可降解塑料现状十篇
时间：2023-12-25 17:36:22
可降解塑料现状篇1
[关键词]聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉基塑料
中图分类号：TQ320.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0274-01
传统塑料主要来自石化资源，因其不易降解和回收利用，给环境造成极大污染，并造成对石化资源的严重浪费，寻找非石油基环境友好的材料迫在眉睫，生物可降解塑料是解决这个问题的有效途径。目前研究最广泛的可降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉基可降解塑料等。
一、聚乳酸（PLA）生物可降解材料
聚乳酸（PLA）是以乳酸为原料制备的高分子材料，具有无毒、无刺激性、强度高、易加工成型和生物相容性好等特点，制品在使用后可完全降解。按单体不同，PLA分为PLLA、PDLA和PDLLA。当前国内外PLA生产企业主要以生产不同规格的PLLA为主。PLLA单独使用具有熔点低、结晶慢、耐热性差等缺点，通过与PDLA共混，可形成立构复合体，改善成核、结晶速度，提高材料耐热性。PLA可用于一次性饭盒以及其他各种食品、饮料外包装材料；可用于纤维和非织造物等，包括服装、建筑、农业、林业、造纸、医用等领域。
聚乳酸是以乳酸单体为原料经过聚合等工艺制备得到的高分子聚合物，制备方法分为一步法和两步法，一步法难以制备得到高分子量的聚合物，基本无应用价值，目前国内外厂家主要通过两步法工艺生产聚乳酸。两步法工艺需经历中间体丙交酯阶段。
聚乳酸主要生产企业：
二、聚丁二酸丁二醇酯 （PBS）生物降解塑料
PBS是以丁二酸与丁二醇为原料制备得到的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解代谢，是典型的可完全生物降解材料。但PBS的加工温度较低、黏度低、熔体强度差，难以采用吹塑和流延的方式进行加工。另外PBS制品往往呈一定脆性，应用受限。PbS主要用于包装、餐具、容器、一次性医疗用品、农业、生物医用高分子材料等领域。
PBS的聚合前体主要原料为丁二酸；丁二酸的生产主要是通过石化法合成， 目前丁二酸的生物制造技术是国际竞争热点， PBS（聚丁二酸丁二醇酯）是以丁二酸与丁二醇为原料经过聚合制备得到的高分子聚合物。
PBS主要生产企业：
三、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）生物可降解材料
PBAT是对苯二甲酸丁二酯和己二酸丁二酯的共聚酯。作为一种新型的生物可降解共聚酯，PBAT兼具了芳香族聚酯和脂肪族聚酯的优点，既具有很好的热性能、机械性能，又具有生物可降解性和加工性，可以用它与脂肪族聚酯 PLA 等共混，来改善脂肪族聚酯的机械和力学性能。PBAT的加工性能与LDPE非常相似，可用LDPE的加工设备吹膜。PBAT主要用作农用地膜、垃圾袋、保鲜膜、堆肥袋、淋膜和餐盒、餐盘、杯子等。
PBAT主要生产企业：
四、淀粉基可降解塑料
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，具有生产成本低、投资少、使用方便、可生物降解的特点。淀粉基热塑复合材料不仅具备一般高分子材料所共有的基本特性，而且具有完全可降解性，可替代当前广泛使用的塑料材料。
淀粉基生物降解塑料已有3O年的研发历史，具有研发历史久、技术成熟、产业化规模大、市场占有率高、价格较低的特点。淀粉基生物降解材料主要用作包装材料、防震材料、垃圾袋、地膜、保鲜膜、食品容器、一次性餐具、玩具等。
淀粉基可降解塑料主要生产企业：
五、总结
目前各种生物可降解材料前景较好，但市场开拓、产品成熟度、产品性能开拓、产品应用等方面，需要时间开拓；当前石油价格低、石油基塑料产品价格优势明显，生物可降解材料同石油基材料竞争，目前还不具备条件；生物可降解材料的发展，还需要政府政策、税收优惠、市场等方面的支持；随着国内外对环保的要求越来越高，可降解材料的相关政策将会越来越好；同时随着可降解材料生产技术的提升，可降解材料的成本将越来越低。
参考文献
可降解塑料现状篇2
摘要：
淀粉以其来源广、成本低、可完全降解的特点已成为制备生物可降解塑料的重要来源。近年来，淀粉塑料的研究和应用发展迅速，其核心是不断提高其各项使用性能（如力学、耐水性能等）。当前，无机或矿物填料被广泛应用于复合材料中来提高材料的性能，本文主要根据无机物的种类不同，综述了典型的氧化物、氢氧化物，以及碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐等盐类对淀粉塑料力学性能的影响，归纳了近期的研究成果，分析了该领域研究的热点和难点，并对今后的发展趋势提出了展望。
关键词：
无机物；淀粉塑料；增强；进展
引言
为缓解不可降解的石油基塑料带来的资源短缺和环境问题，研究环境友好型生物降解塑料成为近年来研究的热点［1］。淀粉由于其来源广、成本低、可完全降解等特点已成为制备天然生物降解塑料的重要来源。根据淀粉含量的不同，淀粉塑料可分为四大类：（1）填充型，淀粉含量为10％～30％；（2）光／生物双降解型，在前者的基础上加入光敏剂；（3）共混型，淀粉含量30％～60％；（4）全淀粉型，淀粉含量在90％以上。当前，淀粉塑料虽具有可观的市场前景，但其力学性能及耐水性能的不足，限制了其在生产和生活中的深入应用［2～3］。力学性能是材料使用性能中的重要方面，对淀粉塑料而言，有效提升其力学性能是其能进一步应用的基础，也是制约其发展的瓶颈。因而，对淀粉塑料力学性能的增强是当今研究的热点和难点。为了改善淀粉塑料的力学性能，通常从两方面考虑：一是将淀粉与石油基塑料（如聚乙烯、聚丙烯等）共同作为基体共混［4～5］，即制备共混型淀粉塑料，此方法借助石油基塑料的优点来提升淀粉塑料的性能；二是通过添加一些填料（如无机物和纤维）作为增强相，以此作为承受载荷组分来提升淀粉塑料的力学性能。当前，增强填料中主要为无机物，包括微米或纳米级的颗粒，这些无机物能在淀粉基体中很好地分散，而且添加较少比例就能显著提高淀粉塑料的力学性能，因此，是有效改善和提升淀粉塑料力学性能的重要研究方向。本文从无机物的分类出发，系统介绍氧化物、氢氧化物和盐类对增强淀粉塑料力学性能领域的研究现状及进展。
1氧化物
常用的氧化物有二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）等。其微米或纳米级的颗粒在淀粉基体中具有良好的分散性，与淀粉分子形成较强的界面作用，从而提高淀粉塑料的力学性能。
1．1二氧化硅对淀粉塑料力学性能的影响
SiO2作为常见的淀粉塑料的增强填料，能够显著提升淀粉塑料的力学性能。Frost等［6］使用正硅酸乙酯（TEOS）作为前驱物，制备微米级的SiO2微粒，添加到热塑性淀粉／聚乙烯醇（TPS／PVA）共混材料中。机械性能测试发现，当SiO2含量为1％时，样品的拉伸性能提高了65％，断裂伸长率降低了69％。这是由于SiO2团聚体能与周围的淀粉和聚乙烯醇分子形成氢键或醚，限制了淀粉和PVA分子链的滑移，从而降低了材料的断裂伸长率并增强了模量和拉伸强度。纳米二氧化硅（Nano－SiO2）在改善淀粉复合材料的拉伸强度的同时，对其断裂伸长率的改善效果也十分明显。Liu等［7，8］将Nano－SiO2分别添加到TPS／PVA及热塑性淀粉／聚己内酯（TPS／PCL）共混材料中，指出少量的Nano－SiO2（2％）不仅使淀粉塑料的拉伸强度达到最大，同时也使得材料的断裂伸长率显著提高。
