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| 利于環(huán)保塑料制品的發(fā)展趨勢 |
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| 來(lái)源：中華包裝瓶網(wǎng) 編輯：zynljh 發(fā)表時(shí)間：2007/12/5 21:14:17 |
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一、塑料應用對環(huán)境的沖擊
據統計，近２０年來(lái)世界塑料消耗量迅猛增長(cháng)，２００４年全球塑料生產(chǎn)總量為２２４００萬(wàn)噸，２００５年其總產(chǎn)量達到２．３６億噸，消費量達到２億噸。預計，到２０１０年，全球塑料消費平均增長(cháng)率將達到５．３％。
我國可回收塑料廢棄物每年約有４００萬(wàn)～５００萬(wàn)噸，實(shí)際回收的廢舊塑料約２００多萬(wàn)噸左右。
塑料應用對環(huán)境造成的危害主要有下列四方面：１、石化資源匱乏。
２、塑料加工過(guò)程中消耗大量的能源。
３、塑料添加劑生產(chǎn)、使用、副產(chǎn)品、排放物、廢棄物對人體和環(huán)境有害。
４、塑料制品不易分解也不易于回收，塑料廢棄物成為污染環(huán)境的有害垃圾。
二、環(huán)境友好塑料的概念
１、定義在生產(chǎn)、使用、廢棄過(guò)程中均不會(huì )對環(huán)境造成不可逆轉的損害的塑料，即具有高性?xún)r(jià)比、易于回收利用、采用節能環(huán)保方式生產(chǎn)、廢棄后在環(huán)境中完全降解，對自然環(huán)境、人類(lèi)、生物圈無(wú)害或相對危害較小的塑料材料，均稱(chēng)為環(huán)境友好塑料。
２、環(huán)境友好塑料分類(lèi)１）再生塑料■可多次利用塑料如ＰＯＦ■可循環(huán)再生塑料如ＰＥＴ，ＰＶＡＬ２）生物降解■可生物降解塑料（天然高分子及改性物）如淀粉、天然纖維素衍生物及其填充改性ＰＯＦ。
■完全生物降解塑料（生物轉化合成改性物）如淀粉基、脂肪族－芳香族共聚酯、聚羥基烷酸酯、ＰＬＡ。
３、環(huán)境友好塑料特點(diǎn)１）清潔化可以進(jìn)行清潔生產(chǎn)，不需要或只需少量添加助劑就可以進(jìn)行常規生產(chǎn)的塑料原料。
２）減量化、節能化采用同類(lèi)、同質(zhì)、輕質(zhì)和本體制品或由提高塑料原材料利用率和減小加工能耗的生產(chǎn)方式生產(chǎn)的塑料制品，如氣輔成型，微孔成型，半熔融成型，振動(dòng)成型技術(shù)。
３）資源化生物質(zhì)資源—采用天然高分子及其通過(guò)生物轉化得到有機中間體合成的高分子材料生產(chǎn)的塑料。淀粉、秸稈復合材料，聚β－羥基烷酸脂（ＰＨＡＳ），聚乳酸（ＰＬＡ）。
４）無(wú)害化完全降解塑料產(chǎn)品，生物降解和水解高分子材料如ＰＬＡ、聚己內酯（ＰＣＬ）、聚丁二酸丁二醇酯穴ＰＢＳ雪、ＰＶＡＬ。
三、環(huán)境友好塑料國內外開(kāi)發(fā)應用現狀
（一）再生塑料
１、再生塑料開(kāi)發(fā)應用
