生物降解包裝材料的技術現狀及發展趨勢研究

鐘長文　黎鎮非　鄧鴻英　謝淑華　張宏濤

摘 要：目前，包裝材料在生產中使用的越來越多，產生了大量的薄膜垃圾，嚴重影響了生態環境。填埋、焚燒和回收再利用等三種方法是目前廢棄包裝材料處理的主要方法。無容置疑，回收再利用是最可靠、有效、可持續的方法。但是，復合薄膜行業面對的是大量無法回收再利用的復合薄膜，就算能夠回收，其也沒有其他用途。如果將其填埋起來，不僅會損害土壤，還會浪費土地。如果焚燒它，會產生大量的有害氣體，污染大氣。因此，開發合適的可降解包裝材料對廢棄包裝材料的處理是十分必要的。

關鍵詞：生物降解；包裝材料；復合薄膜；生態環境

中圖分類號：G257.37 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.039

隨著我國經濟的快速發展，工業和農業方面有了很大的進步。但是，現在工業的廢料和農業中的農藥、農用地膜等嚴重污染了生態環境，加快了水資源的污染，導致水土流失嚴重，土壤質量急劇下降，耕地面積不斷減少等很多環境問題。在這種情況下，人們的身體健康就受到了很大的危害，各種疾病的發病率不斷上升。因此，相關人員要高度重視生態環境保護方面的內容。

1 生物降解高分子材料的分類

1.1 微生物生產高分子

高分子材料是由微生物發酵而來的。這種產品具有較強的生物分解能力，但是，其生產成本很高，價格十分昂貴，所以，它的消費率很低。因此，要努力開發新的工藝方法，從而降低生產成本。

1.2 天然高分子材料

天然高分子材料是指用纖維素、淀粉、甲殼素、單寧和樹皮等為原料合成的塑料，用這些原料制成的材料可以完全降解，給環境造成的壓力幾乎可以忽略不計。這種材料很好地解決了資源枯竭和生態環境治理等方面存在的問題，具有重要的現實意義。現在，很多國家都在積極研制、開發這類生物降解塑料，它們具有很好的完全生物降解性和透氣性。

雖然天然高分子材料具有很多優點，但它的熱力學性能相對比較差。因此，如何制得具有更好降解性和實用性的生物降解材料是擺在國內外研究者面前的一個重要研究課題。

2 可生物降解包裝材料應具備的特性

可生物降解包裝材料應具備以下特性：①維持原有的機械性能、功能，具有相似的貨架期。②維持原有的物理和化學屬性，可以在保留終端產品其他所需性能的同時，賦予其生物降解性能。③維持原有材料的可回收性。④在堆填區或污水處理的過程中，具有生物可降解特性。⑤可以被地球上幾乎無所不在的微生物群代謝成惰性生物體，生物降解過程可在有氧和無氧，有光照和無光照的條件下進行。⑥符合食物安全標準。⑦經認證安全無毒，在水中或泥土中不會產生任何對生物有害的有毒物質。同時，其衍生物是有用的，包括腐殖質（可以令土壤更肥沃）和甲烷（可用來做原料）。

3 生物降解高分子材料的應用

3.1 容器包裝材料中生物降解材料的應用

發泡聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯是大多數容器包裝材料中主要的化工材料，主要用于一些一次性使用的商品包裝和一些容器中。其在這些物品中的應用是導致白色污染的罪魁禍首?；谶@個原因，人們開始考慮用一些可降解的塑料來取代這些污染比較嚴重的材料。這一舉措有利于緩解塑料垃圾對環境的破壞，幫助人們更好地治理塑料污染帶來的環境問題。比如，用生物降解塑料制成的各種包裝袋和各種包裝容器等，廢棄后可與垃圾一起被降解成肥料，給垃圾處理帶來極大的便利。在現有的食品包裝用材料（發泡聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯）中加入淀粉、生物降解劑、生物降解促進劑、光敏劑、光敏促進劑和其他一些添加劑，可以制成生物降解食品包裝材料，或生物和光雙降解食品包裝材料，并被廣泛應用于食品包裝材料中。

3.2 玩具和體育器械中生物降解材料的應用

在生產玩具時，塑料的使用率非常高，而廢棄玩具的回收在實際操作中具有很大的難度。日本有一種被稱為“自由樹脂”的塑料，它在60 ℃的溫下能夠展示出很好的延展性。利用這個特性，可以將這些塑料捏造成各種各樣的形狀，制成玩具、裝飾品、文具等。這種材料冷卻以后又具有很好的硬度，有利于形狀的保持。同樣，將其再加熱到60 ℃以后又開始變軟，可用于重新塑形。大一點的孩子或成人對滑雪這項運動不會陌生，但是，對滑雪板的彎曲強度和抗沖擊強度與材料的關系的了解的人可能不多。最近一些材料專家將聚酰胺纖維、碳纖維和環氧樹脂作原料，采用拉擠工藝生產出了一種滑雪杖。這種滑雪杖抗沖擊強度高、彎曲強度大，已經被大力開發和使用。

4 結論

目前，環境保護已經成為全球關注的焦點——從不關注到認識，再到深入研究，環境污染治理已經從早期的末端治理向著污染控制、清潔生產、源頭治理等方面發展，不斷沿著可持續發展的道路前進。隨著環境污染治理技術的發展，新型的清潔污染治理技術發揮著巨大的作用，而生物降解技術在整個環境治理中也發揮著非常重要的作用，其所覆蓋的學科范圍廣，研究的內容涉及眾多領域。生物降解技術的發展不僅能推動環境科學領域的發展，還能帶動其他交叉學科的發展。

參考文獻

[1]曾少華，申明霞，段鵬鵬，等.可生物降解高分子材料的研究與進展[J].粘接，2015（01）：72-76.

[2]陳衛豐.完全生物降解PPC共混復合材料的研究進展[J].塑料科技，2015（03）：68-71.

[3]高晉云.生物降解萘和1-萘酚的研究[D].太原：太原理工大學，2015.

〔編輯：白潔〕