1．2二氧化钛对淀粉塑料力学性能的影响
纳米级的二氧化钛（Nano－TiO2）作为填料，既能增强淀粉塑料的力学性能，同时由于其具有较高的光催化活性，也能改善淀粉塑料的光降解性能。Yun等［9］通过溶液－凝胶法制备TiO2纳米粒子，通过湿磨法将其与聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐共混得到TiO2／PMMA－co－MA，并添加到浇铸工艺制备的玉米淀粉／聚乙烯醇混合薄膜中。拉伸性能测试表明，随着TiO2含量的增加，材料的拉伸强度随之增加，同时也使得薄膜的光降解性能得到改善。Fei等［10］研究发现Nano－TiO2能够改善亲水性的生物聚合物和疏水性的热塑性基质间的界面交互作用。他们将Nano－TiO2添加到TPS／PCL共混材料中，研究结果表明Nano－TiO2加入到TPS／PCL共混材料中形成了互相贯穿的网络结构，材料的力学性能得到提高。
1．3氧化锌对淀粉塑料力学性能的影响
氧化锌是一种n型半导体材料，广泛应用于传感器、显示器等领域。纳米级的氧化锌也能作为淀粉塑料的填料，来提升其力学性能。Ma等［11］采用水作为溶剂，可溶性淀粉作为稳定剂制备纳米氧化锌（Nano－ZnO）微粒，作为甘油增塑的豌豆淀粉（GPS）的填料，通过浇铸工艺制备得到GPS／Nano－ZnO热塑性淀粉复合薄膜。研究表明，随着Nano－ZnO的添加量从0～4％（wt），Nano－ZnO与淀粉基体的粘附力逐渐增加，由于Nano－ZnO和GPS间强烈的相互作用，样品材料的拉伸强度和杨氏模量分别从3．94MPa上升到10．80MPa和49．8MPa上升到137．00MPa。总体而言，氧化物在淀粉基体中具有很好的分散性和相容性，在较少的添加量下能够有效增强淀粉塑料的拉伸强度。当氧化物填料的含量较高时，由于团聚，会部分降低其增强效果。
2氢氧化物
增强填料与淀粉基体的相容性，以及与淀粉分子之间的相互作用是增强淀粉塑料性能的关键。氢氧化物由于具有类似羟基的性质，与淀粉基体的相互作用较强，成为增强淀粉塑料力学性能的又一途径。
2．1氢氧化镧对淀粉塑料力学性能的影响
氢氧化镧（La（OH）3）应用于陶瓷、储氢、吸附剂等领域，其作为淀粉塑料的增强填料，是由于其能够不经改性便能与淀粉分子链有较强的相互作用。Ochigbo等［12］采用溶液浇铸工艺制备含有不同浓度的纳米级La（OH）3的TPS／La（OH）3热塑性淀粉复合材料，并在不同的相对湿度（35％、57％和75％）下测试材料的力学性能。研究表明，相对湿度在35％时，含有1％（wt）La（OH）3的样品的拉伸强度和弹性模量最高，分别提高了50％和30％以上。而随着La（OH）3浓度增加，由于其在基体中发生团聚，使得样品的力学性能降低。
2．2氢氧化镁对淀粉塑料力学性能的影响
氢氧化镁（Mg（OH）2）作为淀粉塑料的增强填料能够显著提高材料的拉伸强度，但材料的断裂伸长率下降，加工性能变差。Mo等［13］发现含有Mg（OH）2的热塑性木薯淀粉材料在130℃快速增加加工转矩至较高的水平（40～60Nm）。当Mg（OH）2含量为20％时，初始的拉伸强度和拉伸模量分别升高到最大值48．5MPa和3247MPa，断裂伸长率从72％降到2．5％。之后他们［14］又将Mg（OH）2添加到香蕉纤维／木薯淀粉复合材料中。研究结果与上述类似，Mg（OH）2含量增加，材料的加工性能变差；当含量为15％时，复合材料的拉伸强度达到最大值24．8MPa，弹性模量也随着Mg（OH）2的增加而增加，当Mg（OH）2含量为20％时，达到最大值3100MPa。综上，La（OH）3和Mg（OH）2与淀粉基体间的相互作用虽较强，在添加量较少的情况下，能够在基体中良好分散，对淀粉塑料的力学性能确有提高，但添加量过多会导致团聚或加工性能变差。
3盐
3．1碳酸钙对淀粉塑料力学性能的影响
碳酸钙通常作为填料应用于塑料及造纸工业，实验证明其微粒对热塑性淀粉薄膜的拉伸强度及断裂伸长率也有增强效果。Sun等［15］通过溶液浇铸法制备含有碳酸钙纳米微粒的热塑性玉米淀粉薄膜。研究发现，少量的碳酸钙纳米粒子（0．06％）能将薄膜的拉伸强度从1．40MPa提高到2．24MPa，断裂伸长率从79．21％提高到118．98％，杨氏模量从1．82MPa提高到2．41MPa。然而，碳酸钙粒子的含量较高时会在基体中发生团聚，增强效果下降。除了用碳酸钙直接增强淀粉塑料外，有些研究者用富含碳酸钙的物质如鸡蛋壳或鱼骨来代替碳酸钙，以便既能达到增强的效果，又能提高淀粉塑料的降解性能。Bootklad等［16］用鸡蛋壳粉末作为热塑性淀粉的填料，并与碳酸钙（CC）填料进行对比。研究发现，鸡蛋壳的有机组分具有偶联剂的作用，增强鸡蛋壳与淀粉基体间的粘附力，并且提高鸡蛋壳粉末在淀粉中的分散性，从而改善热塑性淀粉的力学性能。他们［17］还分别用鱼骨（CB）和碳酸钙（CC）来作为填料来增强热塑性淀粉。得到类似结论，CB的增强效果优于CC，并都能使断裂伸长率下降。
3．2蒙脱土对淀粉塑料力学性能的影响
3．2．1天然蒙脱土
蒙脱土是一种层状的硅酸盐矿物，由于其比表面积大、膨胀能力、离子交换能力以及吸附能力高，成为目前研究的热点。蒙脱土在淀粉基体中主要有三种形态：团聚、插层和剥离。其中，插层和剥离结构的形成是增强淀粉塑料力学性能的关键，其主要取决于蒙脱土在淀粉中的分散以及与淀粉基体间的相互作用。增强的最终目标是实现蒙脱土层在淀粉基体中完全剥离。适量增加蒙脱土能增强其与淀粉分子间的界面作用力，淀粉与其能够形成插层结构，氢键作用使得在蒙脱土层间的聚合物骨架的抗拉强度提升而韧性降低。继续增加蒙脱土的含量，蒙脱土会在淀粉基体中团聚而导致相分离，进而增强效果变差。Zhang等［18］研究指出，随着蒙脱土的含量增加（0％～4％），热塑性淀粉材料的拉伸强度和拉伸模量分别从6．9MPa上升到7．3MPa，拉伸模量从32．4MPa上升到41．2MPa。Cyras等［19］发现，加入5％的蒙脱土能够使得甘油塑化的马铃薯淀粉材料的拉伸强度提高6倍，而断裂伸长率则显著降低。Aouada等［20］将溶液插层和熔融工艺结合制备高剥离度和相容性的热塑性淀粉／蒙脱土纳米复合材料（制备过程如图1所示）。研究表明，随着蒙脱土含量的增加（从0％～5％），复合材料的杨氏模量和拉伸强度分别从8MPa上升到23．8MPa以及从1．5MPa上升到2．8MPa，而材料的断裂伸长率则稳定在30％到40％之间。这些是由于溶液插层和熔融工艺的结合使得蒙脱土在淀粉基体中得到较好的分散，蒙脱土层部分剥离，淀粉分子链插入层间（其过程如图2所示）。
3．2．2改性蒙脱土
天然蒙脱土由于层状结构在淀粉基体中会发生堆叠，从而影响蒙脱土在淀粉基体中的分散，并且堆叠使蒙脱土不能形成高度的剥离，不利于淀粉分子的插层，进而导致增强效果有限。为了进一步提高蒙脱土的增强效果，可对蒙脱土进行改性。主要基于蒙脱土具有很强的吸附和阳离子交换能力，通常用有机阳离子如季铵盐阳离子等取代其表面的钠离子。改性可增大蒙脱土的层间距，并改善其在淀粉基体中的分散，增强与淀粉基体间的相容性和相互作用，促进剥离或插层结构的形成，从而提高蒙脱土对淀粉塑料的增强效果。Raquez等［21］将聚（对苯二甲酸丁二醇－co－己二醇酯）（PBAT）接枝马来酸酐改性的淀粉（MTPS），并分别使用钠蒙脱土和有机（（CH3）（T）（CH2CH2OH）2N＋）改性蒙脱土（Cloisite30B）作为增强填料制备填充型淀粉塑料。研究表明，有机改性的蒙脱土在基体中剥离，增强效果更好，1％的有机改性蒙脱土的增强效果比1％的天然蒙脱土好，当有机改性蒙脱土加入3％时，材料的拉伸强度达到最高（36．7MPa）。Ren等［22］采用十二烷基苄基二甲基溴化铵改性蒙脱土，通过挤出工艺制备热塑性淀粉／有机改性蒙脱土（TPS／OMMT）复合材料。研究发现，十二烷基苄基二甲基溴化铵与蒙脱土发生了离子交换反应改性后的蒙脱土层间距从1．5nm提高到1．7nm。随着OMMT含量的增加到8％，复合材料的拉伸强度和拉伸模量分别从4．2MPa和42MPa上升到6．8MPa和102MPa，而断裂伸长率从90％降低到了50％。
