生物可降解聚合物

主题

背景

可降解聚乙烯

完全可降解塑料的需求

传统的聚乙烯

对堆填区的影响

降解特性

降解过程是如何工作的

应用程序

可降解聚酯酰胺

总结

背景

就在不久以前,人们还会把食物残渣、果皮之类的东西扔进花园后角的垃圾堆里。家里剩下的垃圾都装在塑料袋里扔进了垃圾箱。从那时起,情况发生了变化。现在你也可以用塑料袋喂堆肥堆了。英国Symphony环境公司正在用聚乙烯生产完全可降解的垃圾袋、手提袋和其他塑料袋,使用新的添加剂技术,在短短几周内将塑料减少为二氧化碳和水。

可分级的聚乙烯

Symphony的材料是第一个100%可降解聚乙烯的例子。这种塑料被称为SPITEK,与普通聚乙烯具有相同的机械性能和加工特性,因此可以以相同的方式用于生产产品。然而,它有一种特殊的成分——高达3%的可降解可堆肥塑料(DCP)添加剂,由其开发商EPI授权生产。这种添加剂作为降解聚乙烯的催化剂,当条件要求时启动过程。

完全可降解塑料的需求

人们迫切需要一种完全可降解的塑料。每年,包括垃圾袋、手提袋和包装袋在内的数百万吨塑料垃圾被埋在世界各地的垃圾填埋场。中国生产约1600万吨,印度450万吨,英国100万吨,其中超过80万吨是废聚乙烯。这些材料也有可能通过回收和焚烧等其他方式处理,但由于许多废塑料在家庭和工业废物流中与其他材亚博网站下载料混在一起,分离成本很高,特别是对手提袋等小件物品。

传统的聚乙烯

传统的聚乙烯产品可能需要超过100年的时间来降解,占用宝贵的垃圾填埋场空间,并有可能防止垃圾袋中生物可降解材料的分解。亚博网站下载

对堆填区的影响

Symphony声称,通过在短时间内分解并允许其他材料降解,这种新型塑料可以有效地将垃圾填埋场的容量提高20 - 30%。亚博网站下载

降解特性

根据应用情况,SPI-TEK材料可在60天或5至6年时间内降解。专利EPI DCP添加剂的水平有效地决定了由聚乙烯制成的产品的降解速率和保质期。降解是由许多因素引起的——阳光、热量和拉伸和撕裂带来的压力都可以启动这一过程,然后即使材料在垃圾填埋场或水下也会继续进行。

降解过程是如何工作的

催化剂导致聚乙烯骨干中的碳碳键断裂,降低了材料的分子量和耐久性。测试表明,这种物质的分子量从25万下降到4000以下,此时,这种物质可以被土壤和水中的微生物消化。降解过程的最终产物只是二氧化碳和水。DCP添加剂既不溶于水,也没有毒性,这使得这种材料在填埋场(如在英国广泛使用的冲洗生物反应器系统)中处理是安全的。这些系统将加压水引入废物层,为降解垃圾提供氧气和微生物。

这种材料在其他条件下也会降解,而不仅仅是在垃圾填埋场的堆肥条件下。图1显示了与标准塑料相比,光和热降解对由新聚乙烯制成的手提袋的影响。手提袋在仅仅55天内降解为覆盖物。对这种新型聚乙烯进行了广泛的测试,如这种测试和对掩埋材料的测试,以证明其可降解性,包括与Pira国际公司进行的测试。

金属,陶瓷,聚合物和复合材料。生物可降解塑料:聚乙烯

图1所示。由标准聚乙烯(下)和生物可降解聚乙烯(上)制成的聚乙烯手提袋的光和热降解。照片显示(从左到右)在0,30和55天的曝光。

应用程序

Symphony打算推出一系列由其新型聚乙烯制成的产品,包括从小型塑料袋和手提袋到大型包装物品和可降解塑料儿童围裙等各种产品。这种新材料具有巨大的潜力,因为它具有与传统聚乙烯相同的性能,而且在使用上没有任何成本限制。垃圾袋已经在市场上以Tuffy品牌的名义销售,宣传这种材料的环保信誉。这些塑料袋的标签上都有“注意事项”的清单,建议使用者如何储存这些塑料袋,以免它们过早降解。除此之外,它们和其他垃圾袋完全一样。

可降解聚酯酰胺

当然,Symphony Environmental并不是唯一一家生产可能在堆肥堆中结束生命的新材料的公司。亚博网站下载拜耳目前正在测试一种新的聚酯酰胺生物可降解塑料,该公司声称这种塑料是100%可生物降解和可回收的,同时还具有优异的性能,包括高拉伸强度。这种塑料有额外的绿色认证,因为它生产时不含溶剂、氯或任何芳香成分。

BAK 1095是一种半透明的热塑性塑料,在堆肥条件下可分解为二氧化碳、水和生物量。它的降解率可与其他有机材料的堆肥,但它的物理性质类似于典型的聚烯烃,如LDPE。亚博网站下载拜耳公司表示,这种塑料适用于多种工艺,如吹膜、挤压、热成型、纺丝、注射成型、吹塑、着色、印刷、热封和焊接。这表明,潜在的应用领域将是园艺、农业或食品部门,在这些领域,塑料必须与可堆肥垃圾一起使用。

总结

显然,在这些新的可降解材料获得足够大的市场份额之前,还有一段路要走,以对周围的废塑料数量产生重大影响,从而在垃圾填埋场的亚博网站下载可用空间。但Symphony认为其产品在传统塑料应用中取代聚乙烯的潜力巨大,因此在未来数月或数年内,消费者可以看到更多具有“完全降解性”的产品。

所有这些对环境和堆肥堆的主人来说都是好消息,他们未来唯一的问题可能是找到一个足够大的花园来容纳他们所有的塑料可降解物。

资料来源:《材料亚博网站下载世界》第7卷第2期3页135-36 1999年3月。

欲了解更多信息,请访问材料研究所亚博网站下载

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