Plastica degradabile
La plastica degradabile si riferisce a una classe di materie plastiche i cui prodotti possono soddisfare i requisiti di utilizzo, le prestazioni sono invariate durante il periodo di conservazione e, dopo l'uso, possono essere degradate in sostanze ecocompatibili in condizioni ambientali naturali. Pertanto, è anche chiamata plastica degradabile per l'ambiente.
Esistono molti nuovi tipi di plastica: plastica fotodegradabile, plastica biodegradabile, plastica leggera, ossidativa e biodegradabile, plastica biodegradabile a base di anidride carbonica e plastica degradabile con resina di amido termoplastico.
sommario
1 concetto
2 Principio di degradazione
3 Trend di sviluppo
4 Classificazione di plastica
5 usi principali
6 Stato della ricerca
▪ Ampiamente usato
▪ Igiene ambientale
▪ Reazione biochimica
▪ Rischi plastici non degradabili
▪ Sviluppo di materie plastiche degradabili
▪ La prospettiva di materie plastiche degradabili
▪ sviluppo sostenibile
7 Nuove materie plastiche
8 Analisi dei vantaggi
9 Criteri di valutazione
Editor di concetti
La degradazione dei polimeri si riferisce al processo di rotture a catena macromolecolari polimerizzate causate da fattori chimici e fisici. Il processo di degradazione dei polimeri esposti alle condizioni ambientali di ossigeno, acqua, radiazioni, sostanze chimiche, inquinanti, forze meccaniche, insetti e altri microrganismi, nonché i microrganismi, è chiamato degrado ambientale. degradazione
Il peso molecolare del polimero viene ridotto e le proprietà fisiche del materiale polimerico vengono ridotte fino alla perdita dell'usabilità del materiale polimerico. Questo fenomeno è anche chiamato degradazione dell'invecchiamento del materiale polimerico.
La degradazione dell'invecchiamento di un polimero è direttamente correlata alla stabilità del polimero. Il degrado dell'invecchiamento dei polimeri accorcia la durata della plastica. Per questo motivo, dall'avvento della plastica, gli scienziati si sono impegnati nella ricerca dell'anti-invecchiamento, ovvero nella stabilizzazione di tali materiali, al fine di ottenere materiali polimerici altamente stabili, e gli scienziati di vari paesi stanno anche utilizzando l'invecchiamento del polimero comportamento di degrado Corsa per lo sviluppo di materie plastiche degradabili per l'ambiente.
I principali campi di applicazione della plastica degradabile sono: film per pacciamatura agricola, vari sacchetti di plastica per l'imballaggio, sacchetti di immondizia, sacchetti per la spesa nei centri commerciali e stoviglie usa e getta.
Principio di degradazione
Il processo di degradazione delle materie plastiche degradabili per l'ambiente comporta principalmente la biodegradazione, la fotodegradazione e il degrado chimico. Questi tre principali processi di degrado hanno sinergia, sinergia e coerenza. Ad esempio, fotodegradazione e degradazione dell'ossido spesso si verificano simultaneamente e si promuovono a vicenda; è più probabile che si verifichi biodegradazione dopo il processo di fotodegradazione.
Editor delle tendenze di sviluppo
Nel 1997, il mercato mondiale delle materie plastiche degradabili è stimato a circa 20 milioni di sterline con un fatturato di 23 milioni di dollari; si prevede che crescerà del 35% entro il 2004. Le materie plastiche degradabili presenti negli Stati Uniti e nei mercati giapponesi includono poliesteri biodegradabili come acido polilattico, PET biodegradabile, polibutene succinato / caproato, polidrossibutirrato / valerato, polivinil succinato, ammine di poliestere e policaprolattoni / miscele; amido e loro miscele; e altre materie plastiche con additivi che migliorano la capacità di degradare. L'aumento è dovuto all'aumento dell'uso di materie plastiche rispettose dell'ambiente e un'altra ragione è quella di ridurre i costi di produzione. Espandendo la produzione e la scala economica, i produttori hanno ridotto i loro prezzi. Tuttavia, a causa dell'elevato costo delle resine degradabili e delle varie materie plastiche che hanno saldamente occupato i loro mercati, è un ostacolo per le materie plastiche biodegradabili entrare nel mercato. Le sue tendenze di sviluppo sono le seguenti:
1. In base ai diversi usi e condizioni ambientali, approfondendo ulteriormente la ricerca e attraverso la ricerca sulla progettazione molecolare, il miglioramento delle formule e lo sviluppo di materie plastiche degradabili dal punto di vista ambientale e controllabili sono diventati temi di ricerca chiave in molti paesi.