3．2．3活化蒙脱土
除了改性，对蒙脱土进行活化也能够改善蒙脱土在基体中的分散状态及其与基体间的相互作用，并增大层间距，加强增强效果。Wang等［23］采用甘油活化蒙脱土，通过挤出工艺制备热塑性淀粉／甘油活化蒙脱土（TPS／GMMT）纳米复合材料。研究发现，甘油能够有效增大蒙脱土的层间距并破坏多层结构，有利于剥离和淀粉分子插层。Wang等［24］以甘油同时作为淀粉的增塑剂和蒙脱土的活化剂，制备热塑性淀粉／活化蒙脱土（TPS／AMMT）纳米复合材料［天然蒙脱土与活化蒙脱土透射电镜图如图3（A）、（B）所示］。研究发现，AMMT在淀粉中分散得更均匀［如图3（C）、（D）所示］，并且含有AMMT的材料拉伸强度更大。当AMMT含量为9％时，TPS／AMMT的拉伸强度达到最大值8．6MPa，相当于TPS的两倍。Ma等［25］先将山梨醇与蒙脱混得到活化后的蒙脱土－山梨醇（MMT－sorbitol），制备热塑性淀粉／蒙脱土纳米复合材料。研究发现，活化处理使得蒙脱土的层间距增大0．8nm。淀粉链在蒙脱土层中插层使蒙脱土的层间距进一步扩大，且材料的拉伸强度随着蒙脱土含量的增加（从0％到10％）上升到12．27MPa，是纯热塑性淀粉的3倍，杨氏模量从19．8MPa上升到84MPa，而断裂伸长率从138％下降到93％。Huang等［26，27］分别用乙醇胺和柠檬酸活化蒙脱土（EMMT），与热塑性玉米淀粉通过混合挤出工艺制备绿色复合材料。研究发现，活化后的蒙脱土在淀粉基体中的分散性良好，并且具有显著的增强效果。这是由于挤出工艺使得剥离的蒙脱土均匀分散在淀粉基体中，淀粉分子插入蒙脱土层间，形成稳定的多相纳米结构。比较发现，改性后的蒙脱土的增强效果比天然蒙脱土好。甘油、柠檬酸、山梨醇活化蒙脱土确实能够增大其层间距，有利于插层和剥离结构的形成，改善蒙脱土在基体中的分散，提高蒙脱土的增强效果。
3．3高岭土对淀粉塑料力学性能的影响
高岭土也是常见的铝硅酸盐，属于1∶1型层状硅酸盐，具有环境友好，价格低，来源广等优点。高岭土作为淀粉塑料的无机增强能够有效改善其力学强度。Mbey等［28］研究高岭土与热塑性淀粉的相互作用。研究表明，高岭土与淀粉分子间存在静电排斥，以及两组分中的羟基形成的氢键，产生的微弱作用力有利于高岭土在淀粉基体中分散（如图4所示）。Kaewtatip等［29］将不同含量的高岭土与淀粉通过在热模具中烘焙制成高岭土／淀粉泡沫。研究发现，高岭土能很好地分散在淀粉中，与淀粉具有良好的附着力，随着高岭土含量增加，材料的冲击强度从246．06J／m2上升到1151．60J／m2。另外，他们［30］又采用压缩成型工艺制备预糊化的木薯淀粉／高岭土复合材料。指出当高岭土含量较高时，不能在热塑性淀粉中很好地分散，易在淀粉基体中发生团聚，从而降低增强效果。Huang等［31］制备了热塑性直链淀粉／高岭土复合材料。研究发现，当高岭土含量为20％时，材料的力学性能达到最佳。同样，Carvalho等［32］也有类似的发现，高岭土和热塑性淀粉能发生稳定的键合，含有50％的高岭土的复合材料的拉伸强度和弹性模量分别提高50％和140％，而断裂伸长率降低了50％。
3．4海泡石对淀粉塑料力学性能的影响
海泡石是一种结构复杂呈针状，内部有沿轴向的空隙的镁硅酸盐。它的比表面积较大，且表面存在羟基，可与硅烷接枝，使其既具有亲水基团，又具有疏水基团。Madrigal等［33］用海泡石与丙基三甲氧基硅烷接枝（如图5所示），作为热塑性淀粉／聚乙烯（TPS／PE）共混材料的增容剂。研究表明，接枝改性后的海泡石作为增容剂改善了TPS与PE的相分离现象，并使TPS／PE的拉伸强度和断裂伸长率随着海泡石含量的增加而增加，分别从8．7MPa上升到11．5MPa和从100％上升到480％。为了改善基体性能，Olivatoa等［34］将纳米尺寸的海泡石加入到TPS／PBAT共混材料中。研究发现，5％的海泡石在TPS／PBAT（80∶20）中能够均匀分散，而没有团聚现象，而在TPS／PBAT（50∶50）中则出现分散不均匀和团聚现象，增强效果不显著。力学测试表明，海泡石在TPS／PBAT（80∶20）体系中能够提高材料的拉伸强度和杨氏模量，分别从3．2MPa提高到4．0MPa和从49．2MPa提高到102．1MPa，同时使得材料的断裂伸长率轻微降低。海泡石的亲水基团能够与淀粉更好地共混，使其在淀粉中能够很好地分散。并且海泡石的疏水基团能够与其它增强聚合物的相互作用，改善复合材料的相容性，达到增强效果。
3．5滑石粉对淀粉塑料力学性能的影响
滑石粉是一种层状硅酸镁矿物。它有两种表面，一种是活性较低的含有硅氧基团的疏水的“基础面”，另一种是活性较高的，由酸性且亲水的硅醇基和镁阳离子组成的“边界面”。层状结构使得滑石粉可用来增强淀粉塑料，有利于形成插层结构。滑石粉能在淀粉基体中较好的分散，硅醇基能与淀粉的羟基形成稳定的氢键，而滑石粉疏水的基底表面能与塑化后的淀粉产生物理作用。Castillo等［35］采用熔融混合和热压工艺制备由两种不同的滑石粉（A10和SJ10）增强的热塑性淀粉材料。研究发现，SJ10滑石粉和A10滑石粉能够将热塑性淀粉的杨氏模量、拉伸强度和断裂伸长率从22．7MPa、1．19MPa和62．2％分别提高到266．9MPa、4．04MPa、55．3％和38．2MPa、2．34MPa、59．0％。由此可见，两种滑石粉都能增强材料的性能，且SJ10滑石粉增强效果较好。同样，López等［36］得到类似的研究结果，滑石粉能够增强热塑性淀粉塑料的拉伸强度和杨氏模量，同时由于滑石粉表面没有足够的羟基使淀粉－滑石粉的界面粘附力增强，使得淀粉分子链能够滑移，因而材料的断裂伸长率并没有大幅度下降而保持在60％左右。
3．6六偏磷酸钠对淀粉塑料力学性能的影响
用无机盐对淀粉进行交联改性也是一种增强淀粉塑料力学强度的方法。同时，交联程度越高，力学性能提升越明显。Wang等［37］用不同浓度的六偏磷酸钠（SHMP）改性淀粉，使之与淀粉交联（反应机理如图6所示），再用细菌纤维素（BC）和聚乳酸（PLA）作为填料，通过熔融共混制备复合材料。研究表明，SHMP能够改善淀粉基体与聚乳酸间的相容性；经过10％浓度的SHMP改性后的材料，拉伸强度从28．7MPa上升到到37．4MPa，同时，材料的冲击强度也随之提高，而断裂伸长率有所下降（从6．7％下降到4．5％）。Liu等［38］用SHMP水溶液对热塑性淀粉／聚乙烯醇共混薄膜进行交联改性。研究发现，交联改性程度越大，薄膜的力学性能越好，其拉伸强度从未经改性的2．3MPa上升到6．6MPa，杨氏模量从14．28MPa上升到86．65MPa。
3．7磷酸锆对淀粉塑料力学性能的影响