１）木／塑復合材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展據美國ＰｒｉｃｉｎｐｉａＰａｒｔｍｅｒｓ咨詢(xún)公司２００３年研究報告稱(chēng)，歐洲、北美是目前世界上塑木材料市場(chǎng)最大的地區，約為６０萬(wàn)噸，其中北美市場(chǎng)約占８５％，預測２０１０年之前歐洲、北美地區木／塑復合材料將分別以１４％和１８％的年增長(cháng)幅度增長(cháng)。
木／塑復合材料應用于：護墻板、隔板、裝飾板、建筑模板、高速公路噪音隔板、海邊路板、碼頭站臺板、鐵路枕木、包裝和物流用組合托盤(pán)、倉儲架、柵欄、樓梯扶手、戶(hù)外露臺等運輸、建筑、公共設施領(lǐng)域。
預測，２０１０年前，木／塑復合發(fā)泡材料最大的應用是推出建筑制品。高性能、輕質(zhì)的木／塑復合發(fā)泡材料在汽車(chē)內飾及門(mén)窗市場(chǎng)上將會(huì )有很大的應用。中國將以５０％以上的年均增長(cháng)率持續發(fā)展，中國木／塑復合材料及其制品的產(chǎn)量和產(chǎn)值最終將形成１０００萬(wàn)噸／年或７００億元人民幣產(chǎn)值的新型工業(yè)體系。
２）ＰＥＰ瓶回收利用技術(shù)
全球每年飲料瓶廢物消費量１０００多萬(wàn)噸，其產(chǎn)量和消費量以逐年１０％～１９％速度增長(cháng)。我國聚酯瓶消費量２００５年為１７８萬(wàn)噸，據估計其回收率至少在９０％以上。
聚酯廢物瓶回收方法包括物理機械和化學(xué)法。機械式回收廢物絕大多數用于生產(chǎn)纖維，部分用于塑料加工（非食品包裝材料及制品）�；瘜W(xué)醇解、堿解或水解廢物，生成對苯二甲酸、乙二醇，和乙醛等其他物質(zhì)。物理回收廢物瓶是采取固相縮聚技術(shù)提高廢物性能，再用于灌裝飲料的瓶級料。
ＧＥ塑料公司開(kāi)發(fā)成功用廢舊聚酯瓶制備ＰＢＴ樹(shù)脂和ＰＣ／ＰＢＴ混合物。這類(lèi)樹(shù)脂應用目標是汽車(chē)工業(yè)，其產(chǎn)量的８０％可由廢物廢棄瓶生產(chǎn)。
３）利用廢塑料生產(chǎn)高密度磚
墨西哥將回收的裝香波、酒、礦泉水、飲料等塑料瓶，使用模塑工藝生產(chǎn)出高密度的磚塊，與普通磚相比，具有抗震、壽命長(cháng)、質(zhì)量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可節�。常埃サ慕ㄖM用。
４）廢舊塑料合成高級新型包裝材料
新西蘭成功將廢舊的聚乙烯塑料牛奶瓶和廢物可樂(lè )瓶合成為一種新塑料。這種新型塑料比廢物的硬度更大，阻隔氧的效果提高了２～３倍，非常適合作食品的包裝材料。加入適當添加劑后，該塑料的電磁屏蔽性能大大提高，是電子產(chǎn)品理想的包裝材料。這種新型塑料可回收循環(huán)使用幾次而性能不會(huì )降低。
５）耐用消費品中塑料部件分類(lèi)
２、再生塑料回收分解處理技術(shù)
１）熱解為液體燃料Ａ、廢聚烯烴轉化為芳烴日本川島播磨重工業(yè)公司最近已開(kāi)發(fā)出將聚烯烴廢塑料轉化為苯、甲苯和二甲苯，產(chǎn)率分別為：苯１５％、甲苯２０％、二甲苯１５％。剩余組分是少于１０％的乙苯、約３０％的Ｃ１～Ｃ４烴類(lèi)氣體，以及蠟和焦炭等。