2. Ricercare e sviluppare attivamente fotosensibilizzatori, ossidanti, induttori biologici, promotori della degradazione, stabilizzanti, ecc. Ad alta efficienza ed economici, per migliorare ulteriormente la controllabilità puntuale, il rapido degrado e il completo degrado dopo l'uso.
3. Accelerare lo sviluppo di materie plastiche biodegradabili o di materie plastiche ordinarie con tecnologia di miscelazione o legatura di riempimento di amido, cellulosa o materiale inorganico, mentre la tecnologia di rivestimento e laminazione di materie plastiche e materiali naturali completamente biodegradabile è un punto caldo.
4. Le materie plastiche idrolizzabili e le materie plastiche commestibili hanno attirato l'attenzione di tutto il mondo grazie alle loro funzioni e usi speciali e sono diventate un altro punto caldo per materiali ecologici.
5. Al fine di accelerare lo sviluppo di materie plastiche degradabili, vari paesi stanno lavorando per accelerare la ricerca e stabilire una definizione unificata, un meccanismo di degradazione, un metodo di valutazione e uno standard di materie plastiche degradabili.
6. Esplorare e coltivare ceppi che possono degradare le materie plastiche ordinarie, in modo che le materie plastiche ordinarie ampiamente utilizzate siano facilmente degradabili per soddisfare i requisiti di protezione ambientale. Allo stesso tempo, viene prestata grande attenzione alla coltivazione di piante biologiche in grado di produrre poliestere per ridurre i costi delle materie plastiche biodegradabili, favorendo la divulgazione e l'applicazione. degradazione
Classificazione plastica
Le materie plastiche degradabili per l'ambiente sono un nuovo tipo di plastica. Lo sviluppo di materie plastiche degradabili per l'ambiente è iniziato negli anni '70. A quel tempo, le materie plastiche fotodegradabili erano principalmente sviluppate per risolvere il problema dell'inquinamento ambientale causato dai rifiuti di plastica, in particolare i prodotti di imballaggio di plastica usa e getta. Negli anni '80 lo sviluppo e la ricerca si sono rivolti alla plastica biodegradabile. Inoltre, al posto del petrolio sono state utilizzate materie plastiche biodegradabili prodotte da risorse rinnovabili, come amido vegetale e cellulosa e chitina animale. Inoltre, sono state sviluppate anche materie plastiche biodegradabili prodotte dalla fermentazione microbica. Una classe di materie plastiche biodegradabili mediche, come l'acido polilattico, che è già stato clinicamente utilizzato, ha attirato anche l'attenzione della gente. Si spera che possa essere utilizzato per risolvere i problemi di inquinamento ambientale della plastica. Tuttavia, se tali materie plastiche sono classificate come plastiche degradabili per l'ambiente o meno Con opinioni diverse, l'opinione della Japan Society for Degradable Plastics non ritiene che sia classificata come plastica degradabile per l'ambiente. Tuttavia, dal punto di vista della plastica degradabile come nuovo tipo di plastica, è possibile includere anche materie plastiche biodegradabili. Può essere utile classificare le materie plastiche degradabili in materie plastiche degradabili (naturali) ambientali e materie plastiche biodegradabili dai loro usi. Quest'ultimo è stato usato in medicina per suture chirurgiche, ossa artificiali, ecc. Lo sviluppo e la ricerca delle materie plastiche degradabili della Cina sono sostanzialmente sincronizzate con il mondo. Tuttavia, la ricerca e lo sviluppo di materie plastiche degradabili in Cina sono iniziate con il pacciame agricolo. La Cina è un grande paese agricolo e il consumo di film per pacciamatura è al primo posto nel mondo. Al fine di risolvere il danno causato dal film residuo di pacciame accumulato nei terreni agricoli allo sviluppo delle radici delle piante e influenzare la resa del raccolto, nonché il problema del film residuo che ostacola la meccanizzazione agricola, ha iniziato lo sviluppo del film pacciamante di plastica fotodegradabile. Intorno al 1990, apparvero materie plastiche biodegradabili riempite con amido in materie plastiche generali. Allo stesso tempo, sulla base di materie plastiche fotodegradabili, lo sviluppo del film di pacciamatura con funzioni di fotodegradazione e biodegradazione riempite di amido. Vari tipi di film pacciamanti degradabili sono in fase di sviluppo e sono ancora in fase di dimostrazione e divulgazione delle applicazioni. Con il miglioramento degli standard di vita del popolo cinese, l'inquinamento ambientale causato dai prodotti di imballaggio in plastica usa e getta è diventato sempre più grave. Per questo motivo, prodotti in plastica degradabili come sacchetti di immondizia e borse della spesa vengono anche attivamente sviluppati per imballaggi, principalmente imballaggi usa e getta. , Lunch box, ecc.