磷酸锆对于淀粉塑料的力学强度也有一定的增强作用，比如层状磷酸锆能够显著提高淀粉塑料的力学性能。Wu等［39］采用正丁胺改性层状的甘氨酸－N，N－甲基磷酸锆（ZDGMP），得到BA－ZDGMP（结构如图7所示）作为热塑性豌豆淀粉（PS）的填料。研究发现，当BA－ZDGMP的含量为0．06％时，BA－ZDGMP在淀粉基体中分散最均匀，填料与基体间形成稳定的氢键，使得材料的拉伸强度从3．95MPa上升到12．43MPa，而断裂伸长率从42．2％下降到32．9％，而高浓度的BA－ZDGMP会在基体中团聚而降低增强效果。他们［40］还通过浇铸和溶液蒸发工艺制备甘油塑化豌豆淀粉／α－磷酸锆（PS／α－ZrP）热塑性复合薄膜。由于α－磷酸锆具有比蒙脱土更高的纯度和离子交换能力，更易于插层和剥离，与淀粉分子的界面作用更强烈。研究指出，0．3％α－磷酸锆与豌豆淀粉相容性最好，能够在基体中均匀分散。同时，淀粉／α－磷酸锆纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随着α－磷酸锆的增加显著提高。
4展望无机物
作为增强填料增强热塑性淀粉依然存在一系列需要改善和解决的问题，比如填料在淀粉基体中不能达到完全均匀的分散，会有局部的团聚发生；层状硅酸盐材料在淀粉基体中不能达到完全剥离，从而阻碍了淀粉分子的插层，难以达到最佳的增强效果；填料与淀粉基体间的相容性需要进一步提高，以减少相分离现象出现。未来的研究方向可以从以下方面入手：（1）进一步改善制备工艺，实现填料在基体中的均匀分散；（2）对无机物先实施高效的改性或活化，进一步改善其与淀粉分子间的相容性，提高两者的相互作用力；（3）实现多重增强体复合，并且优化各组分之间的相容性，提高增强效果；（4）深入了解无机物增强机理，添加其它助剂，达到最佳的增强效果。
参考文献：
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可降解塑料现状篇3
关键词：农用覆地膜；可降解；发展趋势
中图分类号：X592
文献标识码：A文章编号：16749944（2016）12020002
1引言
农用覆地膜（地膜）即地面覆盖薄膜。地膜可以有效地调节土壤温湿度，储存土壤中的营养物和水分，防止杂草的生长，为农作物的生长创造了良好的生态环境[1]。然而任何事物都具有两面性，虽然使用农用覆地膜使得农业增收增产，但是由于目前的地膜大多是高分子化合物，在自然条件下完全降解相当困难，并且地膜的应用量和使用年限逐年增加，残留大量的地膜造成了“白色污染”，影响农业生产的正常进行，农业环境的安全与健康造成了严重污染[2]。如何解决这个日渐严重的问题就摆在了当前，通过研究表明，研制及使用可降解农用覆地膜则是解决这一问题的重要途径。因此，研究、开发和应用完全可降解农用覆地膜是今后农用覆地膜发展的主要趋势。
2农用覆地膜现状
农用覆地膜大多都是透明或黑色的聚乙烯薄膜，用于覆盖地面。地膜可以保持土壤水分以提高土壤的温湿度，使土壤结构得以维持，防止害虫、微生物引起的病害，使得植物快速生长。在我国一些自然条件恶劣的地区，地膜的使用对农作物育秧和栽培有着很重要的作用[3]。
2.1传统农用覆地膜现状
在农业上使用农用覆地膜，可以有效调节土壤温湿度，储存土壤中的水分和营养物，防止杂草的生长，促使农作物早熟，最终能够增产50 %～350 %。我国自20世纪70年代末引进了地膜覆盖技术以来，迅速发展起来，给我国的农业带来了一场“白色革命”[4]。由于地膜在保温、保湿、保肥、防寒等方面有着显著的优点，所以地膜的需求量日渐增长。目前，在农业中我国每年传统塑料地膜的使用面积已超过1500万 hm2，并有逐年扩大的趋势。我国地膜的生产量和使用量是其它所有国家总和的1.6倍，已经成为世界上使用和生产农用覆地膜数量最多的国家。
但是，就目前社会大环境而言，传统农用覆地膜的发展遇到严重的污染问题，这是一个较为矛盾的结合体。大量的传统农用覆地膜难以自然降解，而对于地膜的回收机构尚不完善，而农业劳动者对于地膜的处理不妥善，一部分人选择弃置于农田，一部分人选择烧毁，无论哪一种方式，都在以不同的形式给环境带来负担，传统农用覆地膜的发展遇到严重阻碍。
2.2可降解农用覆地膜现状
我国是农业大国，农业生产中的地膜使用量大，塑料地膜是最主要也是使用最广泛的地膜，其使用和消费量也是世界第一。然而塑料地膜在使用后不可降解，农田中积累的废弃塑料底膜对农田的污染情况日趋严重。为解决这一问题，可降解地膜的研制陆续登场，主要有光降解塑料底膜、生物降解地膜、光-生物降解地膜三大类。目前，可降解地膜的降解机理也可分为光降解、生物降解、化学降解三大类。
作为农业大国，为降低农用地膜带来的环境污染，研制开发可降解地膜成为解决问题的重要解决途径。可见，可降解地膜的开发有实际意义，得到大环境的支持。现阶段，通过深入研究天然高分子材料的改性技术和成型工艺，以降低生成成本为目的，大力发展完全可降解地膜。
3农用地膜的成型工艺
3.1传统农用覆地膜成型工艺
目前使用的传统农用地膜是一种人工合成的高分子化合物地膜，其成型工艺主要有有挤出吹塑成型、挤出流延成型和双向拉伸薄膜成型3种[1]。
3.1.1挤出和双向成膜
挤出吹塑成膜的主要优点在于设备简单、投资少、无边料，成品率高；幅面宽，焊缝少，易于制袋； 薄膜经拉伸、吹胀，力学性能较好；但薄膜厚度均匀度较差，生产线速度慢。目前，挤出吹塑成膜常用于PE、PP、PVC等农用薄膜的成型；采用双向拉伸技术生产的塑料薄膜具有以下特点：与未拉伸薄膜相比，机械性能显著提高，拉伸强度是未拉伸薄膜的3～5倍；阻隔性能提高，对气体和水汽的渗透性降低；光学性能、透明度、表面光泽度提高；耐热性、耐寒性能得到改善，尺寸稳定性好；厚度均匀性好，厚度偏差小；实现高自动化程度和高速生产。适用于双向拉伸生产的塑料薄膜主要包括聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯和聚酰亚胺薄膜等。
3.1.2反应挤出成膜
反应挤出是20世纪60年代后期才兴起的一种新技术，因其能使聚合物多样化、功能化、生产连续化、工艺操作简单经济而越来越受到重视。反应挤出是以螺杆和料筒组成的塑化挤压系统作为连续反应器，将欲反应的各种原料组分，如单体、引发剂、聚合物、助剂等一次或分次由相同的或不同的加料口加入到螺杆中，在螺杆转动下实现各原料之间的混合、输送、塑化、反应和从口模挤出的过程。可以看出，一般以合成高分子材料为基质的降解地膜不仅制备过程较为复杂繁琐，而且在加工过程中所使用的原料助剂也会对环境造成一定的污染[1]。
3.2可降解农用覆地膜成型工艺
由于环境污染问题日益突出，使用传统农用覆地膜会产生大量的“白色污染”，所以传统覆地膜将逐渐退出历史的舞台，取而代之的则是正在不断发展的可降解农用覆地膜。
3.2.1可降解农用覆地膜原料的选用
在自然界中有一类天然的可降解物质，即纤维素。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50 %以上。棉花的纤维素含量接近100 %，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40%～50 %，还有10 %～30 %的半纤维素和20 %～30 %的木质素。据资料统计，每年全世界的植物物质，只有11%被用作农作物产品、造纸、饲料和建筑原料，而剩余89%的纤维素纤维则被自然界分解转化，造成大量资源浪费[5]。因此，利用植物纤维制备可降解农用覆地膜，既可以充分利用资源，同时也为塑料工业开辟了一个新原料方向。目前非织造农用地膜的生产制造主要研究的原料有以下3种。
