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生物降解塑料介绍

对生物降解的研究，始于第二次世界大战3、横梁 [Yoke]中的美国，当时仅限于对PVC、纤维素衍生物，以及天然橡胶的生物降解进行研究。20世纪早期的Titus和晚期的Burgess、Darby围绕塑料对生物敏感性，提出了有关生物降解塑料的有力见解，并开展了以真菌、细菌降解塑料的研究，后由Zanova和Evans进一步完善了对塑料的生物降解性能的研究。

自然界中的生物降解，依赖于特种材料和特种生物，其材料如纸、塑，以及化学物质等，其生物如真菌、细菌等。美国环境保护局（EPA）根据ASTMO-标准，对塑料（含PE、PS、PET等）作混入曲霉属菌、青霉菌生物降解试验。该试验涉及聚合物主链内所附的脂肪族酯链，以及聚合物所具有的光敏特性等，作加速生物降解试验。在塑料树脂中添针对分歧的使用情况跟要求加各种稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂，以及添加各种填料和淀粉（多糖分子、蛋白质分子），以及各种新陈代谢活性剂（氨、酸、生物聚合物、极性和非极性溶剂等）。经试验证实：这将促进微生物的生长和繁殖，加速塑料的生物降解效应。

生物降解塑料需保持塑料特性连裤袜，即使用中的稳定性、各种应用性、易处理性、以及经济性；在降解方面利用生物系统使塑科分子链的主要成分发生断裂。（即利用光、生物、或化学作用，以及利用添加剂促使降解）。

国外再生塑制品中使用量较大的有PE牛奶包装容器、PET瓶以及其它各种塑料包装容器。但塑制尿布、妇女卫生用品、医学用品（如外科用的褶皱状挡避帷帘、裹包品，以及面罩等制品）等均不再作再生使用。一些属于木浆制品的婴儿尿布，虽本身是降解材料，但由于内衬采用P根据客户的需求不同P，外表面也用PP，如再生使用，需采用分离技术和清洗，在成本核算方面不经济。

一、聚合物的降解主要：

1.由淀粉降解聚合物

以细菌酶分解在PE聚含物链中的淀粉链，使聚合物链断裂成小单元，从而促使PE的整个机械强度下降而迅速降解。

2.由细菌产生的微生物降解聚合物

利用细菌的糖化酶发酵，对线性聚酯类产品（PHBV聚合物）进行降解，由土壤和污泥塘内的细菌降解塑制品。

美国K.E协会、新泽西州技术研究所Lawrence Swanson博士、纽约州Suny Byookhaven博士探索研究、开发出了在PP、PE内添加淀粉、添加剂，可在软泥浆、海水内降解废塑料的技术。

德国从南美Belland公司引进了可在水中、液体中生物降解的PP、PE塑料。

国外专家们普遍认为：在富有氧气和湿度的环境下，可促使生物快速降解塑料，如由厌氧菌进行降解，但将产生甲烷气体。

二、当前国外生产生物降解塑制品概况

大量垃圾袋在充填陆地过程中，能达到快速生物降解。在PE、PP膜中添加有机金属体复合的多层塑制农用膜，可获得快速降解效果。

ICI公司采用自然细菌生产生物降解包装香波的塑料瓶，该细菌能转换大量葡萄糖入香波瓶，在有好氧菌的条件下，与水、二氧化碳、腐败土壤接触，通过自然细菌、真菌，可对塑料瓶、塑料薄膜进行生物降解。该公司称该类可降解塑料为PHBV，该塑料在未生物降解前，具有耐用，稳定、抗水等性能。

大量近代生物降解塑料，均由warner-Lambert公司开发，系采用土豆淀粉，大米淀粉，小麦淀粉加制，并由Morris Plains NJ医药公司采取以压力加湿、加热、压制淀粉形成韧性基质，和塑料一起采取模制和挤制各种塑料制品。

