GDGM-QR-03-077-A/1Guangdong College of Industry & Commerce毕业综合实践报告Graduation synthesis practice report可降解塑料的研究现状及发展前景Research status and development prospects of degradable plastics 系 别： 机械工程系 班 级： 11材料2班 学生姓名： 方晓聪 学 号： 1132201 指导老师： 邓小艳 完成日期： 2014.5.10 广东工贸职业技术学院毕业(设计)论文内 容 提 要摘 要：目前,塑料已经成为人们生产和生活中常用的一种材料。随着塑料产量的不断增长及其用途的不断扩大,其废弃物也与日俱增，带来了严重的环境污染问题。使用高分子材料所造成的白色污染近年来受到各国的广泛重视，从而推动了可降解塑料的研究和发展。可降解性塑料是解决垃圾、海洋污染和城市固体废弃物处理的可靠办法。因此,在研究废旧塑料回收利用技术的同时,可降解塑料作为最可能解决塑料废弃物问题的途径已经成为了国内外研究热点。关键词： 可降解塑料 污染 解决 研究现状 发展 iii广东工贸职业技术学院目 录毕业设计（论文）任务书i毕业设计（论文）题目i可降解塑料的研究现状及发展前景i内 容 提 要iii目 录iv一、前言1二、降解塑料的定义2三、可降解塑料的种类2（一）光降解塑料2（二）生物降解塑料3（三）光/生物双降解塑料3（四）水降解塑料4四、降解原理5（一）生物解原理5（二）光降解原理5（三）光/生物降解原理5五、降解塑料的主要用途6（一）在普通塑料领域：6（二）在替代品领域：6六、研究现状7（一）我国可降解塑料的研究现状7（二）国外可降解塑料的研究现状10（三）可降解塑料尚存在的问题11七、可降解塑料的特性13八、发展前景13iv广东工贸职业技术学院九、结束语15十、参考文献16十一、致谢17v广东工贸职业技术学院毕业论文可降解塑料的研究现状及发展前景一、前言目前，塑料制品的广泛应用给人们的生活带来了诸多便利，但是塑料制品使用后其废弃物却不能自动消失，长期地残留在自然界造成了严重的“白色污染”，严重破坏了自然环境，影响了生态平衡。“白色污染”阻碍了社会的进步和经济的发展，是当前社会环境的一大公害，如何治理和减少“白色污染”已经成为一个全球性的问题。随着环境保护呼声的高涨及塑料行业的快速发展，可降解塑料逐渐走进人们的视线，并逐渐成为一类重要的高分子材料。可降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求，在正常使用的情况下性能不变，而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料，是一类新型功能塑料。可降解塑料作为一种环保产品听起来并不陌生，但距离人们的实际生活似乎总觉得有段距离。从1967 年第一项降解塑料专利的申请到上世纪 90 年代降解塑料产能开始规模生产，可降解塑料的研究和开发已经经历了 50 多年的发展，其优势也得到了人们的认可。 但目前这类塑料的生产成本还比较高，无法真正取代传统塑料。在世界范围内，随着人们环保意识的提高，企业倾向于走可持续发展的道路，国家对低碳环保的重视程度也越来越高，可降解塑料正在逐步代替传统塑料的一些领域。在21世纪的今天，保护地球环境，发展循环经济，走可持续发展道路，已经成为世界的热点和紧迫任务。对于可降解塑料来讲是一个良好的机遇。可降解塑料通过各种天然的可再生资源的利用，不仅扩大了塑料功能，同时也符合可持续发展的战略，其实用性和环保性让我们有理由相信，可降解塑料的发展前景是美好的。二、降解塑料的定义 可降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求，在保存期内性能不变，而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料，因此，它也被称为可环境降解塑料。 聚合物的降解是指因化学和物理因素引起的聚合的大分子锭断裂的过程。聚合物曝露于氧，水，热光，射线，化学品，污染物质，机械力。昆虫等动物以及微生物等环境条件下的大分子链断裂的降解过程被称为环境降解。降解使聚合物分子量下降，聚合物材料物性降低，直到聚合物材料丧失可使用性，这种现象也被称为聚合物材料的老化降解。 天然聚合物和合成聚合物两者暴露于环境条件下都会降解，但是，在相同的环境条件下，各种聚合物，尤其是合成聚合物的降解敏感性大不相同，因而，各种聚合物的可解性也各不相同，例如，聚丙烯在光氧环境条件下易于降解，而聚苯乙烯在同样的环境条件下难于降解，聚乙烯醇在某些微生物存在的环境条件下较易于降解，而聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯在同样环境条件下难于降解。 环境降解塑料的降解过程主要涉及生物降解，光降解和化学降解，而且，这三种主要降解过程相互间具有增效，协同和连贯作用。例如，光降解与氧化物降解常同时进行并互相促进；生物降解更易发生在光降解过程之后。 聚合物的老化降解和聚合物的稳定性有直接关系。聚合物的老化降解缩短塑料的使用寿命。为此，自塑料问世以来，科学家就致力于对这类材料的防老化，即稳定化的研究，以制得高稳定性的聚合物材料，而目前各国的科学家也正利用聚合物的老化降解行为竞相开发环境降解塑料。