优于PS泡沫材料,而且PP材料卫生性好,无臭无毒 ,因此,聚丙烯泡沫塑料必将代替目前的一些传统的泡沫材料而成为泡沫塑料家族中的后起之秀。
聚丙烯发泡材料虽好,却很难采用普通PP来发泡,因为聚丙烯是结晶性塑料,熔点为164-170℃,达到熔点后粘度迅速下降,此时发泡会发生气体逃逸,PP熔体无法包裹住气泡,从而导致泡孔塌陷,无法得到良好的发泡发泡制品。要得到高质量的聚丙烯发泡制品,必须对聚丙烯进行改性,提高其熔体强度。
2国内外聚丙烯发泡材料的研究现状
聚丙烯泡沫塑料市场前景广阔,可作为隔热材料应用于冰箱、空调、太阳能隔热层上;可作为缓冲材料应用于汽车内饰和汽车保险杠;可作为包装材料应用于家电、精密机械设备的减震包装上;作为降解材料可应用于一次性餐盒,这种餐盒在阳光照射15天后可降解粉化成粒状。
国外许多国家在20世纪70年代就开始研究聚丙烯发泡材料,目前国外只有少数几个国家能生产聚丙烯发泡,如美国、日本、德国、意大利等 。
国内聚丙烯发泡的研究工作起步较晚,近些年虽有较多文献见报,但与国外差距较大,未取得令人满意的效果。在国内聚丙烯发泡还没有实现工业化,日常的泡沫塑料制品,仍是传统的发泡材料。
2.1高熔体强度聚丙烯的制备方法
1994年比利时Montell公司研发成功的高熔体强度聚丙烯(PF814)是PP发泡的一个重要突破。目前一般采用下列四种方法制备高熔体强度聚丙烯: (1)反应挤出法;(2)定向聚合法 ;(3)机械共混法;(4)高能射线辐照法。
2.1.1反应挤出法
反应挤出是聚合物在挤出过程中发生交联、接枝、降解等化学反应的一种新型加工成型方法,具有方便快捷、成本低、可控性强、可连续加工等优点。
D Graebling 借鉴了Iniferter法引发活性自由基聚合的反应原理,以“双二五”和Iniferter四乙基秋兰姆(TETD)为引发剂在线性PP体系中实现了链引发、链转移和链终止功能,采用这种方法在挤出机中实现了活性自由基聚合反应。研究发现聚丙烯长支链的含量可以通过控制螺杆转速来调节。挤出制备长支链型高熔体强度聚丙烯(LCB-HMSPP)熔体弹性较好,熔体强度明显提高,具有明显的应变硬化特征。
2.1.2定向聚合法
定向聚合是制备LCB-HMSPP最直接有效的方法。Zhibin Ye 等人通过定向聚合的方法制备了长支链结构的PP,通过采用茂金属作为催化剂,将丙烯单体和1,9-癸二烯或1,7-辛二烯共聚,制备了长支链型的高熔体强度聚丙烯(LCB-HMSPP)。
2.1.3机械共混法
机械共混法是制备常长支链型聚合物最方便快捷的方法。Yamaguchi M 等人研究了不同交联组分用量对体系拉伸粘度的影响,研究发现体系中交联组分含量在0.3%时,体系表现出显著的应变硬化特征。因此,也可尝试在线性聚丙烯中掺混少量交联组分制备高熔体强度聚丙烯。
2.1.4 高能射线辐照法
指PP原料加入辐照敏化剂,在电子束或者钴源的作用下交联或支化,从而提高熔体强度。
B Krause 等人将PP在熔融态经电子束辐照,制备了LCB-HMSPP,他们采用动态流变、GPC、WAXS、RME等手段分析了辐照剂量和温度对PP分子量及分布、流变和结晶行为的影响。结果表明,熔融态辐照法制备的LCB-HMSPP其分子量降低,分子量分布变窄,熔体弹性显著提高,并具有较明显的应变硬化特性。