Ｂ、廢塑料解聚為液體燃料波蘭Ｔｏｋａｒ公司已開(kāi)發(fā)出新的Ｔ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙ工藝流程，并應用于德國科�。牛睿簦螅铮颍纾岬膹U塑料回收利用中。該技術(shù)是將廢棄塑料通過(guò)解聚轉化為液體燃料或用于制備油品餾分，制作時(shí)無(wú)需加壓。
Ｔ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙ工藝過(guò)程是廢棄塑料造�；蚍贌奶娲椒�，因為該工藝過(guò)程將廢棄塑料重新轉化為其原始形式，即含有Ｃ１～Ｃ４鏈長(cháng)的氣體餾分烴類(lèi)，這種烴類(lèi)可進(jìn)一步在煉油廠(chǎng)加工或以燃料油餾分用于家庭取暖。
２）用微波爐分解廢塑料瓶
日本新近開(kāi)發(fā)成功用微波爐回收利用廢塑料瓶的新方法。此法是將塑料瓶快速分解為原料，其能耗僅為塑料瓶傳統分解法的１／４。具體方法是：先用機械將塑料瓶切割成碎片，向碎片中加入ＮａＯＨ和酒精類(lèi)物質(zhì)，再用微波爐加熱１．５ｍｉｎ。在微波的作用下，塑料瓶碎片可分解為乙二醇和對苯二酸。乙二醇可用于生產(chǎn)聚酯纖維和防凍劑，高純度的對苯二酸能用于制造油漆。
３）用超臨界水分解回收塑料原料
日本公開(kāi)特許公報報道了用超臨界水進(jìn)行廢塑料（ＰＥ、ＰＰ）的降解回收工藝，提出了中試塔的裝置圖和反應流程圖。反應溫度為４００～６００℃，反應壓力為２５ＭＰａ，反應時(shí)間在１０分鐘以下，可獲得９０％以上的油化率。
用超臨界水對ＰＣ的分解實(shí)驗表明，作為分解物的雙酚－Ａ純度達到９５％，而剩余的５％又是作為ＰＣ末端封端劑使用的苯酚，因此這種反應的原料回收純度極高。
（二）完全降解塑料
１、完全降解塑料開(kāi)發(fā)應用
１）淀粉
熱塑性淀粉制造薄膜和垃圾袋工業(yè)化，如捷克的Ｅｃｏｆｏｌ薄膜，意大利的Ｂｉｏｆｌｅｘ薄膜。
淀粉發(fā)泡塑料球、繩、條、網(wǎng)、片材、真空成型容器、托盤(pán)主要作為聚苯乙烯泡沫塑料替代品，已商品化。如美國的Ａｍｙｌｕｎ、ＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｒｃｈ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｄａｎｉｅｌｓ、Ｎｏｖｏｎ、Ｉｎ鄄ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ；西歐的Ｂｉｏｔｅｃ、Ｓｔｏｒｏｐａｃｋ、Ｓｕｎｓｔａｒｋｅ、Ｎｏｖａｍｏｎｔ，ＰａｐｅｒＦｏａｍ；亞洲的ＪａｐａｎＣｏｒｎ．Ｓｔａｒｃｈ、ァイセ化學(xué)、Ｃｈｉｓｓｏ／Ｎｏｖｏｎ等公司均已有批量生產(chǎn)，其中日本綠色地球公司開(kāi)發(fā)了性能較好的淀粉樹(shù)脂，商品名為“綠色淀粉”；美國ＣｈａｍｐｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ公司制成了力學(xué)性能優(yōu)良的淀粉纖維。
２）纖維素衍生物
日本、俄羅斯、美國均已開(kāi)展了以纖維素衍生物為主體的生物降解塑料研究工作。日本四國工業(yè)技術(shù)試驗所、日本理化研究所、西川橡膠工業(yè)公司等分別得到了流延膜、面巾紙、發(fā)泡材料等。
３）聚乳酸聚乳酸（ＰＬＡ）