（1）最优原料当属短绒棉。短绒棉可从废旧棉制物中提取，资源数量庞大，也实现了废物利用。且棉的纤维素含量如此高，作为可降解的植物纤维，短绒棉成本低，经过再加工可制成棉短绒地膜，完全可降解，对环境无害。随着生活水平提高，国内每年消耗丢弃棉制品数以百万吨，这些废弃棉制品的回收及再利用也已经成了不可忽视的问题。因此，可以将这些废弃棉制品收集起来，经过非织造湿法成网和改性处理，制备可完全降解的农用覆地膜。这样不仅可以有效解决传统地膜产生的环境污染问题，还可以降低成本。通过回收再利用，资源价值进一步达到最大化，符合可持续发展要求[6，7]。
（2）我国具有丰富的麻类纤维资源，种植面积和产量均居世界首位，众多的麻类品种中，经过研究培育、配套合适的加工方法，也能提供优质原料。
（3）在自然界中仍存在着大量其他的植物资源可以为人们所利用，也有一些研究利用各种物理或化学的方法对其形态进行加工处理后，提取纤维用来生产农用地膜。
3.2.2可降解农用覆地膜成型工艺
非织造布加工工艺以其简单、低成本、自动化和无污染等优点受到欢迎，因此非织造布在农业上的应用更是越来越广泛，所以可以采用非织造生产工艺来制备可降解农用覆地膜。
可加工成农用覆地膜的非织造加工工艺有干法成网和湿法成网两种[8]。
（1）干法成网。经梳理成网，或使用梳理成网和气流成网结合，利用针刺加固或化学粘合加固，最终制得非织造可降解农用覆地膜。
（2）湿法成网。将长度较短的纤维素纤维加入适量的助剂，如分散剂、增强剂、粘合剂等，通过打浆、调料、稀释等工序，制得纤维均匀分布的悬浮液，再经过成网、烘干后即可得到非织造可降解农用覆地膜。湿法成网中分散剂的作用机理是减少纤维的絮凝，改进成形质量，得到均匀的成品。而在有纤维素存在时，在成网之前加入的化学助剂主要是湿强剂，它一方面赋予某些产品湿强度，另一方面对纤网提供足够的湿强度，保证纤网有足够的牵伸应力，可供地膜使用时强力的需求。湿法成网制得的可降解农用覆地膜具有厚度较薄、手感柔软、质量较轻、且满足使用要求等优点。
成膜方法的选择依据应根据纤维成网的可行性，由待加工植物纤维的表观特性、物理特征来判断。由于其来源多为废弃棉纤维，根据其原料来源和使用性能要求，建议使用湿法成形加工工艺。
4农用覆地膜存在问题
4.1传统农用覆地膜存在问题
目前我国农业中所用的地膜大多为单体聚乙烯或合成高聚物，而这些聚合物都具有分子量大、性能较稳定、且难以分解的特点，虽然在使用中确保了农作物增产增收，但是在使用过后，残留着大量的地膜碎片，散落在土壤中，严重降低土壤的通透性，给耕作、播种和作物的生长带来了阻碍[8]。具体存在如下问题。
（1）残膜降低了土壤的通透性，养分分布不均，影响微生物的活动和正常土壤的结构，降低了土壤的肥力。
（2）残膜碎片改变了土壤结构，影响土壤的正常渗透，耕地的抗旱能力逐渐降低，甚至会引起土壤次生盐碱化的后果。
（3）残膜给作物的根系发育带来困难，作物不能正常吸收水分和养分，致使产量下降。据测定，种子播在残膜上烂种率为6.92 %，烂芽率5.17 %，子叶期死苗率3.08 %。据相关资料查得，每亩土壤残膜达3.9 kg时，小麦减产9 %～16 %，玉米减产11 %～23 %，蔬菜减产14.6 %～59.2 %。严重的影响了农业的可持续性发展。
（4）残膜中会存在有害物质，对农作物会产生毒性，破坏了叶绿素的形成，导致农作物生长缓慢或黄化死亡。
（5）大量残膜存在于耕层，会缠绕播种机，影响田间耕作。
4.2可降解农用覆地膜存在问题
可降解地膜（特别是完全降解地膜）[9]存在的问题来自于原料成本与价格，由于价格昂贵，除非政府补贴，否则很难大面积推广使用。在使用性能方面，如全淀粉塑料地膜、草纤维地膜、纸地膜的干湿强度、拉伸强度等方面都有待改进；在降解性能方面，绝大部分的光-生物降解地膜在降解的可控性、彻底性有待进一步研究；另外，可降解地膜缺乏统一的识别标志和产品检测标准，技术市场和产品市场较为混乱。
5结论
农用覆地膜具有保温、保湿、保肥和防寒等显著优点，使得地膜的需求量日益增长。但传统覆地膜所带来的一系列问题也逐渐显现出来，传统塑料地膜带来的“白色污染”也是越来越严重。不难看出，大量不可降解农膜的使用已迫使人们不得不解决残膜对土壤的污染问题。而采用可降解农用覆地膜则是解决这一问题的重要途径。近年来，草纤维地膜、纸基地膜等环保地膜的研究火热。实践应用表明，以纸浆为原料的纸地膜和以植物纤维为原料的环保型麻地膜效果较好。不但降解效果良好，且对农作物的保温和保湿效果优越，就促进作物的生长而言，与传统农用地膜相比毫不逊色。将植物纤维（或废弃天然纤维）采用非织造生产工艺（干法成网或湿法成网）制成新型的可降解农用覆地膜，环保可降解，解决了传统农用覆地膜难降解的问题，进而解决了废弃地膜造成的“白色污染”，绿色环保，具有良好的社会前景与经济效益。研究、开发和应用完全可降解农用覆地膜是今后农用覆地膜发展的重要趋势。
参考文献：
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[3]舒帆. 我国农用地膜利用与回收及其财政支持政策研究[D]. 北京：中国农业科学院研究生院.2014.
[4]封俊. 可降解农用地膜的研究进展[J].现代化工，1990（2）：8～9.
[5]鹿宝鑫，周睿，王霞.天然纤维基降解塑料地膜的现状与发展趋势[J].农机化研究，2008（12）：207～209.
[6]吕仕元，陆德生，王祖行，等.自然降解农用棉短绒地膜的研制[J].产业用纺织品，2002（2）：13～17.
[7]盛伟，罗军，葛明桥.纸基棉短绒地膜的研制与表征[J].产业用纺织品，2009（3）：9-11.
[8]贾珊珊，徐红.可降解非织造农用地膜的研究进展[J].江苏丝绸.2011，（6）：38～39.
[9]唐赛珍，陶欣.中国降解塑料的研究与开发[J].塑料.2001，30（5）：9～16.
Abstract：
可降解塑料现状篇4
谁来代替“劣迹斑斑”的塑料呢？经过不懈的研究，人们终于找到了一位很好的“替身”——玉米。
科学家从饱含淀粉质的玉米中，用现代生物技术提取出乳酸，再经过特殊的聚合反应，生产出颗粒状高分子材料——聚乳酸(题图)。它可以替代化工塑料，因此，被称为“玉米塑料”。
它能做瓶子、盒等日用品(图1)，还可以制造矿泉水瓶子!
英国的一家公司刚刚进行了一场“瓶子革命”。他们用“玉米塑料”制造的矿泉水瓶，通体透明，和化工塑料制成的瓶子一模一样(图2)。而且，短短3~9个月，它便能完全降解(图3)，降解后还能充当肥料。一举多得，难怪说它是瓶子的“革命”!
其实，“玉米塑料”的本领还多着哩!
日本的几家电器厂商，就用“玉米塑料”制成了DVD光盘(图4)。这种光盘价格贵了些，但非常环保。随着电脑的大量普及，废弃的、不可降解的光盘也成了一大“公害”。“玉米光盘”却不一样，埋进土里，一年后，便消失得“无影无踪”，绝对环保。
手机，居然也可用玉米制造!国外推出的“玉米手机”，除了电子器件，其他材料都是“玉米塑料”(图5)。只需把机芯等少数零部件拆下，报废的手机就可以往花坛中一埋，没多久，花花草草更鲜艳亮丽了。手机成了花草的“补品”，你说妙不妙啊？要知道，目前，全球手机使用量已超过15亿部，报废的更多，“玉米手机”为手机找到条不错的“后路”，真是妙呀!
美国的一家公司别出心裁，推出了玉米袜子。
现在，许多袜子都是化纤材料制成的，不可生物降解。研究人员从玉米身上提取纤维，织成袜子(图6)，既时髦又环保，外观漂亮，穿着舒适，透气性、牢固度和普通袜子一样好。谁会想到玉米竟然还能穿在脚上哟!