北京化工研究院乔金梁 教授,通过低剂量辐照方法研制出了高熔体强度聚丙烯。利用这种聚丙烯发泡,发泡倍率可以达到8～25倍。其发泡工艺流程如下:先将PP原料与各种助剂混合造粒,然后压制成片、采用低剂量辐照使聚丙烯交联,最后放人烘箱中加热发泡,得到发泡PP片材。
熊茂林 、王峰 等人采用SR213(丙烯酸酯类双官能度单体)对线性聚丙烯进行改性,经过小剂量60Co- 辐照和热处理工艺,制备了LCB-HMSPP,其凝胶含量较低。通过红外光谱测试发现,改性后PP存在支化结构,随着SR213用量的增加力学强度显著提高。
2.2实现聚丙烯发泡方法
目前聚丙烯发泡概括起来主要有以下三种方法:(1)化学改性发泡法;(2)物理共混改性发泡法;(3)采用高熔体强度聚丙烯发泡法。
2.2.1化学改性发泡法
化学改性发泡法是采用化学改性的方法使聚丙烯部分交联或接枝其它单体,或形成长支链结构,从而提高聚丙烯的熔体强度而发泡的方法。
在挤出过程中加入交联剂和助交联剂,使PP交联,以此提高熔体强度。徐志娟等 采用DCP主交联剂,以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,通过一阶交联挤出发泡工艺,制备了泡孔直径为40 m、400 m和1000 m的PP发泡材料。
MASOUD FROUNCHI 等采用DCP和三官能团单体TMPTMA,采用滑石粉为成核剂,通过反应挤出制备长支链聚丙烯,制备了闭孔的聚丙烯发泡材料。
杨淑静等 采用反应型双螺杆挤出机,以过氧化物为引发剂,不饱和硅烷为接枝单体,不饱和烃类为接枝助剂,并加入交联催化剂,一步挤出法实现了共聚型聚丙烯的接枝和交联;改性后的聚丙烯具有高熔体粘度,用改性PP发泡制备了泡孔均匀、细密,且具有独立泡孔的高质量泡沫塑料。
笔者 采用电子束辐照的办法使聚丙烯部分交联,将辐照后的片材在烘箱中发泡,控制发泡温度和发泡时间,制备了密度约为0.10 g/cm3的闭孔发泡片材,230℃下发泡,发泡片材力学强度保持较好,泡孔均匀。
2.2.2物理共混共混发泡法
物理共混改性发泡是在PP树脂中掺混其它塑料、橡胶或热塑性弹性体、填料等以达到改善PP发泡性能的一种方法。
其中研究比较多的是PP与PE共混发泡,杨淑静 等采用LDPE对PP进行反应挤出共混改性,通过加入过氧化物引发剂和多官能团单体进行就地增容,制备出高PP含量的高熔体强度共混物,并对其进行发泡,获得高质量的泡沫结构。
JENS STANGE 等人研究了长支链支化对聚丙烯发泡行为的影响,通过线性聚丙烯与支化聚丙烯共混得到不同支化组分的共混物,采用化学发泡剂偶氮二甲酰胺作为发泡剂,线性聚丙烯本身并不表现拉伸硬化行为,但是当共混支化聚丙烯含量超过2%,体系已经表现为明显的拉伸硬化现象,随着支化聚丙烯含量的增加,体系拉伸硬化现象更明显,当支化聚丙烯含量达到50%时,发泡倍率显著提高,开孔率明显降低,泡孔尺寸均一性大大,此时体系的发泡能力与纯长支链支化聚丙烯的发泡能力相当,即在长支链支化聚丙烯中添加线性聚丙烯,线性聚丙烯的含量低于50%时,不影响长支链聚丙烯的发泡行为。
此外,人们还研究了 PP与无机矿物粉体共混发泡,主要有CaCO3、蒙脱土、滑石粉等;PP与废旧橡胶共混;PP与玻璃纤维共混;PP与木纤维共混。
2.2.3 采用高熔体强度PP发泡法
高熔体强度的聚丙烯可以直接用于聚丙烯材料的发泡中,或者与普通聚丙烯材料共混后发泡。但是,这种高熔体强度聚丙烯一般价格较高,约为普通聚丙烯价格的两倍。