Modifica uso principale
L'uso di materie plastiche degradabili ha principalmente due campi: uno è il campo che utilizzava materie plastiche ordinarie. In queste aree, è difficile raccogliere i prodotti in plastica dopo l'uso o il consumo per causare danni all'ambiente, come film pacciamante agricolo e imballaggi in plastica usa e getta, e il secondo è il campo della sostituzione di altri materiali con la plastica. L'uso di materie plastiche degradabili in queste aree può portare comodità, come punte da campo da golf e materiali di fissaggio per piantine di piantagioni di foreste pluviali tropicali. Applicazioni specifiche in:
1. Agricoltura, silvicoltura e pesca, film per pacciamatura, materiale per trattenere l'acqua, ciotola per semenzali, semenzaio, rete per funi, pesticidi e fertilizzanti agricoli a rilascio lento.
2. Industria dell'imballaggio, sacchetti della spesa, sacchetti di immondizia, sacchetti della composta, scatole di pranzo a gettare, ciotole di tagliatella istantanee, materiali d'imballaggio d'imbottigliamento.
3. Articoli sportivi, punte da campo da golf e magliette
4. Prodotti per l'igiene, prodotti per l'igiene femminile, pannolini per bambini, materassi medici, rasoi usa e getta.
5. Materiali medici, bende, fermagli, cotton fioc, guanti, materiali per rilascio di farmaci, suture chirurgiche e materiali per la fissazione di fratture.
Editor dello stato della ricerca
Ampia gamma di applicazioni
I materiali polimerici sintetici sono stati ampiamente utilizzati in vari campi. Tuttavia, i rifiuti di plastica usati sono diventati un pericolo pubblico e ambientale. Alcuni paesi sviluppati hanno formulato regolamenti che limitano o vietano l'uso di materie plastiche non degradabili in determinati luoghi e richiedono l'uso di materie plastiche degradabili. Per questo motivo, i governi di vari paesi e l'industria delle materie plastiche, pur stabilendo misure efficaci per lo smaltimento e il riciclaggio dei rifiuti di plastica, attribuiscono grande importanza alla ricerca e allo sviluppo di materie plastiche degradabili. Con il coordinamento e il sostegno del governo, le materie plastiche degradabili sono diventate una ricerca nel settore internazionale delle materie plastiche. punto di accesso.
Igiene ambientale
La plastica degradabile è generalmente considerata una plastica che può essere decomposta in sostanze a basso peso molecolare dalla luce solare o da microrganismi nel suolo. Oltre ad essere degradabile, dovrebbe anche avere proprietà facili da elaborare e soddisfare i requisiti per l'uso. L'effetto dannoso della luce solare sui materiali polimerici è l'effetto combinato della luce ultravioletta e dell'ossigeno, quindi viene chiamato degradazione foto-ossidativa. Prendendo ad esempio le poliolefine, la fotoossidazione provoca spesso scissione della catena polimerica o reticolazione ed è accompagnata dalla formazione di alcuni gruppi funzionali contenenti ossigeno, come chetoni, acidi carbossilici, perossidi e alcoli. La sua degradazione deriva principalmente dai residui di catalizzatore nel polimero e dall'avvio di perossidi e gruppi carbonilici introdotti durante la lavorazione.
Reazione biochimica
L'effetto di cracking del polimero a bassa luminosità deriva principalmente dagli effetti della biofisica, della biochimica e della muffa. La sua sensibilità al polimero dipende dalla struttura del polimero stesso e dall'ambiente circostante come acqua, temperatura, valore pH e ossigeno. Secondo il meccanismo di degradazione, le materie plastiche degradabili possono essere suddivise in materie plastiche fotodegradabili, materie plastiche biodegradabili e foto / biodegradabili.