玉米，新型的环保材料，应用前景十分广阔。制作成农用薄膜，为瓜果蔬菜出力，薄膜老化了，又可作肥料，功劳真不小呀!玉米还能制成各种器具，连狗狗爱啃的“狗咬骨”都用上了它(图7)，味道挺不错哩!许多玩具也让“玉米塑料”出场。宝宝们玩得更安全，大人更放心。
可降解塑料现状篇5
一、我国生态环境现状 二、现代生物技术与环境保护
现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。首先,生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。其次,利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底的手段。再次,生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理以及有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
三、现代生物技术在环境保护中的应用
(一)污水的生物净化
污水中的有毒物质其成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。
(二)污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌;另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。
可降解塑料现状篇6
在现代包装设计中我们接触到最多的,更新最快的莫过于食品的包装。在我国食品工业发展迅猛的今天,人们的生活理念和消费模式正在发生重大变化,包装在人们生活中也越来越重要,对食品包装也提出了新的要求,本世纪食品市场的竞争在很大程度上取决于包装质量的竞争。科学技术突飞猛进,食品包装日新月异,而食品包装理念也显现出新特色,食品包装要以多样化满足现代人不同层次的消费需求;无菌、方便、智能、个性化是食品包装发展的新时尚;拓展食品包装的功能、减轻包装废弃物对环境污染的绿色包装已成为新世纪食品包装的发展趋势。
在本次实习中我接触到了一些绿色包装,绿色包装也是现在国家大力提倡的一种包装,这种包装现在在食品行业被广泛运用。这类包装是指对生态环境无污染、对人体健康无害、能循环和再生利用的包装。在人们对生态环境极为关注的今天,食品的绿色环保包装也成为一种必需。据专家预测,未来10年内绿色食品将主导世界市场,而绿色包装则是绿色食品在消费者中间的通行证,它对子塑造绿色食品品牌有着重要的意义。从协调社会发展和生态环境保护出发,世界各国都把减量、复用回收及可降解作为生态环保包装的目标和手段。
在清华大学和中科院微生物研究所共同努力下,已圆满完成了用废糖蜜为原料生产可生物降解塑料聚羟基丁酸酯(PHB);用基因工程菌生产可生物降解塑料PHB;用水解淀粉为原料生产可生物降解塑料PHB及其共聚物PHBV以及可生物降解塑料PHB的改性和应用等研究成果。并在此基础上实现了国际上首次规模化生产第三代PHA羟基丁酸共聚羟基已酸酯(PHBHHx),由微生物合成的生物可降解材料聚烃基脂肪酸PHA,具有优良的生物可降解性、相容性、电压性以及光活性,其结构的多样性,加上由结构变化所带来的新材料性能,使这种材料在食品包装方向应用前景十分广阔。
德国PSP公司近期开发出泡沫纸生产新工艺,用它生产的包装材料可代替泡沫材料。该种泡沫采用旧报纸和面粉作材料,先将回收的旧书报切成碎条,再碾成纤维状的纸浆,将其和面粉以2比l的比例混合,混合后的纸浆注入挤压压成圆柱颗粒。挤压过程中,原料受水蒸汽作用成为泡沫纸。用该种泡沫纸作原料,可以根据不同的需要生产出多种形状的塑料包装。泡沫纸可一次成型,不用化学添加剂,使用后还能回收加工。
运用现代超级粉体技术,将原材料粉碎成10~25ium之间的颗粒称为超微粉,近年来研究发现,利用超微粉技术制备淀粉基生物降解塑料具有明显的优越性。超微淀粉粒度小,均匀,具有极大的比表面积,蓄含巨大的表面能,使其流动性和填充性得到显着提高,用于制备生物降解塑料时可有效地改善材料的力学性能,能够在保证材料使用性能的前提下,大大提高淀粉的添加量,这对于降低成本,节约石油资源,开发天然淀粉的应用,提高塑料生物降解率都有非常重要的意义。
美国农业研究局南部地区中心利用大豆蛋白质、添加酶和其它处理剂制成大豆蛋白质包装膜,用于食品包装,能保持良好的水份、阻止氧气进入,与食品一起蒸煮,既易于降解减少环境污染,又可避免食物的二次污染。
可降解塑料现状篇7
关键词：现代生物技术环境保护前景规划
1.我国生态环境现状
目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工的工作重点。
2.现代生物技术与环境保护
现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。
生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题，同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，经常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与经常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。
所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
3.现代生物技术在环境保护中的应用
3.1污水的生物净化
污水中的有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多，如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶，以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95%以上。
3.2污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是：通过生物作用改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。
3.3白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采取措施，十几年后不少耕地将颗粒无收，可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境，研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。同时，还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。
3.4化学农药污染的消除
一般情况下，使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，非凡是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法，而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结果比较复杂，有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应，就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造，改变其生化反应途径，以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。
所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称，它们多是生物体的代谢产物，主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素，以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。
参考文献
[1]孔繁翔.环境生物学.北京：高等教育出版社，2000
可降解塑料现状篇8
关键词：烂洞 发泡 螺杆结构
随着塑料回收工艺的发展，PE输水软管所用的回收料也具有了其特殊性，因此在加工时对生产设备、原料品质也有了特殊的要求。
本公司在近几年的生产中PE输水软管产品不断出现烂洞现象，不但影响产品质量，而且增大劳动强度，造成成品率下降。为改变现状，我公司技术人员经过多方试验论证、分析、总结，找出了PE输水软管烂洞原因及其解决办法。本文将对PE输水软管烂洞原因及其解决办法作简单介绍。
一、PE输水软管烂洞原因
1.原料湿、脏、发泡引起的
原料潮湿使物料在加热后产生蒸汽，在物料受热前移的过程中气体不能及时排出，造成制品在脱模时排气、拉伸而产生烂洞。
PE回收料品质差、脏，在重新回收造粒过程中没有将部分异物清除或夹杂非PE类物质，使回收料中产生与原料不熔的物质（杂质），造成制品脱模后不熔物挂蹭口模产生烂洞。
PE回收料在造粒过程中由于离心机故障造成颗粒不实心、有气孔、发泡，在使用该料时料粒自身夹带的空气或水汽与原料熔融，空气或水汽太多排放不及，脱模时排放气体产生烂洞。