信春玲 等人以自行研制的高熔体强度聚丙烯为原料,采用超临界CO2为发泡剂,采用同向双螺杆挤出机挤出发泡,制备了泡孔孔径小而均匀,泡孔密度高的聚丙烯发泡制品。研究发现发泡剂的注入量应控制在一定范围内发泡倍率较高,注入量过高会导致并孔或泡孔破裂;控制发泡温度在聚丙烯熔点以上5℃最有利于发泡,发泡倍率较高;高的机头压力有利于气泡成核。
WANRUDEE KAEWMESRI等人研究了高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的发泡行为,发泡材料的发泡倍率能达到12-14倍,泡孔密度为107109cells/cm3,研究发现 :CO2含量为1%时,发泡倍率为4-6倍,随着CO2含量的增加,发泡倍率增加,当CO2含量为5%,云母粉含量为0.8%时,发泡倍率达到最大值(12-14倍);云母粉起到成核剂的作用,当CO2含量很少时(1-3%),随着云母粉含量的增加对泡孔尺寸减小和泡孔密度增加,但是,随着云母粉含量的增加,最大发泡倍率略有降低。
2.3聚丙烯发泡机理研究进展
Hani E. Naguib 等人,探讨了聚丙烯挤出发泡的机理,发现以丁烷气为发泡剂,聚丙烯挤出发泡,发泡倍率主要影响因素有两个:发泡剂气体的逃逸和聚合物的结晶作用。
Hani E. Naguib等人又研究了添加了发泡助剂的线性和支化聚丙烯的热行为,探讨了聚合物的支化,分散剂,溶解的发泡剂,冷却速率对聚丙烯结晶温度的影响,聚合物支化会显著提高结晶温度,发泡助剂中的云母粉,丙三醇单体,以及挤出过程中的冷却速率都会对结晶有明显的影响。实验结果表明支化或添加助剂可以将结晶温度提高30℃,但是超临界气体(如氮气、二氧化碳)溶解到聚丙烯中会使其结晶温度降低。
挤出发泡中气泡生长的理论和模拟也是近年来国内外科学家研究的热点。Moshe Favelukis 等人研究了在有限粘性流体中气泡的动态生长过程,从动量传递和质量传递出发,推导的泡孔生长的数学模型,用以指导某些聚合物的发泡过程,取得了成功。
王喜顺 等人以聚丙烯发泡体系为研究对象,引入当量泡孔数的概念,从当量泡孔数的角度解释膨胀率的变化。研究表明:利用当量泡孔数能比较好地对膨胀率变化作出解释,并发现膨胀率与泡孔面密度、平均直径等微观量存在着一定的关系,从而使通过控制膨胀率来最终控制泡孔形态的目的成为可能。
王向东、李文中 等人就近年来PP挤出发泡体系中的关键技术-发泡体系的性能和发泡机理做了较全面的综述。阐述了PP的熔体粘弹性、结晶行为、成核剂的添加对PP挤出发泡过程的影响。
2.4发泡剂改性的研究进展
发泡剂又称起泡剂或泡沫剂,是能促进发生泡沫形成闭孔或联孔结构材料的物质。发泡剂是泡沫塑料制品不可或缺的加工助剂。发泡剂根据发泡机理不同可分为物理发泡剂和化学发泡剂。应用与PP发泡的物理发泡剂主要有N2,CO2,丁烷,戊烷等;化学发泡剂用的较多的是偶氮二甲酰胺(AC)。根据发泡剂分解时吸热或放热分为吸热型和放热型,不同的发泡剂分解温度不同,放气量也不同,因此选择合适的发泡剂或对发泡剂进行改性直接影响到泡沫塑料的形态和效果。
周琼 等人制备了吸-放热型化学发泡剂。他们将碳酸氢钠、柠檬酸钠等无机吸热型发泡剂和AC等有机放热型发泡剂按一定配比共混,通过控制吸放热发泡剂的比例来控制发泡体系的放热,他们制备了一种吸放热平衡型化学发泡剂,这种发泡剂分解放热被有效控制,降低了塑料熔体中泡孔的破裂和塌陷,有利于制备具有均匀闭孔结构的PP发泡材料 。
3聚丙烯发泡前景及展望
