可降解塑料包裝材料的研究現狀及展望

摘 要：走綠色可持續發展道路是包裝行業的必然選擇，可降解塑料材料符合這一理念而倍受關注。文章介紹了可降解塑料材料的概念，對不同種類材料的各項性能進行了分析，并指出了可降解塑料材料的發展趨勢及發展方向。

關鍵詞：包裝材料；可降解塑料；生物降解；光分解；發展趨勢

隨著市場經濟的發展，包裝行業發展迅速，各類包裝材料不斷出現，同時，塑料包裝材料應用所引起的環境問題也不容忽視。在可持續發展的大背景下，通過添加助劑改良塑料本身成分，開發可降解的環境友好型塑料包裝材料勢在必行。

1 塑料包裝材料的分類及存在的問題

塑料是高分子復合材料的俗稱，其種類繁多，性能不一，分類方法也多種多樣。從保護環境的角度出發，塑料可有普通難降解型和可降解型兩種。傳統的普通塑料材料具有較好的機械加工性能，透明性好，有較好的阻隔性，化學穩定性好等優點，但其在生產過程中添加的各種助劑會產生較多安全問題。如常見的增塑劑，會使塑料的加工性能得到改變，提高其塑性和柔軟性，但增塑劑會對人體生殖、免疫系統等產生毒害。目前市場上常用的食品包裝用塑料袋大多數采用聚丙烯和聚乙烯材料生產，一次性塑料袋多是聚氯乙烯和聚苯乙烯制成的再生塑料產品，這些材料本身都會對人體產生危害。廢棄后的塑料難以降解，污染土壤及水源。焚燒的塑料垃圾也會產生有害煙塵，產生環境污染問題。

可降解塑料在生產中也加入了不同的助劑，如淀粉、生物降解劑等，使得塑料產品在保持原有普通塑料各種性能的情況下，穩定性下降，在環境中較容易地得到分解，對環境的污染影響減少到最小，是當前研究的熱點問題。根據降解條件的不同，目前常見的可降解塑料材料主要有生物降解型、光降解型、水降解型、復合降解型等幾種。

2 可降解塑料材料各類及特性

2.1 生物降解塑料包裝材料

生物降解塑料是指可以被水或土壤中的菌類或藻類等微生物分解的材料。現在多利于纖維素、淀粉等天然高分子材料為原料制作，多用于一次性餐具、垃圾袋等，又有完全和不完全生物降解塑料之分。完全型材料分解的最終產物為二氧化碳和水等無機物，也稱為“綠色塑料”。不完全型材料是在生產中混入一定量的可降解物質在普通塑料中，廢棄后不能被完全降解。通常，降解過程需要適宜的溫度，礦物質、水分及充足的氧氣，pH值在6-8之間，也即適于微生物存活生長的環境。降解時，塑料材料在酶及微生物的作用下，發生分裂或分解，并伴有生物化學反應，聚合物分解產生新物質或遭到機械性破壞。目前，生物降解型塑料制造成本較高，國際市場對其相關標準也不統一，大規模推廣存在困難。在不同領域如包裝或醫用材料，對其降解的要求也不相同。另外，生物降解過程也會有甲烷產生，存在一定程度的污染。

2.2 光降解塑料包裝材料及其應用

光降解塑料主要指的是在太陽光照射環境中能發生分解的一類塑料材料。主要應用在農業用薄膜、購物袋等短期應用的領域。其降解機理主要是陽光中的紫外線成分被吸收后，產生光引發作用，使材料高分子鏈被破壞，失去性能而為成碎片，最終降解為二氧化碳和水。其分類主要有添加光解材料或有感覺官能團的光降解材料兩大類。塑料中加入光敏劑，可提高其降解速度。生產中加入的添加劑主要有金屬化合物，如鐵、鎂、鎳的化合物，鐵鹽等；過氧化物、鹵化物、芳香族物質、羰基甲基酮類、顏料等添加劑。

光降解塑料應用范圍不廣，僅應用在光照充足的環境中。另外，相當部分的光解材料不能被完全分解，生產過程中添加的光引發劑多是有毒物質，對人體及環境也會產生危害。

2.3 其他可降解塑料

水降解塑料含有親水成分，在水中可溶解，成為研究熱點，代表產品有聚乙烯醇，在水中能完全溶解的新型塑料包裝材料也正在研究之中。該類材料多在醫藥領域使用，便于處理和銷毀，經過成型和復合加工可用于包裝溶劑及食品，應用前景廣闊。

另外，生物/光復合降解型材料也倍受關注，可解決降解不徹底的問題并減少了降解時間。現在已有一次性餐具、地膜等產品。

3 可降解塑料包裝材料存在的問題

盡管可降解塑料有較多的優點，但總體來講，其目前在國內的應用和推廣還需要較長的時間。首先是成本問題。可降解材料原料價格較高，難以大面積推廣應用。其次，可降解的性能，勢必影響到材料本身的機械強度及加工性能，在阻隔性等方面也不如傳統的普通塑料產品。就應用領域來看，食品包裝及醫藥衛生行業要求較高的少數部門在使用可降解材料，但相對包裝市場，份額太少。在環保方面，多數可降解材料降解時間長，條件要求高，不能實現充分降解，在降解過程中會產生少量有害物或氣體，還沒有做到真正意義上的綠色環保。另外，從評價、檢測來看，目前還缺乏權威的標準，一定程度上阻礙了其應用推廣。

4 可降解塑料包裝材料的發展方向及前景

長遠來看，雖然目前可降解材料還存在諸多問題，但綠色環保的可持續發展戰略，必將推動其研發和應用。據國外研究報告指出，2020年，全球的生物可降解塑料應用市場將達到100億美元。

在今后的研發中，應重點關注可降解塑料材料的助劑或添加劑研發，如生物誘發劑，光分解劑等。為達到更好的降解效果，一是要研發新型助劑產品，如利用改良的天然高分子材料作原料；二是降低生產成本，如使用淀粉基、纖維素等低成本原料進行材料制備；三是提高降解效果，包括速度和降解時間的可控性，以及各助劑間的組合協同作用；四是要在微生物分解機理上加大研究，不斷培養能降解塑料的微生物，結合現有手段和基因技術提高生物分解能力；五是要在政策上予以扶持，加大宣傳力度，引導和鼓勵百姓在生活中使用可降解塑料包裝，對生產可降解包裝材料的企業給以資金扶持或補貼；六是通過行政等手段規范行業標準，建立統一的標準和評價方法，不斷做好市場引導和指導。

5 結語

可降解塑料產品符合綠色發展的理念，有利于我國生態文明建設及包裝工業的發展推進。但目前來看，可降解塑料材料本身還存在較多問題，短時間內，只能作為傳統塑料產品的補充進入市場。國內行業企業應看到其發展前景，從自身開始樹立環保消費理念，加大研發力度，降低生產成本，不斷推動其應用。

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作者簡介：臧文苑（1994-），男，漢族，山東青島人，本科，研究方向：包裝印刷技術。