淀粉類可降解塑料的研究進(jìn)展

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1、淀粉類可降解塑料的研究進(jìn)展劉軍軍，等:淀粉類可降解塑料的研究進(jìn)展79淀粉類可降解塑料的研究進(jìn)展劉軍軍何春霞（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，南京210031）摘要綜述了國內(nèi)外淀粉類可降解塑料的分類及成型方法.分析淀粉類可降解塑料的優(yōu)勢(shì)和存在的問題，并對(duì)其研究趨勢(shì)作了展望.關(guān)鍵詞淀粉降解塑料分類成型方法隨著塑料工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，當(dāng)前世界塑料總產(chǎn)量己超過1.7X10t….據(jù)估算，我國僅電視機(jī)用泡沫包裝材料，每年廢棄量就達(dá)1.577t,導(dǎo)致環(huán)境污染加劇，引起了人們對(duì)廢棄物處理問題的關(guān)注?泡沫塑料密度小,體積大，集中和運(yùn)輸不方便，而

2、口自身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐老化，抗腐蝕的特點(diǎn)，因而帶來了嚴(yán)重的”白色污染”，焚燒會(huì)投入大量資金且產(chǎn)生有毒氣體二惡英等.而在自然環(huán)境中降解，通常需要200?400a.世界許多國家均已立法禁止難降解泡沫塑料產(chǎn)品.因而國產(chǎn)商品的出口開始受到”綠色貿(mào)易壁壘”的困擾,由于我國的包裝材料不合格而被拒Z門外的占很大一部分?因此具有良好環(huán)境相容性的”綠色環(huán)保緩沖材料”的研制與應(yīng)用已成為21世紀(jì)的必然趨勢(shì)??可降解塑料是指在使用和保存期內(nèi)能夠滿足應(yīng)用性能要求，使用后在特定環(huán)境條件下，在較短時(shí)間內(nèi)化學(xué)結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生明顯變化，引起某

3、些性質(zhì)損失的一?類塑料，因此，也被稱為環(huán)境降解塑料，將是21世紀(jì)應(yīng)用極其廣泛的一類”功能聚合材料”_6J?其具有如下特點(diǎn):①可進(jìn)行堆肥回歸大自然;②因降解后體積減少，可節(jié)省占用填埋場的土地，節(jié)約土地資源;③不用焚燒，減少有害氣體的排放;④可減少由于隨意丟棄傷害野生動(dòng)物的幾率;⑤應(yīng)用范圍廣.目前根據(jù)引起塑料降解的客觀條件或機(jī)理，大致可分為:生物降解塑料，光降解塑料，化學(xué)降解塑料等?它們之間乂可以相互組合成為性能更好的降解塑料.淀粉是綠色植物光合作用的最終產(chǎn)物，是生物合成的最豐富的可再生資源，具有品種多，價(jià)格低廉

4、等特點(diǎn)，并具有擠出膨脹性能和抗靜電作用,可以用作包裝運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域.由于淀粉易受微牛物侵蝕，具有優(yōu)良的牛物降解性能，因此，開發(fā)淀粉類可降解塑料不僅為更好地利用豐富的天然資源開辟了一條新的途徑，而且還可以解決”口色污染”,為現(xiàn)有的生活環(huán)境和未來可持續(xù)再生產(chǎn)提供了良好的”沃土”，還能緩解石化能源緊缺的危機(jī).筆者綜述了國內(nèi)外淀粉類可降解塑料的分類及成型方法?分析淀粉類可降解塑料的優(yōu)勢(shì)和存在的問題,并對(duì)其研究趨勢(shì)作了展望.1淀粉類可降解塑料的分類1.1淀粉填充塑料1973年,Griffin首次獲得淀粉表面改性填充塑料的專

5、利.20世紀(jì)80年代，一些國家以此專利為背景，研發(fā)出淀粉填充型生物降解塑料，且淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為6%?15%[11].目前填充型淀粉塑料技術(shù)成熟，生產(chǎn)工藝簡單，且對(duì)現(xiàn)有加工設(shè)備稍加改進(jìn)即可生產(chǎn)，國內(nèi)可降解塑料多為此類型?但天然淀粉分子中含有大量疑基使其分子內(nèi)和分子間形成極強(qiáng)的氫鍵,分子極性較大，而合成樹脂的極性較小，為疏水性物質(zhì)?因此必須對(duì)天然淀粉以物理,化學(xué)改性方法來進(jìn)行表面處理，以提高其與樹脂的相容性，疏水性.1.2淀粉共聚型塑料共聚型光解塑料主要通過共聚反應(yīng)在高分子主鏈引入竣基型感光基而賦予其光降解特性

6、，并通過調(diào)節(jié)竣基型感光基因含量進(jìn)一步控制光降解活性?通常采用光敏劑單體co或烯酮類(如甲基乙烯酮,甲基丙烯酮)與烯坯類單體共聚，可合成含竣基結(jié)構(gòu)的光降解型聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚氯乙烯(PVC),聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)和尼龍(PA)等?目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的光降解性聚合物有(乙烯/cO)共聚物和(乙烯/乙烯酮)共聚物.K.Suda等將木薯淀粉與Ps進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)合成接枝共聚物，結(jié)果表明，接枝共聚■物填充的Ps薄膜經(jīng)過室外暴露或紫外線照射后，其物理性能會(huì)迅速降低.1.3全淀粉塑料全淀粉型塑料是指以

7、淀粉為主料(含量占90%以上)，不添加任何石油化工原料的一類產(chǎn)品?淀粉包括天然淀粉和改性淀粉兩類?天然淀粉由于分子間存在氫鍵，溶解度很差，親水并不易溶于水，直接加熱時(shí)沒有熔融過程,300?C以上分解?由于天然淀粉的許多固有性能,如粘度，熱穩(wěn)定性，糊化性能,溶解性等在應(yīng)用上受到限制，因此，采取物理，化學(xué)和生物化學(xué)方法，使原淀粉的結(jié)構(gòu),物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)發(fā)牛改變，產(chǎn)牛特定的性能和用途?習(xí)慣上將經(jīng)過改性的淀粉統(tǒng)稱為變性淀粉?變性淀粉的許多物理特性，如水中溶解度，粘度，膨脹率,流動(dòng)性，凝沉性及熱敏性等都優(yōu)于天然淀粉，

8、此外一些新的特性，如吸水性，水不溶性和可塑性等都是原淀粉所不具備的，可用來開發(fā)新型產(chǎn)品.2淀粉類可降解塑料的成型方法2.1擠岀成型20世紀(jì)80年代末，淀粉擠出發(fā)泡成型用于研究淀粉基收稿口期:2009—12—1380工程塑料應(yīng)用2010年，第38卷，第3期泡沫塑料，以代替聚苯乙烯(PS)用作松散填充物.其中加工條件，淀粉的組成，發(fā)泡劑，濕含量等對(duì)淀粉在擠出機(jī)中的發(fā)泡彳亍為都有很大影響.R.Chinna