聚丙烯发泡材料性能优异,市场前景广阔,虽然目前也有一些成熟的方法可以使聚丙烯顺利发泡,如采用高熔体强度聚丙烯法,电子束辐照交联,物理发泡法等,但使用高熔体强度聚丙烯发泡,材料成本高;采用物理发泡法,对设备要求高,造价较高;采用电子束等高能射线交联发泡法,设备造价昂贵,且发泡制品的厚度受到限制。综上所述,探索对普通聚丙烯进行化学或物理改性并实现其在普通成型设备上发泡的意义重大。
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可降解塑料研究篇9
[关键词]塑料包装材料；安全性；因素；改善意见
中图分类号：TS206.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0121-01
塑料包装凭借其优良的物理机械性能、加工性能和化学稳定性，质轻、便于储运和销售、利于印刷装潢、成本低等优良特性从包装材料中脱颖而出，在包装行业和塑料工业中保持最为迅猛的发展速度。同时，塑料包装材料也逐渐显现出一些问题。
一、塑料包装材料存在的安全性问题分析
1.树脂中有毒物质分析
1.1 聚乙烯（PE）
分为高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）。LDPE包装的食物不能用于入微波炉加热，因为LDPE膜在110℃以上高温时会出现热熔现象，留下一些人体无法分解的塑料制剂，食物中的油脂亦容易将膜中的有毒有害物质溶解出来。
1.2 聚氯乙烯（PVC）
PVC材料的安全性向来是人们热切关注的问题。氯乙烯单体的毒性非常大，可引起人体四肢血管收缩而产生疼痛感，还可能致癌致畸，另外，PVC塑料在50℃左右的温度下易产生有害物质并随食物进入人体。
1.3 聚偏二氯乙烯（PVDC）
PVDC经美国FDA认证，是可与食品相接触的高阻隔透明材料，常被用于与其他材料制成具备多种优良性能的复合材料或PVDC涂布材料，但PVDC单体有毒性。
1.4 聚酯（PET）
PET常制作成瓶钊萜鞫被广泛用作各种饮料的包装。常用作饮料瓶的PET在70℃左右时有对人体有害的物质融出；超过10个月使用期的PET瓶可能释放致癌物DEHP，因此它不可循环用于装热水。对PET瓶还要控制其所含乙醛量。
1.5 聚碳酸酯（PC）
双酚A型结构的PC应用最广，有研究认为双酚A是有毒物质，它会影响生殖能力，诱发性成熟；还会影响神经系统，尤其影响婴幼儿的神经系统发育和免疫力，因此，社会各界纷纷呼吁禁止生产和使用PC型婴幼儿奶瓶和其他含有双酚A的婴幼儿奶瓶。
2.塑料中未聚合的单体或低聚物，老化、降解及裂解等产生有毒物质
塑料合成树脂的单体及降解裂解等产物通常是一些具有一定毒性的活性物质，它们会迁移到所包装的食品中，对人体健康造成一定程度的危害。如单体氯乙烯对人体具有麻醉作用；苯乙烯单体可引起恶心、乏力、食欲减退、头痛、腹胀、指颤等慢性中毒，并且苯乙烯单体易被氧化为可导致有机体突变的环氧乙烷；甲基丙烯酸酯毒性很高，会强烈刺激人体口腔粘膜；高毒的丙烯腈是可疑致癌物，可引发高铁血红蛋白血症。
3.塑料加工助剂含有毒有害物质分析
3.1 增塑剂
邻苯二甲酸酯类（PAEs）在塑料剂中用量最大，其具有类似于雌激素的功能作用，可能干扰生殖系统、减弱人的生育能力，并会影响内分泌系统，损害肝脏和肾脏，还具有潜在致癌作用。PAEs易从塑料中迁移溶出，对食品造成污染。己二酸二（2-乙基）己酯（DEHA）为内分泌干扰物的一种，会扰乱人体激素的平衡，致使男性数量减少，引起先天缺陷、乳腺癌、基因突变等，甚至会引发精神疾病。烷基酚中的组分壬基酚具雌激素活性，其摄入过量可损坏DNA结构并且抑制子宫过氧酶的活性。