目前市场上所提供的商业品生物降解塑料，是采用土豆或乳酪中的葡萄糖酵素，所构成的带细菌乳酸，作为生物降解塑料结构，该结构和单纯利用谷类淀粉不同，是利用其媒介质降解塑料。

在塑料中添加15%谷类淀粉聚合物，亦可降解塑料，此种方法是利用细菌噬食谷类淀粉的同时吞吃残塑。但塑料虽断裂成极小微粒，仍能抗降解多年，而ADM公司所生产行程的谷类淀粉添加剂，可快速生物降解塑料薄膜袋，以及各种塑料袋，该生物降解的特点是：使聚合物长链断裂成小片，充填陆地。ADM公司近年来一直致力于不断开发新的降解塑料。

据报导：国外利用生物降解塑料比例，已从40%提高到60%以上。

电脑电池常用生物降解的谷类淀粉基团为50～52μm的椭圆形土豆淀粉、36.碳带4μm的小麦淀粉、25μm的芋淀粉和藕淀粉、14.2的玉米淀粉、5～5.6μm的大米淀粉，以及木薯淀粉等。

在聚合物中添加淀粉的混合料，简称为SPE料。热塑性塑料的比重、一般为0.924～1.450，而淀粉的比重一般为1.5。当在50μm厚的PE薄膜中混入30%的大米淀粉，在保持一定的环境温度下，可促使微生物侵入。在LDOE塑料中混入60%淀粉或50%淀粉，需搅拌4min，鉴于LDPE吹膜对淀粉混料极为敏感，故一般取20%混料，如短时使用，也可添加50%淀粉，对LDPE的模制吹瓶，可混入50%淀粉，而LDPE编织带可混入10%淀粉，如采用铁岭φ120mm大型螺杆挤塑机，其模头温度为℃，压缩比为4∶1，圆筒温度为190℃，同时采取冷气流降温，50μm的LDPE吹膜混料淀料为30%，LDPE模压制品混入30%玉米淀粉，LDPE压制板材混料淀料为30%。

PP聚合物一般可混入50%淀粉，PP带混入15%淀粉（约6∶1），聚氨酯弹性体混入40%淀粉，PP编织带，模制品混料大米淀粉（其挤塑温度为230℃）。

经证实的国外报道：如将塑料板材埋入堆肥（深度为10cm、60cm、100cm，根据具体情况选用深度，角度为45°），历经7个月可被真菌和细菌的降解；如清洁堆肥，则10cm板材表面层，在温度为52℃以下时，六个星期可被真菌和细菌所降解。如将塑料板材埋入土壤（埋深40cm），则历时4个月可被真菌和细菌所降解，混入40%淀粉的1mm厚聚氨酯弹性板材，埋入室外花园肥土（埋深5～10cm）历时两星期在板材上将群集真菌和细菌，经四星期将快速降解。

加入0.5%浓度的葡萄糖混液，可使塑料箱出现脱色、小孔、脆化，被黑色孢子所降解。加入0.1～0.5%浓度的葡萄糖混液，可使PVC塑料制品脱色、软化，被黑孢子所降解。PE膜废弃物埋入黑色土壤中，将被厌氧功所降解，但厌氧菌将产生硫化氢（H2S)污染源，PE废塑料瓶埋入土壤深4.6m，如利用厌氧菌降解将达长4～7年，如埋入的废塑料薄膜被好氧菌降解，则将为3～5年时间。

如利用具有吸氧功能和新陈代谢作用的活性剂、酯类，可改变塑料性能，使塑料失重，加速生物降解。

另外，在塑料中加入添加剂将进一步加速生物降解。

三、国外生物降解塑料薄膜种类

一般为5种：1）采用天然高分子加制膜；2）采取以微生物产生的高分子加制膜；3）采用生物高分子加制膜；4）由添加生物降解性物质加制膜；5）采取以土壤中微生物所产生的降解性物质加制的膜，以及利用土壤中的细菌可进行生物降解的膜。专家们认为：当代各国所开发的生物降解膜均属此范畴。

（张剑萍编译）