新型可降解塑料薄膜的制備及其性能研究

穆 倩

天津萬華股份有限公司

新型可降解塑料薄膜的制備及其性能研究

穆 倩

天津萬華股份有限公司

在環境日益惡化，化石能源不斷消耗而替代能源暫時不可及的今天，被深入研究了 40 多年的光催化領域，至今仍是科學家們關注的焦點。塑料制品具有穩定性強、質輕、生產成本低等優點，因而深受人們的親睞。近幾十年來塑料工業獲得迅猛發展，大量塑料制品尤其是一次性塑料制品的使用，給人類的生活帶來了極大的方便。但是，由于通用塑料（PE、PS、PVC等）本身的化學穩定性，當其被遺棄后會在環境中長期穩定存在，造成大量塑料廢棄物在環境中的累積，給環境帶來嚴重的危害，如白色污染、農業白色癌癥等問題。

可降解塑料薄膜；制備；性能

隨著現代化城市建設的飛速發展，對高層建筑玻璃幕墻節能環保的要求愈加強烈。由于普通玻璃對太陽光沒有選擇性，在可見光透過的同時，占太陽光能量一半的近紅外光也能透射進入建筑物內部，使室內溫度升高，人們只能采用空調等被動方法達到降溫的目的，導致能源的過度浪費。目前，中空玻璃、金屬鍍膜玻璃、熱反射貼膜等產品已被開發應用，但仍存在光譜選擇性差、隔熱效果有限、可見光透過率低、價格昂貴甚至產生二次光污染等問題。

1 可降解塑料簡介

1.1 光降解塑料

光降解塑料技術在上世紀80 年代就已經發展到一定成熟階段，每年的產量大幅度提升，尤其是西方發達國家廣泛使用，普遍應用于購物袋、垃圾袋、包裝袋、塑料瓶以及農用地膜等。國內最開始對光降解塑料的開發主要應用于農用地膜，隨著技術的不斷成熟開始應用于新型快餐盒。光降解塑料的降解速度比較難以控制，其降解過程會受到光照強度、氣溫條件、地理環境等因素的影響，應用于農用地膜時還會受到農作物品種的制約。所以由于光降解塑料的各種局限性，光降解塑料主要適用于日照條件較好的地區。光降解塑料的適用面較窄，目前主要集中于農作物覆蓋物。

1.2 光-生物降解塑料

由于光降解塑料的諸多局限性，近年來國內外對光降解塑料的研究逐漸減少，紛紛將目光集中于光-生物降解塑料。光-生物降解塑料是一種比較理想的降解塑料，是對光降解塑料的光降解機理以及生物降解塑料的生物降解機理的結合應用。光降解與生物降解的融合彌補了光降解塑料和生物降解塑料的缺陷，例如，光-生物降解塑料的降解過程不再受光照程度的制約，在光照不足的情況下也能快速降解，而且降解也比較徹底；另外，光-生物降解塑料很大程度上改善了生物降解塑料加工困難、工藝復雜、成本較高等問題，克服了生物降解塑料難以推廣應用的弊端。光-生物降解塑是當前國內外可降解塑料的研究熱點，目前，加拿大已經開發出具有光降解和生物降解兩種特性的光-生物降解塑料，降解速度是普遍可降解塑料的五倍以上。在國內光-生物降解塑料正處于研究開發階段，相應的產品較少。

2 性能

2.1 透明隔熱塑料薄膜

固定基料質量，按計算量加入納米ATO分散液（質量分數分別為5%、10%、20%、30%、40%和50%），采用機械混合的方法制備不同ATO含量的功能涂料．實驗結果表明，納米ATO分散液與基料之間具有很好的相容性，攪拌15 min即可得到均一的混合體系．比色管中室溫靜置30 d后，均未發生明顯的沉降現象，說明該功能涂料的穩定性良好，便于存儲和運輸．利用線棒涂布法將不同ATO含量的功能涂料涂布在透明塑料薄膜上，涂料與基材的浸潤性良好，能均勻鋪展，沒有明顯的脫膠和泡孔，干燥后亦未發生龜裂、剝落等情況。

2.2 Ti02-FeSt3-PE光-熱氧可降解復合塑料薄膜

（1）熱氧降解：復合薄膜的熱氧降解，按照以下方法進行：將大小相近的待測試薄膜樣品同時放入電熱恒溫鼓風干燥箱中，并用隔板隔開，模擬堆肥溫度，設定加熱溫度為70℃。間隔一定時間取出，每個試樣剪取部分樣品，進行分析表征。所取樣品分析測試前保存于冰箱內，防止試樣進一步發生熱氧化降解。（2）光氧降解：分別將實驗薄膜剪成4cmX4cm，并選取質量相近的薄膜，置于裝有紫外殺菌燈管高的燈箱中，使燈管到薄膜樣品的垂直距離為10cm，常溫常壓下照射。間隔相同時間取出，用分析電子天平稱量薄膜降解殘余物質量，并進行分析表征。

2.3 Ti02-Kaolin-PE光氧-生物可降解復合塑料薄膜

Ti02-Kaolin-PE復合薄膜（簡稱TKPE）通過以下程序制得：首先，將二氧化鈦、高嶺土、聚乙烯微粉、氧化聚乙烯蠟，按質量比1：1：1：4均勻混合，再經雙螺旋桿擠出機擠出造粒，獲得光-生物降解母粒。然后，將上述獲得的降解母粒與聚乙烯顆粒按質量比3：97均勻混合，再經薄膜吹塑機吹塑成型，即可獲得光氧-生物可降解塑料薄膜，所制得的薄膜中二氧化鈦和高嶺土的含量均為1%。按照上述制備方法，Ti02-PE復合光氧降解塑料薄膜（簡稱TPE）也被制得，薄膜中二氧化鈦的含量為1wt%。所制得的薄膜的厚度約為25pm。用萬能材料試驗機測試降解前所制得的薄膜的力學性能，根據GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的測定第3部分：薄膜和薄片的試驗條件》要求，試樣總長度為20cm，夾具間初始距離為10cm，標距長度為50mm，試樣寬度為10mm，厚度為25|j.m，拉伸速率為100mm/min，每個樣品平行測5次取平均值。用紫外-可見光譜儀表征所制得的薄膜的透光性，測試波長范圍為200-800nm，掃描速度為960nm/min。

環境保護與人類的身體健康有著密切關系，是維持人類社會可持續發展的重要保障，發展綠色環保是21世紀人類的共同目標。可降解材料是解決當前環境污染以及資源短缺的重要手段之一，隨著經濟和科技的快速發展，塑料行業的綠色環保發展也將進入一個嶄新階段，開發和應用可降解塑料是社會可持續發展的必然趨勢，是可持續發展戰略的重要組成部分，有著廣闊的發展前景。

[1] 焦劍梅. 綠色壁壘背景下我國生態包裝設計的困境與對策研究[D].湖南工業大學，2013.

[2] 馮暉，李光吉，王瞻． EVA/ATO透明隔熱中間膜的制備及性能研究[J]. 塑料工業，2010，38（1）：11－15．