3.2 着色剂
塑料着色也是食品塑料包装污染物的来源之一，塑料制品多使用有机着色剂，包括染料和有机颜料，这些物质一般带有不同程度毒性或强致癌性，其中某些偶氮染料会发生裂解，从而释放出如苯胺和联苯类的致癌芳香胺。
3.3 稳定剂
稳定剂中一般含有铅盐、有机锡类化合物及钙等化学物质。众所周知，铅是一种有害重金属元素，主要损害人体的神经系统、造血系统、消化系统和肾脏，甚至损害免疫系统，降低机体的抵抗力，尤其是婴幼儿及学龄前儿童，一旦体内出现蓄积不易排出，就会引发血铅中毒。
3.4 抗氧化剂
抗氧化剂中某些苯基取代的亚磷酸酯被认为有一定毒性；2，6-二叔丁基对甲苯酚（BHT）如果迁移到食品中，通过消化道吸收进入人体，会引发染色体异变、肝脏肥大等病变，也会使人体肾脏受到很严重的伤害。
4.塑料包装所使用的油墨有可能带来的危害
塑料包装对油墨的应用非常广泛，但油墨中含有许多容易产生食品安全问题的有害物质，如油墨中的颜料、复合胶黏剂和苯类残留剂。颜料可使塑料包装更精美，但它却含有害物质，误食可致人体内分泌系统、肾脏系统甚至神经系统受到极大影响，引发食物中毒；胶黏剂在高温下可分解出有害物质，造成对食品的污染，人们食用后，身体会感到不适，肠胃系统也将受到干扰；苯类物质在实际生产中通常会被挥发掉，但塑料包装总会受多种因素的影响，而残留一些苯类物质，苯类物质的毒性很强，可能导致癌症。
二、塑料包装材料卫生安全性的改善意见
（1）加强质量监管和市场准入
针对塑料包装材料目前存在的问题，加强监督管理部门和监督检验部门等有关部门的工作力度，严把塑料包装材料的原材料及生产制造过程质量关，建立严格的生产许可制度，强制产品检验，认真地落实食品质量安全市场准入制度。
（2）建立健全食品塑料包装材料的标准法规
我国食品塑料包装材料的卫生标准以及卫生安全法规的建立都比较早，相关的塑料包装测试方法标准也存在滞后现象，其内容不够细化并且缺乏针对性，很多新产品仍然存在没有国家标准的现状，因此，需要根据实际情况及时制定、完善和更新相关的标准法规。
（3）加强科研投入，创新科技进步
以科技进步不断改善现有食品用塑料包装材料的功能，降低其中的有毒有害物质成分，加强科技投入，不断开发对食品具有更高保护功能的新型塑料，如采用无菌包装、气调包装、活性包装、纳米包装、新型高阻隔包装、信息化包装、绿色包装、可食性包装膜研发及可降解塑料研发等新型包装技术来不断创新生产卫生安全的包装产品，使塑料包装产业更加迎合市场的需求。
三、结语
塑料包装材料在食品方面的应用不断拓广发展，其卫生安全性与人体健康密切相关，但由于原材料、生产技术、监管控制以及市场经济等多方面的原因，使食品塑料包装材料面临着各种安全性威胁，食品塑料包装材料的创新研发与绿色发展因此显得尤为重要。有关各方应齐心协力，不断改善塑料包装材料的功能，致力于食品塑料包装向绿色包装改革发展，攻坚克难，确保食品塑料包装的安全性，为保障食品安全、保障消费者健康与社会和谐安定做出努力。
参考文献
[1] 彭湘莲，李忠海，袁列江等.纸塑食品包装材料中铅的迁移研究[J].中南林业科技大学，2012，32（2）：127-130.
[2] 杨春瑜，杨春莉，刘海玲等.食品塑料包装材料中2，6-二叔丁基对甲酚迁移研究[J]食品研究与开发，2013，34（15）：13-16.