是以玉米、小麥、木薯等淀粉為原料熏經(jīng)過(guò)酶分解得到葡萄糖熏葡萄糖經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后轉變成乳酸熏最后乳酸經(jīng)過(guò)化學(xué)合成得到高純度聚合物。目前ＰＬＡ的合成主要有兩種方法：①直接縮聚法；②丙交酯開(kāi)環(huán)聚合法。直接聚合法工藝簡(jiǎn)單、化學(xué)原料及試劑用量少，但聚合物分子量仍偏低。丙交酯開(kāi)環(huán)聚合法即間接法，合成工藝是以乳酸為原料，在引發(fā)劑或催化劑存在下先制成丙交酯，再在催化劑存在下丙交酯開(kāi)環(huán)聚合制備ＰＬＡ及其共聚物。此法可得高分子量（７０萬(wàn)－１００萬(wàn)）ＰＬＡ，但是過(guò)程復雜，成本較高。目前美國、德國、日本、芬蘭、荷蘭等都已實(shí)現聚乳酸產(chǎn)業(yè)化。美國的Ｃａｒｇｉｌｌ－Ｄｏｗ公司，現年產(chǎn)１４萬(wàn)噸，聚乳酸產(chǎn)品應用到包裝、紡織、一次性塑料用品等領(lǐng)域。
１９９８年德國實(shí)現ＰＬＡ盒子商品化。在日本尤尼吉卡、鐘紡、東麗、三井化學(xué)等公司年產(chǎn)量都在萬(wàn)噸以下，其中東麗公司則正和ＣａｒｇｉｌｌＤｏｗ公司合作從事紡絲開(kāi)發(fā)。此外，丹麥、加拿大、韓國等國也都在進(jìn)行聚乳酸的產(chǎn)業(yè)化研究。國內海正集團實(shí)現了聚乳酸產(chǎn)業(yè)化。
４）聚β羥基烷酸酯（ＰＨＡＳ）
ＰＨＡＳ制備方法有兩種：①以淀粉為原料，通過(guò)生物發(fā)酵（如真養產(chǎn)堿桿菌）技術(shù)生產(chǎn)；②以烷烴作為碳源，通過(guò)改變碳源和假單胞菌培養過(guò)程的控制條件，制備不同結構的ＰＨＡＳ。
奧地利林茨化學(xué)集團、奧地利生物技術(shù)有限公司使用肥大產(chǎn)堿桿菌以糖蜜為原料，年產(chǎn)２０噸ＰＨＢ。英國原帝國化學(xué)公司ＩＣＩ商品化生產(chǎn)出ＰＨＢ和ＰＨＢＶ，產(chǎn)品商標名“ＢＩＯＰＯＬ”。巴西ＰＨＢＩｎｄｕｓｔｒａｌＳ／Ａ公司年產(chǎn)５０噸。日本三菱氣體化學(xué)公司年產(chǎn)１０噸。日本昭和高分子生產(chǎn)脂肪族聚酯ＰＨＢ（聚丁烯琥珀酸酯），用于購物袋、農膜、盤(pán)等，經(jīng)而異氰酸酯類(lèi)物質(zhì)改性后，可提高材料的剛性和熱塑性。國內天安生物材料有限公司ＰＨＢＶ生產(chǎn)能力１０００噸／年。
５）共聚酯
日本三菱氣體化學(xué)（ＭＧＣ）生產(chǎn)出碳酸聚酯（ＰＥＣ），其熔點(diǎn)１１０℃，性能與ＰＰ均聚物類(lèi)似，被索尼公司應用于磁帶包裝方面。德國ＢＡＳＦ公司制造的脂肪族芳香族無(wú)規共聚酯（Ｅｃｏｆｌｅｘ），在加工前不用干燥，在低于２３０℃時(shí)加工熔體穩定性好，拉伸性能好，能夠制得厚度為１０μｍ薄膜，對氧氣和水蒸氣有良好的阻隔性能，優(yōu)良的價(jià)格性能比。
內蒙古蒙西公司于２００２年底建成年產(chǎn)３０００噸二氧化碳與環(huán)氧丙烷共聚物（ＰＰＣ）合成生產(chǎn)線(xiàn)，目前主要應用在包裝和醫用材料上。
２、完全降解塑料回收處理
四、環(huán)境友好塑料的發(fā)展趨勢
