2016年我国聚乙烯 (PE) 产能达到1663万吨, 产量1435.5万吨, 是国内最大的塑料产品, 同时又是最惰性和稳定的高分子之一, 相比较于其他塑料品种, 更加难以降解, 也是“白色垃圾”的主要来源之一, 研究聚乙烯降解是很重要的课题。
光降解, 生物降解, 无机填料改性降解三种方法在聚乙烯包装薄膜上都有不同程度的使用。光降解和生物降解薄膜成本较高, 使得应用的广泛性受到限制, 随着人们环保意识的增强, 越来越多的生物降解薄膜得到使用, 无机填料改性降解在低压聚乙烯薄膜上使用较多。聚乙烯包装薄膜占整个聚乙烯产量的35%左右, 但是由于包装薄膜相对要求性能高, 因此对原料性能和对添加的降解材料性能要求高, 既要满足降解性能要求, 也要满足生产稳定性要求, 也要满足包装材料对应的用途要求。聚乙烯薄膜在包装上一般采用吹塑和流延两种工艺制成。
塑料降解有光降解, 生物降解两种主要类型, 近10年, 无机填充材料结合光降解或者生物降解的研究越来越多, 同时在生产实践中, 由于添加有的无机填料可以降低成本, 因此越来越多的厂家推出无机填料降解塑料的应用, 因此本文将无机填充料改性降解单独列出。从光降解, 生物降解, 无机填料改性降解三个方面就原理和实际使用情况做论述。
光降解在聚乙烯薄膜的实际使用有很多报导和研究, 如黄身岐等在《可控光、生物降解塑料薄膜工业化生产及应用研究》中提到在晋江塘市塑料厂、泉州明强塑料厂、武汉径河化工厂、龙岩红碳山矿山机械厂等单位合作下, 进行工业化生产, 取得了明显的环境效益、社会效益和经济效益。据推广应用反馈, 降解购物袋, 降解垃圾袋使用性能和降解性能良好。国内生产各种降解母粒的厂家也很多, 总体而言技术发展较快。可以根据客户需要进行一定的定制。在添加母粒生产光降解薄膜过程中, 对工艺变化影响少, 对PE各种性能改变也少。但是, 在实际管理机制依旧存在一些问题, 研究其实际表现形式对具体问题进行集中分析。其一, 生产成本较高, 使得应用广泛性受到不良影响。其二, 由于具体管控措施和整合机制不符合标准, 相较于标准化管理模型, 传统比较薄的薄膜在实际生产过程中容易破膜或者是断头, 造成安全问题和稳定性受到制约。其三, 对降解的可控性无法准确掌握, 实现管理效果的基础上, 维护控制水平。
在实际管理结构中, 这些问题的存在使得光降解包装薄膜的应用不是很广泛, 但是光降解和生物降解结合的使用频率却越来越多, 光降解和无机填充改性的结合也越来越多, 这两点将直接在生物降解和无机填充改性中论述, 实现管理标准和管理效果的全面优化。
生物降解在地膜上的使用非常广泛, 如山东清田塑工有限公司、山东企鹅集团有限公司、白山喜丰塑料股份有限公司、新疆天业集团有限公司、浙江渤海卫生用品有限公司等, 江苏淮安、浙江丽水、山东济宁、新疆昌吉、新疆石河子、新疆博乐、河北平泉、湖北钟祥、云南会泽、山东淄博、黑龙江哈尔滨等地区都开展了生物降解地膜应用。而地膜的厚度也较薄, 因此生物降解材料在包装薄膜的使用上, 不存在技术问题。
市场越来越多的企业推广生物降解母粒, 如广东金发科技, 杭州鑫富药业, 浙江海正生物材料, 宁波天安生物材料, 安庆和兴化工, 天津丹海, 武汉华丽环保, 肇庆市华芳降解塑料公司, 比澳格 (南京) 环保材料有限公司, 广东上九生物降解塑料有限公司, 在很多包装企业得到广泛应用。
主要利用钛, 铁等金属在对应状态下起到光降解作用。以纳米Ti O2光催化剂, 并用Fe^3+其掺杂改性, 在室温条件下, 用于固相光催化降解聚乙烯包装薄膜的研究.光催化剂加速了PE的失重, 碳链的断裂和光氧化腐蚀, 在薄膜表面形成大量的坑洞, 达到降解。
在生产实际中, 对于改性无机填充料有两种使用方法, 其一, 无机填充料和光降解剂混合改性后一起作为母料按照一定比例添加。其二, 无机填充料和光降解母粒在吹膜过程中, 自行调节比例添加。对薄膜横向强度要求不同时, 调节滑石粉的比例。光降解剂不制备成母料.这样既能满足薄膜的实用性又能最大程度地降低生产成本, 也有利于可降解薄膜的推广, 减少白色污染。也有部分厂家将无机填充料和生物降解母粒一起使用。改性纳米无机材料降解的优点是降低了成本, 对于吸水性也没有影响, 克服了生物降解的缺点, 使得降解包装薄膜的比例得以提高。
在市场中, 我们能够感受到越来越多的企业和科研投入降解聚乙烯包装薄膜的应用中。有科学家发现某种蜡蛾幼虫 (Galleria mellonella) 可以以较快的速度降解聚乙烯塑料薄膜, 并产生乙二醇降解产物, 这又是一个新的途径。
摘要：通过对光降解, 生物降解, 无机填料改性降解三种方法的机理以及市场使用状况的阐述, 各自在包装使用中优缺点的对比, 三种降解方法在聚乙烯包装薄膜上都有不同程度的应用。光降解和生物降解薄膜成本较高, 使得应用的广泛性受到限制, 但生物降解薄膜的应用越来越广, 无机填料改性降解在低压聚乙烯薄膜上使用较多。
关键词：聚乙烯薄膜,降解机理,降解材料,包装薄膜
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