作者简介
梁秀映，女，华南农业大学食品学院2014级包装工程专业学生。
胡菲，女，华南农业大学食品学院2013级包装工程专业学生。
可降解塑料研究篇10
塑料袋的“罪行”
1902年10月24日，奥地利科学家马克斯・舒施尼发明了塑料袋，它在为人们带来盛物方便的同时，也产生了种种负面作用。
首先，塑料袋成为农业生产和收成的严重障碍。废塑料制品混在土壤中不断累积，极大地影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产。其次，塑料袋对动物生存构成威胁。抛弃在陆地上或水体中的废塑料制品，被动物当作食物吞入，导致动物死亡。牛羊等喜欢吃塑料袋中夹裹着的油性残留物，常常连塑料袋一起吃下去了，由于塑料是难以降解的物质，吃下的塑料长时间滞留在动物胃中难以消化，它们的胃中如果挤满了塑料袋，就再也不能吃东西，最后只能被活活饿死。这种情况在世界各地已经屡屡发生。
同时，由于塑料的生物降解性极差，埋在土中200年之久也不会降解，因而废塑料随垃圾填埋不仅会占用大量土地，而且被占用的土地长期得不到恢复，影响土地的可持续利用。
当然，也可以用焚烧来处理塑料袋，但焚烧所产生的有害烟尘和有毒气体也会对大气环境造成污染，例如焚烧后产生的二恶英就是一种严重的污染物。二恶英可从呼吸道、皮肤和消化道进入人体，能够导致严重的皮肤损伤性疾病，具有强烈的致癌、致畸作用，同时还具有生殖毒性、免疫毒性和内分泌毒性。
例如，如果人体短时间暴露于较高浓度的二恶英中，有可能会导致皮肤的损伤，出现痤疮及皮肤黑斑，还出现肝功能的改变。如果长期暴露则会对免疫系统、发育中的神经系统、内分泌系统和生殖功能造成损害。暴露于高浓度的二恶英环境下的工人癌症死亡率比普通人群高60个百分点。二恶英进入人体后所带来的最严重的后果包括：子宫内膜异位症、影响神经系统发育和认知能力、影响生殖系统发育(畸形数量减少、女性泌尿生殖系统畸形)以及产生免疫毒性效应。
塑料的“新罪行”
然而，人们对塑料袋危害作用的认识还远不够，不断出现的研究成果还在“指控”塑料的“新罪行”。
美国疾病控制预防中心、食品与药物管理局和国立卫生研究所的研究人员联合组成的美国联邦国家毒理学项目研究最近透露的结果表明，多种塑料、化妆品及其他消费产品中的一种人造化学成分可能影响男性胎儿的性器官发育，有些化学物质会导致输乳管畸形。
对多名男婴进行的一项研究发现，孕妇过多接触某种形式的酞酸酯，即邻苯二甲酸盐(或邻苯二甲酸酯，塑料和塑料袋中的一种成分)，会导致男婴短小和不能完全下降到阴囊中，这表明邻苯二甲酸酯会影响人类男性性器官的发育。
此前，对老鼠进行的实验表明，酞酸酯会影响胚胎的激素水平，导致出现“酞酸酯综合症”。出现这种症状的幼鼠在出生时会产生生殖器畸形、不育和癌等问题。人体研究结果使人们对这一问题感到担忧，因为这些婴儿并没有像实验鼠一样被注射高剂量酞酸酯。他们所受到的化学物质影响水平是从其母亲怀孕期间的尿液中检测出来的，与普通人的情况并无多大差异。
而在2007年，美国研究人员就发现，塑料中的另一种成分双酚A(BPA)，即2，2―双对羟苯基丙烷超过安全标准，会对婴儿的安全造成威胁。动物试验发现，过高浓度的双酚A会导致动物激素分泌水平发生显著变化。最近的一项研究表明，老鼠如果在出生时接触的塑料中含有化学物质双酚A，到青春期会出现输乳管畸形。该研究负责人、细胞生物学家安娜・索托说：“当这种情况发生在人体时，就会导致乳腺癌。”世界各国的婴儿奶瓶中含有这种有毒物质。现在又发现，配方奶中也含有过高的这种物质。原因是塑料包装材料中含有的双酚A渗入到奶中。