2.机头压力太小
熔融物流在经过螺杆的加料段、压缩段、均化段时压力逐步提升，再经过法兰区多孔板的阻隔压力再次加剧，而PE输水软管设备的机头由简单的分流梭、芯棒、口模组成，流道短，几乎没有太大压力，因此熔融物流在从法兰流入机头后压力立即减小，使制品脱模后致密度减弱、拉伸强度降低，极易产生烂洞。生产实践证明：规格越大（即0125、0110规格的软管），机头越大，产生烂洞的频率也越大。
3.钢筒、螺杆磨损严重
螺杆的结构与原料的挤出量和塑化有着直接的关系，一般的塑料挤出机使用的普通螺杆分为三段，即加料段、压缩段、均化段。
3.1加料段：在这段，原料仍然是固体状态，螺杆的主要功能是将物料传给压缩段，同时使物料受热，所以这区温度不能太高或太低，如果太高物料在下料口熔化， 阻塞下料口，如果太低，不能达到预热的目的。
3.2压缩段：物料在这段受热前移，由粒状固体逐渐压实并软化为连续的熔体，同时将夹带的空气向加料口排出。
3.3均化段：将熔化的物料进一步塑料化均匀，并使物流定量、定压由机头和口模流道流出，这段温度较高，目的是使物料在钢筒内充分塑化。
这些是普通螺杆各区的作用，在钢筒与螺杆处于全新、紧密无磨损时，设备的挤出量和制品致密度都无任何影响。可一旦钢筒、螺杆老化、磨损严重，就直接会影响到产品的质量和产量。钢筒、螺杆磨损严重产生大量剪切热，造成机身温度过高不可控，钢筒内气体排不出去，生产出的制品致密度差，拉伸强度降低，承压能力差，烂洞频繁。
二、解决办法
1.原料湿、脏、发泡的解决办法
对使用的所有原料进行分捡，把挑出来的湿料单独烘干再用，减少原料中的水蒸汽造成的制品烂洞现象。
PE回收料品质差、脏，要想从根本上解决必须要严把回收造粒的每一个环节，粗破、湿破、回洗、分拣、造粒环环相扣，每一个环节都能严格把好关，才能提高回收料的等级，切实保证产品质量。
将所有使用的PE回收料打开包装识别是否发泡，将发泡严重的颗粒料回收重新造粒，以确保产品烂洞频次减少。
另外可在混合料中加入塑料消泡剂。原材料中含有的微量水分或气泡对于塑料制品的生产有着非常严重的影响，因此企业一般采用增加烘干设备对塑料进行烘干处理，这对于能源和人力都是极大的浪费，增加了产品的成本。而使用塑料消泡剂只需将其加入原材料中，无需对产品的生产工艺进行任何调整，就可以消除由于水分引起的气泡、云纹、裂纹、斑点、烂洞等一系列问题，对制品物理机械性能无不良影响，省时省电，提高生产效率，降低成本。该消泡剂已用于实际生产中，对解决产品烂洞问题起了很大作用。
2.机头压力小的解决办法
因PE输水软管设备的机头由简单的分流梭、芯棒、口模组成，流道短，为增大机头压力，对口模、芯棒进行加长，增加机头流道长度，压力增大，使制品致密度增大，拉伸强度增强，减少烂洞产生。机头的改造已运用于生产实际，效果明显，烂洞频次大幅度减少。试验结果如下：
改造后的机头和普通机头生产应用情况对比表
3.钢筒、螺杆磨损严重
钢筒、螺杆磨损严重，物料塑化能力减弱，对物料密度、强度、熔体流动速率等的要求就会相对提高。但现在企业为了生存必须降低成本，而原料成本降低的关键在于大量使用回收料，这就要求生产设备既要对原料适应能力强、塑化充分，又要产能大、质量高。在这种要求下，我们选择了新型螺杆（分离型螺杆）。
分离型螺杆的结构特点是在压缩段增加一条副螺棱，将主螺纹槽分为两部分，在螺杆塑化过程中形成固液相分离，固相料全部留于固相槽中，而固相槽中的气体则在压力的作用下向后自料中排出，减少了制品中的气泡。同时增大了固相料与机筒内壁的热交换面积。正是由于分离型螺杆具有较深的螺槽，因而有较小的剪切速度梯度，在高速下熔料便不易分解。这也是分离型螺杆可以开到较高转速还能保证质量的一个原因。而采用主副螺纹螺槽的结构，从压缩段开始固相槽深度渐变浅，而液相槽深度逐渐变深至均化段结束这种结构对透明度高的制品及热稳定性差的原料有好处，且对原料的适应能力较强。分离型螺杆从理论到生产实践都证明了，它是以低温高效为中心的一种性能优越的先进螺杆。它既保证了原料的适应能力，又提高了单机产量，并解决了物料中气体排放问题，大大减少了制品的烂洞现象。通过生产实践也充分证明了分离型螺杆的优势，它与普通螺杆生产时间的对比结果如下：
分离型螺杆和普通螺杆实际应用情况对比表
综上所述，PE输水软管烂洞问题的原因分析及解决办法关键在于助剂的添加和设备的改造和更新换代。只有不断地发现问题，才能不断地有所改进，最终找到解决问题的根本所在。
参考文献
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可降解塑料现状篇9
2008年年初，中国国务院办公厅发出《关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》，正式向“白色污染”宣战，明确从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，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。商品零售场所必须对塑料购物袋明码标价，并在商品价外收取塑料购物袋价款，不得无偿提供或将塑料购物袋价款隐含在商品总价内合并收取。
2008年4月份，商务部再次了《商品零售场所塑料购物袋有偿使用管理办法(草案)》，该办法明确了塑料购物袋是指由商品零售场所提供的，用于装盛消费者所购物品，具有提携功能的塑料袋，不包括基于卫生及食品安全目的，用于装盛散装生鲜食品、熟食、面食等商品的塑料预包装袋。也就是说，装熟食、生鲜食品的塑料预包装袋并不在新规限制范围内，市民去超市买熟食、豆腐之类，仍可用塑料预包装袋。
国家发改委倡导消费者重拎布带子、重提菜篮子。
1)200的“白色污染”
上世纪80年代，广东零售业在国内率先向顾客附赠塑料购物袋，此后这一“便民举措”迅速遍及到大江南北。
超市是塑料购物袋的输出大户，在对济南大润发、沃尔玛、家乐福等超市进行调查中发现，每家大型超市每天免费送出的塑料购物袋达数万个，购物高峰期用量更为惊人。每个收银台都挂着厚厚的两沓塑料购物袋，供顾客免费使用。而顾客也是“来者不拒”，大大小小装着物品的塑料袋提满了双手、堆满了手推车。
小小塑料袋似乎不起眼，但由于使用数量巨大，其浪费资源、污染环境的程度却是十分惊人。此次“限塑令”主要是为了控制日益严重的“白色污染”。超薄塑料袋的原料是聚氯乙烯。氯乙烯是一种对人体产生毒害的化合物。由于聚氯乙烯的成型性能差，加工成薄膜时需要加入大量的增塑剂。而增塑剂同样对人体有害，威胁生殖系统功能。
据统计，目前北京每年产生废旧塑料包装垃圾14万吨，占整个生活垃圾的3％；上海每年产生废旧塑料包装垃圾19万吨，占生活垃圾总量的7％。尤其在城乡接合部和铁路沿线，更是塑料袋“满天飞”。出现这种状况的重要原因，就是很多消费者在使用塑料袋时，完全将其当作免费的商品，无需付钱，也不需要理会后果。
虽然它也是塑料质地的，但其循环利用率只有其他塑料容器的10％，因为每个塑料袋都需要至少200年以上的时间才能自然分解，且严重污染土壤；如果采取焚烧处理方式，则会产生有害烟尘和有毒气体，长期污染环境，而大多数人并没有意识到它带来的危害。
如何有效“限塑”是关键
对于如何有效推行“限塑令”，国家发改委表示，对行政不作为、执法不力的，要依法追究有关主管部门和执法机构主要负责人及相关责任人的责任。而财政，税务部门则须尽快制定抑制废塑料污染的税收政策，利用税收杠杆调控塑料购物袋的生产、销售和使用。
济南市工商局市场处工作人员介绍，今后将取缔塑料袋流动销售摊点，由市场主办方组织经营者，设定塑料袋收费点，为消费者有偿使用服务。限塑以后，有不标明塑料购物袋价格，向消费者无偿或变相无偿提供塑料袋等行为的济南商家，将会受到最高一万元的罚款。
济南多家大型超市已积极响应“限塑令”的实施。塑料袋仅收取成本价，大中小号塑料袋的成本价约在0.3元、0.2元和0.1元左右，塑料袋售价不会相差太多。首批收费塑料袋已在6月1日上市销售。收费塑料袋的厚度明显大于现在的塑料袋，提手更结实，便于消费者反复使用。收费塑料袋直接进入条码管理，每个塑料袋上都印有条码，结账时打入小票。
6月1日，“限塑令”实施首日，济南各大超市的塑料袋均采取收费措施。不少市民自带环保袋到超市购物，超市塑料袋使用量明显减少，部分超市塑料袋少用六七成。
一时热潮并不代表会长期有效的推行，塑料袋在我们的生活中的作用太大了，要想彻底让塑料袋消失是非常困难的。即使在居民环保素质颇高的新加坡，也只有10％左右的市民支持彻底推行自备购物袋及有偿使用环保塑料袋。因此，公众的参与需要一个渐进的过程。
环保专家建议，新规实行要防止解决一个问题，产生另外的新问题。国家应该在“禁”、“限”的基础上，积极进行疏导，避免公众产生消极、抵触的情绪。整个生态链的重点放在企业而不是居民，重点抓好企业的塑料袋生产标准合格。
另外建立回收体系：对废弃的塑料袋，统一回收、处置。也就是说，政府可以考虑建立多层次回收体系，即鼓励居民将废塑料袋及其他低价值的可回收物投放到适当的分类垃圾桶里，由环卫系统的物资回收部门来收集、运输，建立“民间废品回收部门为主，环卫系统回收部门为铺”的合理回收体系。
寻找合适的替代品
“限塑”不是目的，让塑料袋渐渐从我们的生活中消失才是最佳环保的方式。