Pericolo in plastica non degradabile
La plastica è ampiamente sviluppata in molti campi a causa dei suoi vantaggi come peso leggero, alta resistenza, proprietà chimiche stabili e basso costo. L'industria delle materie plastiche si è sviluppata rapidamente e le materie plastiche usate non sono state smaltite correttamente e le materie plastiche causano un grave inquinamento per l'ambiente naturale. Le materie plastiche non degradabili sono per lo più realizzate in polietilene a bassa densità (LDPE) e polietilene lineare a bassa densità (LLDPE), seguite da polietilene ad alta densità (HDPE), polipropilene (PP), polistirene (PS) e polivinilcloruro (PVC) sviluppati. Queste materie plastiche vengono generalmente smaltite come rifiuti solidi, causando la formazione di inquinanti come la pioggia acida nell'aria, che mette in pericolo la nostra vita.
È inevitabile studiare materie plastiche degradabili! Lo smaltimento di rifiuti solidi come la plastica inquinerà l'ambiente, lo seppellirà in profondità e invaderà la terra e bruciandola inquinerà l'aria. Queste non sono le soluzioni fondamentali al problema. La soluzione fondamentale al problema è sviluppare materie plastiche degradabili per sostituire le materie plastiche non degradabili.
Sviluppo di materie plastiche degradabili
La plastica degradabile è un termine collettivo per plastica fotodegradabile e plastica biodegradabile. I paesi sviluppati hanno iniziato la ricerca sulla plastica fotodegradabile negli anni '70 e i loro concetti sono relativamente maturi. Il biodegradabile è iniziato a metà degli anni '80, si è sviluppato rapidamente e ha già i suoi prodotti industriali.
In Cina, la ricerca sulla plastica fotodegradabile è iniziata negli anni '80 e la ricerca sulla plastica biodegradabile è iniziata solo negli ultimi anni. Ci sono state dozzine di unità impegnate in questo progetto in Cina, ma l'applicazione non è grande e la promozione dovrebbe essere appena iniziata. Le materie plastiche degradabili della Cina sono concentrate principalmente in prodotti ricchi di amido i cui prodotti hanno raggiunto lo stesso livello dei prodotti stranieri, ma c'è ancora una certa distanza dalla produzione industriale.
La prospettiva di materie plastiche degradabili
Le prime materie plastiche degradabili sono state sviluppate per proteggere l'ambiente. Ha un grande significato. Le eccellenti proprietà della plastica degradabile sono evidenti e hanno ampie prospettive di sviluppo. La ricerca, lo sviluppo e la produzione di masterbatch di plastica degradabili hanno un grande effetto di promozione sullo sviluppo e la promozione di materie plastiche degradabili. Poiché il masterbatch di plastica degradabile viene miscelato con il polimero corrispondente per produrre plastica degradabile, non è necessario modificare il processo di stampaggio della plastica originale. Ha una vasta gamma di fattibilità.
sviluppo sostenibile
La ricerca sulla plastica degradabile è esattamente adattata alla strategia di sviluppo sostenibile della Cina e può adattarsi allo sviluppo della società. L'uso di materiali polimerici per metodi chimici e biologici per sintetizzare la plastica leggera / biodegradabile è la nostra principale direzione di ricerca e sviluppo. Possiamo usare questi metodi di sintesi polimerica per sintetizzare il materiale di cui abbiamo bisogno la plastica degradabile.
Nuovo editor di plastica
Plastica fotodegradabile
Si riferisce a un materiale che le catene polimeriche si decompongono in ordine sotto l'influenza dei raggi ultravioletti. La maggior parte dei polimeri non assorbe la luce con una lunghezza d'onda superiore a 285 Nm. Tuttavia, se si aggiungono gruppi sensibili alla luce al polimero o vengono aggiunti additivi chimici con effetti sensibili alla luce, il processo di fotoossidazione può essere accelerato, causando un rapido degrado. Secondo il principio di progettazione e il metodo di fabbricazione delle molecole polimeriche fotodegradabili, può essere suddiviso in materie plastiche fotodegradabili sintetiche e materie plastiche addizionali fotodegradabili.