不过，美国的研究并不一定表明，酞酸酯已经危害到那些男婴，而且他们中没有一个人在出生时出现畸形。研究人员只是发现酞酸酯与生殖器指数之间存在联系。美国环境卫生科学研究所高级研究员保罗・福斯特说，这一指数本身虽然没有任何生理学意义，但它与婴儿出生时的尺寸有关，是“衡量内在畸形的一个很好指标”。
塑料中两种物质的其他危害
对于塑料中的双酚A和邻苯二甲酸盐的危害。研究人员目前认为后者的证据更为充分。美国罗切斯特大学流行病学家和生物学家沙娜・斯万指出，至少有几十项研究结果显示，邻苯二甲酸盐对人类繁衍有一定影响。
鉴于此，欧盟已决定禁止在儿童塑料玩具中使用邻苯二甲酸盐。2007年10月，美国加州州长施瓦辛格也签署通过一项法律，到2009年时限制在3岁以下儿童使用的产品中使用邻苯二甲酸盐。
但是，这也并非是说双酚A并没有危害，而且，如果进一步的研究得到证实，双酚A的危害可能比邻苯二甲酸盐还要厉害，例如，对大脑的伤害。2007年11月，美国国立卫生研究院的一个研究小组认为，双酚A至少会对胎儿和幼儿大脑造成一定影响。而且双酚A对人的影响更为广泛，但主要是影响儿童。美国疾病控制预防中心发表的报告说，研究人员对抽取的2500名年龄在6岁到85岁的美国人进行了尿样检查，发现93％的尿样中含有BPA，而且集中于12岁以下儿童。
另外，动物实验还发现了双酚A对生物体的其他副作用。在对老鼠进行的双酚A接触试验中已经发现，小鼠的和前列腺有变异，而且这种变异是不可逆转的。
一大类有害物――增塑剂
其实，邻苯二甲酸盐(酯)是一大类化学物，可统称为增塑剂，包括邻苯二甲酸二异壬酯(DINO)、邻苯二甲酸二(2―乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸异癸酯(DIDP)、邻苯二甲酸丁卞酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，统称邻苯二甲酸酯类(或盐)，是聚氯乙烯(Pvc)塑料制品常用的增塑剂。
在聚氯乙烯中加入增塑剂是为了改进塑料产品的柔软性、耐寒性，增进光稳定性。不同用途的聚氯乙烯制品，塑剂的添加量不同。例如，食品包装用聚氯乙烯中邻苯二甲酸酯类的重量比在28％左右，玩具用的柔性塑料达到35％-40％。
但是，已经有很多研究表明，含有邻苯二甲酸酯类的聚氯乙烯遇上油脂或在100℃以上高温环境下，很容易释放，因而对人、生物和环境造成种种危害。但是，由于对含有邻苯二甲酸盐酯类聚氯乙烯危害的认识不同，各个国家对含有
邻苯二甲酸酯类的聚氯乙烯的使用限制也不同。其中，欧洲国家的限制条件比较严格。
早在20世纪70年代，欧盟就了关于玩具中和儿童保育物品中的邻苯二甲酸酯类(或盐)的指南(76/769/EEC)。多年来，这项指南已经修订了20多次。最近的一次是2005年5月11日。修正案规定，玩具及其他儿童用品用的塑料中DEHP、DBP、BBP、DINP、DIDP和DNOP增塑剂的重量含量比不超过0.1％；所有玩具和儿童用品用的塑料禁用DEHP、DBP、BBP3种增塑剂；而DINP、DIDP和DNOP3种增塑剂则禁用于可能被3岁及3岁以下幼儿放入口中的玩具和儿童用品用的塑料。