据济南市环保部门问卷统计，有近60％的人认为“限塑令”对自己生活影响较大，并会因此改变购物习惯。
“限塑令”实施后，尽管塑料袋使用量减少，但是人们购物时还是会用塑料袋。市场上常见的“降解塑料”，实际只是在塑料原料中添加了淀粉，填埋后因为淀粉的发酵、细菌的分解而产生形状的碎裂。这是一种物理降解，没有从根本上改变塑料产品的化学性质。
世界各国政府都在积极研究如何从免费获取转变为收费的办法，甚至禁止使用塑料袋，以此来减少它的使用率，并逐步用其他可降解材料来代替塑料。
可降解塑料现状篇10
关键词：排水固结；真空-堆载预压；塑料排水板；工后沉降
中图分类号TU472.33文献标识码：A文章编号：
1工程概况
某经济技术开发区一期工程占地约5km2，主要有路网、仓库、货场等。该区域地处软土区，软土层厚，工程性质很差。 根据勘察报告，具体地层自上往下为：第1层素填土：主要分布在河埂，由粉质粘土组成，含少量碎石、植物根，结构较松散，一般为可塑状态。第2层粘土：褐黄色，可塑状态，局部软塑。层厚O.7～4.5m，W=38.2％，ESl-2=3.OMPa，PS=O.276MPa，fnk=100kPa。第3层贝壳夹粉砂：湿，稍密，仅局部存在。第4层粘土：含有机质，软塑～流塑状态，局部为淤泥质粘土,层厚0～3.8m，分布不连续。W =46.6％，IP =20.2，IL =0.97，ESl-2=2.5MPa，PS=0.394MPa，fnk=70kPa。第5层淤泥：流塑，全场地分布，局部夹有粉砂薄层和零星贝壳，层厚17～20m，个别地段地层直接出露于地表。W =63.O％，IP =22．9，IL =1.22，PS =0.439 MPa，ESl-2=1.8MPa，fnk =45kPa，本层淤泥为高含水量、高压缩性、低强度、高灵敏度软弱土层。第5层以下为粉质粘土、粉砂、粉土等土层，压缩模量和承载力均较大，为工程性质较好的土层。
场地地下水为孔隙潜水，赋存于覆盖土层中，主要接受大气降水补给，以蒸发及向附近沟塘排泄。勘察期间所测地下水埋深为0．30～1.60m，地下水位年变化幅度在l.0m左右。
2地基处理要求与方案选择
2.1地基处理要求
地基处理要求包括路基沉降及稳定性两个方面。一般区段工后残余沉降量≤30cm，纵向及横向差异沉降量差≯4‰。稳定性要求，采用固结有效应力法计算，稳定性安全系数≥1.2。为满足建成以后使用要求，对临近堆场及保税区在施工时，不得出现道路横向4‰的差异沉降，更不得因差异沉降过大造成横向滑移路面开裂。
2.2处理方案选择
本工程部分地段有一层“硬壳层”，一般为粘土，层厚为2～3m，呈可塑～软塑状。但大部分地段软土直接出露地表，该层为第5层土淤泥层，层厚17～20m，含水量63％、孔隙比为1.79、塑性指数为22，抗剪强度低，渗透系数仅1.8×lO-8～9×10-8cm／s。地下水对混凝土具有弱腐蚀性。鉴于本工程地质条件复杂,地基土中淤泥土层厚且具有高含水量、高压缩性和高塑性指数，低渗透性、低强度的特点；同时考虑本项目地质条件和周围环境的具体情况，从工期、造价、工后沉降、回填材料、砂石紧缺的现状,设计决定采用真空-堆载联合预压进行排水固结方法来处理软基路基。
堆载排水预压是在天然地基设置塑料排水板，然后分级逐渐加载，使土体中孔隙水排出，在施工期消除大部分地基沉降，从而有效的控制工后沉降，软基土性得到改良，地基承载力也得以显著提高。堆载预压的特点是需要预压材料，预压荷载一般等同于设计荷载；施工时需严格控制加载速率，通常采取分级加载进行预压，每级预压荷载不得超过前级荷载作用下地基强度增长后的地基承载力。
真空预压法是通过将不透气的薄膜铺设在砂垫层上，借助于埋设在砂垫层中的管道，通过抽真空装置将膜下土体中的空气和水抽出，使土体得以固结，强度得以增长。真空预压法的优点是不需要大量的预压材料，抽真空可一次进行，工期较快。
3方案设计
排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成。排水系统包括竖向排水体和水平排水体，加压系统包括堆载法、真空法等。
3.1排水系统
3.1.1砂垫层
垫层材料应采用级配良好的中粗砂，其渗透系数≮10-3cm／s，同时能起到一定的反滤作用。为防止堆载施工对密封膜的影响，面层5cm范围内不得有带棱角的硬物。砂垫层厚度设计为50cm。砂垫层铺筑须做到厚度均匀。先铺设30cm厚中粗砂垫层，打设塑料排水板后再铺设20cm中粗砂垫层。铺设砂垫层时采用推土机推进摊铺,先两边后中间逐步往前推进。铺设于其上的土工布要求平整，无撕裂现象。为了保证路基加固质量，同时减少后期地基处理对道路的影响,加固范围在原路基外缘适当扩大。垫层顶宽40m，坡脚宽41.5m，试验段长度取70m。
3.1.2真空管路
真空预压管路系统：主管为Φ82mmPVC管，滤管为Φ55mmPVC管。滤管间距为5.5m。主管和滤管间采用三通、四通连接，主管、滤管布置为鱼刺形。同管径的对接采用钢丝胶管连接，全部抽真空管道均需埋入砂垫层中，且保证PVC管上方至少有10cm厚的中粗砂。通过出膜装置将抽真空管道与射流真空泵连接。主管间距为20m。滤水管按5.5m间距鱼刺形布置。滤水管埋设在水平排水砂垫层的中部，以有效防止滤水管上尖利物体刺破密封膜。抽真空所采用的真空泵功率每台7.5kW，空抽时必须达到95kPa以上的真空吸力，按每台真空泵可控面积为1000m2左右考虑。
3.1.3竖向排水体
对深厚软粘土地基，为了加速土体的固结，必须设置塑料排水带或砂井等排水竖井。最早的排水固结法是砂井排水，但此法存在的问题是地基变形后，容易产生断颈和颈缩。塑料排水板法弥补了砂井的不足，使施工工艺大大简化，工效成倍增长，具有以下特点：
1)塑料排水板是由厂家批量生产的，质量均匀且易控制，具有良好的透水和排水性能；重量轻(15N／m)，搬运方便，施工质量易控制。
2)塑料排水板材料具有一定的强度及延伸率，适应地基变形的能力强。
3)塑料排水板的断面尺寸小，插入时对地基土扰动小，连续性好。
4)施工机械简单，施工速度快，劳动强度小，施工场地整洁。
塑料排水板是系列土工聚合物排水带的简称，是淤泥、淤质土、冲土等饱和粘性及杂填土运用排水固结法时行软基处理的良好垂直通道，可大大缩短固结时间。在软土地基处理中，排水板的作用、设计、施工设备基本与袋装砂井相同。塑料排水板是带状复合型结构，一般宽为100mm，厚为3.5～6.0mm，是高压聚乙烯为原料，中间是挤出成型的塑料板芯，是排水板的骨架和通道。芯板的外面包化纤无纺布起着隔土滤膜作用。
本工程中，考虑到路堤荷载较小，沉降量主要发生在15m范围内的土层中，因此，排水板打设深度取为15m。塑料排水板型号选用为SPB-100-B型，塑料排水板间距取1.2m，正三角形布置。
3.2密封系统
真空预压密封膜材料采用两层聚乙烯真空预压密封膜，每层膜厚度不低于O.14mm(14丝)。为了保护密封膜在两层密封膜的上面和下面铺设无纺土工布，质量为250g／m2。无纺土工布铺好后，用手提缝纫机缝接，缝接宽度≮50mm，加固区边缘预留一定宽度的土工布，使其有足够的余量能在周边密封沟处起到保护密封膜作用。
3.3加压系统
3.3.1膜内真空度
真空预压效果和密封膜内所能达到的真空度大小关系极大。从地勘钻孔所揭露的地层来看，土体气密性较好。膜下真空度设计值为80kPa，相当于600mm汞柱。
3.3.2加载进度
根据本地地层条件，施工顺利的情况下，膜下真空度可以在两天内达到80kPa，通常需5～8d的观测期。真空度稳定维持在80kPa后就可以进行路基的填筑。最高路堤需填土高度为1.4m，加沉降补方量约2m。第一级加荷高度为0.50m，第二、三级加荷高度为0.75m，总的加荷高度为2.0m。为保证在抽真空作用下路堤填筑不会出现失稳现象，按设计要求稳定抽真空时间不少于75d。当表面平均沉降速率连续5d都少于2mm／d，且根据监测的表面沉降数据推算的工后沉降少于30cm时，就可以卸除真空荷载。
4固结度与沉降计算
4.1固结度计算
1)塑料排水板打设区固结度计算：垂直向固结系数：CV(100)= O.312×10-3cm /s，水平向固结系数CH(100)=0.444×10-3cm /s,，按照上述塑料排水板和加载方式，计算得到真空结束时，土体的平均固结度为U1h=55％。
2)未打设塑料排水板下卧层固结度计算：此部分按照一维太沙基固结理论进行计算，此部分土体的平均固结度为U2h=8％。
4.2沉降计算
1)施工沉降计算。车辆荷载在沉降计算中可以忽略。考虑路堤沉降，计算荷载为40kPa。如果不进行地基处理，本试验不利地段15m以上土体主固结沉降S01=29cm，15m以下土体主固结沉降S02=4cm。采用真空-堆载联合预压，15m以上土体最终主固结沉降S11=79.8cm，15m以下土体最终土体主固结沉降S12=14cm。
2)工后沉降计算。按本设计施工进度，抽真空结束后，15m以上土层预压沉降量为S11×U1h=43.9cm＞S01=29cm。说明塑料排水板打设区的主固结沉降已基本消除。15m以下土层预压沉降量为S12×U2h=1.2cm＜S02=4cm。可见沉降量尚未消除。考虑由于打设塑料排水板对土体结构的扰动，次同结沉降Ss按总沉降S=Sll+S12的6％计算为5.6cm，因此总的工后沉降为8.4cm，完全满足规范＜30cm的要求。
5结论