（一）生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng )新
１、再生塑料回收技術(shù)
１）減量化／節能化技術(shù)例如新型的微孔成型技術(shù)、輔助成型技術(shù)、形態(tài)控制技術(shù)、低壓成型技術(shù)、復合材料成型技術(shù)。
２）同類(lèi)化／同質(zhì)化／本體化技術(shù)例如材料高性能化技術(shù)穴增容劑、填充改性、動(dòng)態(tài)交聯(lián)、納米復合等雪、塑料組裝技術(shù)。
３）再生塑料回收分選技術(shù)例如靜電分離廢塑料、電磁分離系統、Ｘ射線(xiàn)處理分離、ＩＲ分選技術(shù)。
４）熱裂解和能量回收工程技術(shù)及管理系統５）循環(huán)再生塑料高性能化技術(shù)
２、生物資源高分子材料合成改性技術(shù)１）改進(jìn)基因工程菌株品種和合成工藝２）與其它生物降解材料共混改性提高性能例如聚己內酯（ＰＣＬ）、乙烯－醋酸乙烯共聚物、聚４－乙烯基苯酚、聚ε己內酯、聚３羥基丁酸酯等。
３）填充改性例如羥基磷灰石（ＰＬＡ／ＨＡ復合材料比未改性的復合材料機械強度提高３１％）、β－磷酸三鈣（β－ＴＣＰ雪、蒙脫粘土、層狀硅酸鹽等改性ＰＬＡ。
４）增塑改性采用各類(lèi)低分子量聚合物、增塑劑、高分子量的ＰＥＧ增塑改性改性ＰＬＡ、ＰＨＢＶ、ＰＰＣ等。用尿素、硫脲和鹽酸胍等胺基類(lèi)化合物代替常用的醇類(lèi)增塑劑可以促進(jìn)淀粉的凝膠化熏有效抑制淀粉老化變脆現象。
５）交聯(lián)改性馬鈴薯淀粉進(jìn)行醚化改性，在改性后的淀粉中加入水、ＰＶＡ、甘油等助劑，制備全淀粉熱塑性塑料薄膜。以乙二醛作為交聯(lián)劑，聚乙二醇作為助劑，改性淀粉為主要原料可制備全淀粉薄膜。
６）復合層改性可再生材料制備的聚亞胺酯、殼聚糖用于淀粉的復合層改性。聚酯－淀粉－聚酯復合層有良好的耐水性能熏其產(chǎn)品可以用于食品包裝或藥物、殺蟲(chóng)劑和除草劑的可控釋放等。
７）接枝、共聚改性如ＰＬＬＡ－ＰＣＬ－ＰＬＬＡ、ＰＬＡ－ｃｏ－ＰＣＬ共聚物相容劑研究，這些相容劑能促進(jìn)ＰＣＬ在ＰＬＡ基體中的分散，而且提高了共混薄膜的機械性能。
３、環(huán)境友好塑料助劑生產(chǎn)技術(shù)
１）無(wú)毒塑料助劑合成與應用技術(shù)例如以脂肪酸酯類(lèi)、環(huán)氧酯類(lèi)、聚乙二醇類(lèi)、烷烴類(lèi)、高級多元醇類(lèi)、脂肪族酰胺類(lèi)、多糖類(lèi)、氨基酸類(lèi)為基本結構單元的低聚物、高聚物、分解殘留物、與鋅、鈣、鎂、鈦錫、鋁等金屬形成的鹽的合成技術(shù)。
２）高效、無(wú)毒復合塑料助劑合成與應用技術(shù)例如各種、各類(lèi)助劑之間的配用技術(shù)。
３）無(wú)毒天然礦物填料應用技術(shù)例如礦物超細粉體、處理技術(shù)及應用技術(shù)。
４、環(huán)境友好塑料制品成型加工技術(shù)
１）水溶性聚合物的成型新加工技術(shù)例如ＰＶＡＬ、淀粉、殼聚糖。
２）新型的完全生物降解塑料的成型加工技術(shù)例如ＰＬＡ柔韌薄膜成型、ＰＬＡ增強增韌注塑／擠出成型技術(shù)、ＰＨＡＳ增強改性制品成型加工、聚脂肪族碳酸酯塑料制品改性技術(shù)。