此外，由于DEHP可以有效保持化妆品中的香味，所以很多化妆品在制作过程中也都不同程度地使用了这一物质。2002年，瑞典的一项研究指出，34种世界一流的化妆品中七成以上的化妆品含有DEHP。化妆品中的DEHP会通过女性的呼吸系统和皮肤进入其体内，有可能会影响她们生育的男婴的生殖系统。20世纪末，随着女性化妆品的增多，男婴生殖畸形的发生率已经较世纪初翻了10倍。因此，很多机构都禁止在化妆品中使用DEHP及其他邻苯二甲酸酯类物质。但是，当时“欧洲化妆品、盥洗用品和香料协会”认为这份报告内容不准确，误导消费者，因而并未引起人们的更多关注。
增塑剂已经渗入人们的血液
随着时间的推移，增塑剂会慢慢从塑料制品中逸出，进入空气、土壤、水源乃至食物，因此对人、生物和环境都有害处。近几年，德国埃尔朗根大学的研究人员发现，人体吸入的增塑剂等塑料中的化学物质比预期的要高得多，家庭灰尘中增塑剂成分日益增高。
柏林环境署进行了一项研究，在勃朗登堡州和下萨克森州采集了550户家庭灰尘进行分析，发现每千克灰尘中含有数百毫克的增塑剂物质，有的竟可以以克来计算。如此高的含量对于长期生活在这种环境里的孩子十分不利，如果每千克灰尘中含有775毫克这种物质，那么一个体重13千克的孩子每天的吸入量就是每千克体重6毫克。
婴儿的吸入量更大，达每千克体重0.1克。而欧盟基于动物实验规定的极限值为，每天每千克体重的吸入量为48毫克才不会影响人体健康。美国环境部门规定的标准是，每千克体重每天吸入量不超过20毫克。
当然，德国某些地区的家庭灰尘中增塑剂的含量并没有这么高，如柏林环境署对53个家庭和73个幼儿园的室内空气进行了分析，平均只有几个纳米克，即百万分之一毫克/立方米，也就是说，一个体重13千克的孩子每天的吸入量为0.06毫克/千克体重，对成人来说就更微不足道了。
同时，研究人员的测量也有矛盾之处。研究人员将250份尿样和家庭灰尘同时进行了分析比较，结果是家庭灰尘中的增塑剂含量与尿样中的增塑剂分解物没有任何关联。为此，专家建议注意抽检家庭灰尘，因为实验室分析结果的说服力是有限的，即使同一个房间的灰尘检测结果也可能不一样。
从对水、空气和食品的检测结果看，人们每天所吸入的增塑剂数量还不至于危及人体健康。但是，埃尔朗根大学环境医学研究所的研究人员认为，即使人体尿样中增塑剂分解物的检测与空气分析结果不一致，也应该相信人体体液的检测结果，这个结果肯定比空气检测结果更可靠。
对350份尿样的检测结果表明，部分尿液中的增塑剂超过规定值，其中2％超过欧盟规定值，11％超过美国规定值。从受害程度看，儿童高于成人，男孩高于女孩，年龄越小，每千克体重的吸入量也就越高。
增塑剂污染在中国更严重
塑料中有害物质，主要是增塑剂在中国的污染更为严重。2007年，北京工业大学环境与能源工程学院的研究人员对北京市七类典型工业污染点源50个采样点进行邻苯二甲酸酯浓度的检测，检出的邻苯二甲酸酯包括DBP、DEHP、BBP、DEP和苯二甲酸二环已酯(DCHP)，它们的检出率分别为66％、62％、36％、10％、6％。而工业废水和城市污水中主要邻苯二甲酸酯残留为DBP和DEHP。检出邻苯二甲酸酯的浓度范围为0.20-8484μg/L。
到目前为止，研究人员还不能确定增塑剂类物质是如何进入人体的。根据推测，这些有害物质可能像其他有害物质那样，也是通过食物进入人体的，其中水和空气可能是主要途径。此外，也可能通过人体皮肤吸收而进入人体。当然，增塑剂也有可能通过一次性医疗用具如注射软管、采血塑料袋等溶入药物，再通过注射药物进人体。
不过，我国有关邻苯二甲酸酯类的使用规定和实施情况存在着不一致的问题。