La plastica fotodegradabile del copolimero è stata inventata da DuPont negli Stati Uniti, copolimerizzata da polietilene (PE) e monossido di carbonio, cioè copolimero E-CO, o copolimerizzata da polietilene e vinile rame, ovvero copolimero GUILLET. Per migliorare il degrado della plastica PE. Modificando il contenuto di gruppi carbonilici in PE, il periodo di degradazione di questa plastica può essere controllato tra 60 e 600 giorni. Successivamente, sono stati sviluppati copolimeri contenenti carbonile come polistirene (PS), polipropilene (PP), polivinilcloruro e poliammide (PA). In alcuni paesi sviluppati dei paesi occidentali, il film fotodegradabile in PE è stato utilizzato come film per pacciamatura, sacchetti per alimenti e sacchetti per la spazzatura, e il film degradabile in PP viene utilizzato anche nell'imballaggio alimentare e nella produzione di sigarette.
La plastica fotodegradabile di tipo additivo serve per aggiungere una piccola quantità di fotoiniziatore e altri additivi al polimero. I fotoiniziatori o fotosensibilizzatori tipici sono chetoni aromatici, ammine aromatiche, acetilacetonato di ferro e 2-idrossi-4 metilfenetil chetoossima, stearato di ferro, ecc. È possibile aggiungere questi fotosensibilizzanti a polimeri come PE, PP, PVC e PS.
Negli ultimi anni, sono state completate le ricerche sul polietilene fotodegradabile ottenuto da case derivate alchil-ferrocene a catena lunga e la riuscita ricerca di pellicole di plastica PE fotodegradabili utilizzando composti di ferro come fotosensibilizzanti dall'Istituto Changchun di chimica applicata dell'Accademia delle scienze cinese. Film PE fotodegradabile con metallo come fotosensibilizzatore sviluppato dal Dalian Plastics Research Institute.
Plastica biodegradabile
Dal punto di vista del processo di biodegradazione, è diviso in due categorie: materie plastiche completamente biodegradabili e biodegradabili; dal punto di vista dei metodi di preparazione, può essere suddiviso in quattro tipi: sintesi di biofermentazione, sintesi chimica e uso di macromolecole naturali o minerali di animali e piante.
Le materie plastiche completamente biodegradabili vengono facilmente degradate durante la sintesi chimica usando poliesteri alifatici, alcool polivinilico (PVA) e polietilenglicoli. Le materie plastiche biodegradabili sono studiate e sviluppate utilizzando le proprietà facilmente biodegradabili di questi polimeri. Tra questi, la ricerca sui poliesteri alifatici è eccezionale. Tra i molti poliesteri alifatici, il policaprolattone (PCL) è ampiamente utilizzato. È un poliestere cristallino termoplastico che può essere idrolizzato dalla lipasi in piccole molecole e quindi ulteriormente assimilato da microrganismi. La società UCC negli Stati Uniti è stata prodotta in serie ed è stata utilizzata in prodotti chirurgici, mucose, distaccanti e altri prodotti. Dopo la miscelazione di PCL e PHB, è possibile preparare anche materie plastiche biodegradabili. Il poliestere alifatico e il nylon subiscono una reazione di scambio di ammina per sintetizzare un copolimero di poliacrilammide (CPAE). CPAE è un nuovo tipo di plastica biodegradabile.
Nella sintesi di polimeri naturali di piante e animali, cellulosa, amido, ecc. Di piante, chitosano, glucosamina, colla animale e alghe della vita marina possono essere utilizzati per produrre preziose plastiche biodegradabili.
I metodi chimici e la tecnologia di miscelazione dei polimeri naturali possono anche essere usati per sintetizzare materie plastiche degradabili. Le varietà principali sono PHB / PCL, amido gelatinizzato / PCL e altri prodotti. La loro caratteristica principale è che possono essere completamente degradati e, allo stesso tempo, la loro resistenza al calore, resistenza all'acqua e costi sono ridotti attraverso la miscelazione, rendendoli una plastica degradabile universale.
Le materie plastiche biodegradabili sono materie plastiche biodegradabili incomplete. Sono miscelati con sostanze biodegradabili in materie plastiche olefiniche per uso generale, causando la perdita delle proprietà meccaniche e delle forme dei materiali. Il compostaggio produce gli stessi effetti della plastica biodegradabile. A basso costo, questo metodo è stato adottato in patria e all'estero.
Le materie plastiche biodegradabili in poliestere alifatico sono plastiche per uso generale che sono molto sottili e fibrose e sono uniformemente disperse in poliesteri biodegradabili per rendere biodegradabili i copolimeri. Plastica universale alifatica come PE, PP, PS, P
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