３）輕質(zhì)天然纖維填充復合材料成型技術(shù)例如秸桿、淀粉、殼粉填充環(huán)境友好塑料微發(fā)泡成型技術(shù)。
４）高性能化再生塑料制品成型技術(shù)例如復合制品的共注塑、共擠出、拉伸取向成型技術(shù)。
５）專(zhuān)用／特種環(huán)境友好塑料制品成型設備機械（二）建立完善的評價(jià)監管體系１、塑料分類(lèi)標準例如《降解塑料片材定義、分類(lèi)、標志和降解性能要求》、《生物分解塑料片材定義、標志和生物分解性能要求》、《可堆肥塑料片材的定義、標志和可堆肥性能要求》。
２、環(huán)境友好塑料制品標識例如《塑料制品的標識和標志》。
３、測試方法及技術(shù)標準例如《土壤中材料最終需氧生物分解能力的測定———通過(guò)測定密閉呼吸計中需氧量或測定釋放的二氧化碳的方法》、《在定義堆肥試化中試條件下材料崩解能力的測定》、《受控堆肥化條件下材料最終需氧生物分解能力的測定———采用測定釋放的二氧化碳的方法》。
４、回收利用規范化、制度化、程序化法規例如《固體廢棄物處置法》、《資源回收法》、《污染預防法》、《促進(jìn)建立循環(huán)社會(huì )基本法》、《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《促進(jìn)資源有效利用法》、《促進(jìn)容器與包裝分類(lèi)回收法》、《家用電器回收法》、《建筑及材料回收法》、《食品回收法》、《綠色采購法》。
（三）國家產(chǎn)業(yè)政策導向，促進(jìn)建立完整循環(huán)型社會(huì )的物質(zhì)生產(chǎn)體系
例如日本已全面制定了循環(huán)型社會(huì )的產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展規劃，包括各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的科技發(fā)展計劃與配套的運行體制／法規，明確提出從技術(shù)立國到環(huán)境立國的經(jīng)濟發(fā)展策略，農林水產(chǎn)省制定了日本生物物質(zhì)的戰略。
我國在“九五”、“十五”、“８６３”、“十一五”規劃中也列入了相關(guān)領(lǐng)域研究項目，制定了《可再生能源法（草案）》，《固廢法（修訂）》等法規熏提出了“科技、人文、綠色”奧運工程。
（四）政府，生產(chǎn)企業(yè)，消費群體環(huán)保意識，責任，義務(wù)增強，確保環(huán)境友好塑料的應用市場(chǎng)日益繁榮
１、政府出臺法規，禁止不友好塑料使用例如賦稅政策（香港政府提議對塑料袋征稅）熏禁止生產(chǎn)／銷(xiāo)售政策熏鼓勵環(huán)境友好塑料制品應用。不易回收超�。校希票∧そ故褂�。
２、生產(chǎn)企業(yè)承擔社會(huì )責任熏回收利用產(chǎn)品熏促進(jìn)環(huán)境友好塑料應用和技術(shù)發(fā)展例如微軟公司暢銷(xiāo)的ＧＰＳ的微軟地圖導航軟件２００７版采用再生廢物包裝，并對ＰＬＡ硬，軟質(zhì)包裝和片材進(jìn)行應用實(shí)驗。汽車(chē)、家電、家具生產(chǎn)企業(yè)回收廢棄物。 |
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