光-生物降解塑料包装袋降解效果实验

   2011-06-03 1110
核心提示:由于市场上使用的一次性塑料购物袋,基本上是HDPE、LLDPE和LDPE
由于市场上使用的一次性塑料购物袋,基本上是HDPE、LLDPE和LDPE材质的通用型聚烯烃树脂。这些树指原料,由于价格低廉、容易加工成型,具有较高的强度,卫生性优良。因此是制造各种购物袋的良好材料。但由于这类材料结构稳定,很难降解,使用后如随处乱扔,就会造成“白色污染”。?
  考虑到“白色污染”主要是视觉上的污染,就是说丢弃的塑料袋,总是要曝露在自然环境之中,因此,我们在性能设计上,就考虑产品应具有光降解和生物降解两种性质,进而可以达到完全降解的效果。?
  降解原理是当塑料材料或制品受到阳光、空气、潮湿的作用,会发生一系列的化学变化。其中塑料的大分子降解主要有Norrish光化学反应。?
  这一光化学反应,主要有两组产物,第一组是生成两个小分子的自由基物质。第二组主要生成含甲基酮的物质和含有末端乙烯基的物质。?
  如上述两种物质继续受到外界阳光、空气、潮湿条件,它会进一步降解,变成分子量很低的小分子的酮、酸、酯、醛等物质,这些物质是很容易被微生物利用,并放出CO2和H2O,达到完成降解的效果。?
  我们在制袋的复合体系中,还加有增加微生物活性的多种生物质。这样可以使小分子的降解物质,更加容易地被微生物利用,达到与环境同化消纳效果。?
  试验原材料:?
  基础树指HDPE(高密度聚乙烯)、L-LDPE(线性低密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、PP(聚丙烯)等和光-生物降解母料。?
  加工工艺条件:?
  吹膜机:螺杆直径50mm?
  长径比L/D=26?
  螺杆转速160转/分〖ZK)〗?
  挤出机各段温度:?
  机身Ⅰ段150℃Ⅱ段170℃?
  机颈200℃机头200~210℃?
  吹涨比:3.5~4.1?
  外观变化?
  将塑料购物袋样品置于曝晒架(朝南与地面呈40°角的木架)上,观察样品外观出现的变化。?
  样品在户外20余天(累计辐射量为300MJ/2)左右时,出现裂口、破裂;30~40天呈破碎状,甚至呈粉末状,大约60~80天可从感观消失。另外,我们还研制成功一种具有更快降解效果的降解袋,它10余天破裂,20余天呈粉末状,30天左右可以从感观消失。?
  化学结构变化?
  降解塑料袋在户外经20~35天(累计辐射量约为300~400MJ/m2)时,使用红外吸收光谱仪检测降解袋膜片,可以明显地看出,其化学结构产生了显著的变化。?
  聚乙烯袋降解后产生大量的含氧化合物。具体的讲,就是降解后塑料的大分子变成了很多小分子的酮、醛、酸、酯等。?
  中国农科院曾使用1600倍的显微镜对降解残片进行观察,可以清楚地看出真菌、细菌和菌丝体等大量附着在降解残片表面。这说明降解后期,生物降解可完全使其变成无害,达到与土壤同化、并被环境消纳。?
  判断降解塑料的降解效果的另外一个重要检测项目就是分子量降低值和降低率,经户外30~40天暴晒(太阳累计辐射量大约为450MJ/m2)其重均分子量下降值是非常显著的,分子量降低率达89~95.6%。说明这种光-生物降解塑料袋具有十分好的降解效果。?
  采用该光-生物降解母料按一定比例加入到通用的聚乙烯树指中,可制成降解效果十分好的降解塑料袋。这种光-生物降解塑料袋是目前大量使用的普通包装袋、购物袋的良好替代品,可大大减轻"白色污染"的困扰和危害。(韩昌泰国家级有突出贡献专家,教授级高级工程师)
 
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