三、可降解塑料的种类（一）光降解塑料光降解塑料是指被光照射后能发生降解的塑料称为光降解塑料。制品一旦埋入土中，失去光照，降解过程则停止。生产工艺简单、成本低，缺点是降解过程中受环境条件影响大。光降解塑料分为共聚型和添加型两类。共聚型光降解塑料是用一氧化碳或含碳单体与乙烯或其他烯烃单体合成的共聚物组成的塑料。由于聚合物链上含有羰基等发色基团和弱键，易于进行光降解。添加型光降解塑料是在通用的塑料基材中加入如二苯甲酮、对苯醌等光敏剂后制得，制造技术简单。光敏剂能吸收300nm波长的光线，与相邻的分子发生脱氢反应，将能量转给聚合物分子，引发光降解反应，使分子量下降。（二）生物降解塑料生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。按原料划分，生物降解塑料种类有：1、聚己内酯（PCL）2、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物3、聚乳酸（PLA）4、聚羟基烷酸酯(PHA)5、脂肪族芳香族共聚酯6、聚乙烯醇（PVA）类生物降解塑料7、二氧化碳共聚物8、聚-羟基丁酸酯(PHB)生物降解塑料由于具有良好的降解性，主要用作食物软硬包装材料，这也是现阶段其最大的应用领域。但是由于生物降解塑料还未实现量产，要替代所有传统塑料包装并不现实。（三）光/生物双降解塑料光降解和微生物降解相结合的一类塑料，它同时具有光和微生物降解塑料的特点。光/生物双降解塑料分为合成型双降解塑料和掺混型双降解塑料，但由于合成型光降解塑料成本比较高，研究比较少，目前研究较多的是掺混型光/生物双降解塑料。（四）水降解塑料一类由水解作用而引起降解的塑料，在塑料中添加吸水性物质，用完后弃于水中即能溶解掉，主要用于医药卫生用具方面(如医用手套等)，便于销毁和消毒处理。图1四、降解原理（一）生物降解原理 生物降解机理是:生物降解剂可以用细菌、真菌、放射线菌的作用,靠生物细胞的生长,而使塑料制品发生机械破坏,或是通过微生物对聚合物作用而产生新的物质,或是直接侵蚀塑料制品组分,生成霉菌,而导致塑料分裂、氧化、断链。生物降解剂主要是玉米、土豆、谷物等淀粉。（二）光降解原理 光降解机理是:光降解剂是过渡金属元素且含有双键的有机化合物,在光照下发生光化学反应,产生自由基化合物,转移聚合物分子上的氢,导致分子链断裂,从而实现聚合物的降解。光降解剂分为过渡金属化合物(络合物)和二苯甲酮类化合物两类。（三）光/生物降解原理 光/生物降解塑料是塑料制品在地面上受阳光照射,按光降解机理发生光降解.塑料制品在地下土壤中时,按生物降解机理发生生物降解。 图2五、降解塑料的主要用途 塑料已经被应用于农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域。 （一）在普通塑料领域：1、在农业方面：大量塑料被用于制造地膜、育秧薄膜、大棚膜和排灌管道、鱼网、养殖浮漂等。 2、在包装业方面：购物袋，垃圾袋，堆肥袋，一次性餐盒，方便面碗，缓冲包装材料；（二）在替代品领域：1、在体育方面：体育用品，高尔夫球场球钉和球座；2、在日用品方面：卫生用品，妇女卫生用品，婴儿尿布，医用褥垫，一次性胡刀；3、在医用方面：医药用材，绷带，夹子，棉签用小棒，手套，药物缓释材料，以及手术缝合线和骨折固定材料。 图3六、研究现状 降解塑料是一个新产业。目前国外主要生产降解塑料的有美、日、德、英等国，品种主要有光降解、光/生物降解、水解降解和完全生物降解塑料等。其中光降解技术较为成熟，而完全生物降解塑料的研究开发最为活跃；但其回归自然仍需一定周期和特定条件，特别是由于其技术较复杂、价格高昂，尽管美、日、西欧等发达国家已建成千吨级甚至万吨级的工业化装置，仍难以进入量大、面广的一次包装材料和地膜等市场，目前主要用于医用卫生器材和高附加值包装材料。我国降塑的研究开始于20世纪70年代后期，80年代也仅有少数单位进行实验室研究，90年代才掀起研究开发的热潮。初期主要集中在农地膜的研究和开发，90年代中期研究开发的热点转向塑料餐具、包装袋、垃圾袋，这一时期已开发出部分技术经济上较好的产品，并推向市场，但产品较多地投向市场是90年代后期，到目前为止，降解农用塑料地膜已处于示范应用阶段，包装材料及制品已处在市场推广阶段。我国目前从事降解塑料研发的有100多家，部分形成了产学研相结合的开发体系。其中天津丹海股份有限公司是国家计委批准的降解塑料产业化示范工程项目，已形成30kt/a母料及制品的生产能力，是亚洲最主要的降解塑料生产基地，其产品出口到日本、澳大利亚等国。另外规模在万吨级以上的企业有吉林金鹰实业有限公司、南京苏石降解树脂有限公司，但其技术路线不同于天津丹海，价格昂贵，有两条国外生产线，设备投资较大。国内除合成型光降解、完全生物降解塑料外，降解塑料的研发进程与世界同步，技术水平和先进水平接近或相当。其中淀粉细化、疏水改性技术和淀粉高填充等技术己拥有自主知识产权。 （一）我国可降解塑料的研究现状近年来我国包装用塑料已超过400万吨，其中难以回收利用的一次性塑料包装约占30，每年产生的塑料包装废弃物约120万吨、塑料地膜40多万吨，难以回收的一次性塑料日用杂品及不宜回收利用的医用塑料约40万吨。据估计，2005年我国将产生难以回收利用的塑料废弃物350万吨，若部分以可降解塑料替代，则可减轻其对环境的污染程度。 我国从上世纪80年代中期开始可降解塑料的研究工作，最初主要集中在光降解塑料，但这种添加型的