陸耀權(quán)

【摘 要】為解決塑料購物袋所造成的“白色污染”問題，通過對光降解塑料、生物降解塑料、光-生物雙降解塑料、石頭紙四種可降解的材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和特性分析、對比選取合適的新可降解材料替代傳統(tǒng)不可降解塑料。并分析配套印刷油墨的環(huán)保要求，選擇方法。最后達(dá)到用新材料制造可降解環(huán)保購物袋的目的。

【關(guān)鍵詞】環(huán)保購物袋；可降解；油墨；石頭紙

0.前言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們的環(huán)保觀念也不斷提升。大家對過度包裝浪費(fèi)資源，包裝物棄置污染環(huán)境等情況不斷發(fā)出聲討。國家也出臺了“限塑”令，通過有償使用減小購物袋的用量。但作為日常生活必不可少的用品，大部份購物袋在使用完后仍然會被丟棄成為生活垃圾。絕大部分最終作為塑料垃圾進(jìn)入環(huán)境，而塑料大多化學(xué)性能穩(wěn)定，在自然環(huán)境中分解需要100～300年。如果用焚燒方法處理，焚燒設(shè)施不僅需投入大量資金，焚燒時還會有二惡英等多種有毒物質(zhì)產(chǎn)生，造成二次污染。而對于回收利用，收集或即使強(qiáng)制收集進(jìn)行回收利用，它的經(jīng)濟(jì)效益也不太好。所以要從根本上解決廢塑料的環(huán)境污染問題，就應(yīng)該用能降解或易降解的購物袋代替普通塑料購物袋?，F(xiàn)在筆者根據(jù)多年的印刷和油墨生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)如何為制造可降解環(huán)保購物袋的幾點(diǎn)應(yīng)用體會，愿與大家共同探討。

1.制造可降解環(huán)保購物袋材料

制造新型可解環(huán)保購物袋，最重要的是要選用合適的材料。首先就是選用無污染的可降解材料替代普通塑料薄膜，還有就是選用合適的環(huán)保型印刷油墨。這樣才有可能制造出符合環(huán)保要求的購物袋。

1.1環(huán)?；牡倪x擇

目前可用的可降解材料有以下幾種：

1.1.1光降解塑料

光降解塑料一般是指在光（紫外光）的照射下，引起光化學(xué)反應(yīng)而使大分子鏈斷裂和分解的塑料。光降解塑料可分為添加型和合成型兩類。添加型是在高分子材料中添加光敏劑，由光敏劑吸收光能后產(chǎn)生自由基，促使高分子材料發(fā)生氧化作用后進(jìn)而引發(fā)聚合物分子鏈斷裂使其降解。降解式將光敏基團(tuán)（如羧基、雙鍵等）導(dǎo)入高分子結(jié)構(gòu)內(nèi)賦予材料光降解的特性。常用的光敏劑有過渡金屬絡(luò)合物、硬脂酸鹽、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵等，用量約1%～3%（質(zhì)量）。合成型光降解塑料是通過共聚反應(yīng)在塑料的高分子主鏈上引入羰基等感光基團(tuán)而賦予其光降解特性的，并可以通過調(diào)節(jié)光敏基團(tuán)的含量來控制光降解活性?，F(xiàn)在已知以一氧化碳或乙烯酮類為光敏單體與烯烴類單體共聚，可合成含羰基結(jié)構(gòu)的聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）等光降解聚合物。光降解塑料只能在光照下降解，受氣候環(huán)境、地理因素制約很大，如果埋地部分不能降解，而且價(jià)格較高，因此光降解塑料很難廣泛推廣使用。

1.1.2生物降解塑料

生物降解能很好的解決埋地部分不能降解的問題。目前研究開發(fā)的生物降解材料有天然高分子材料、微生物合成高分子材料、 人工合成高分子材料以及共混性高分子（添加型）材料。天然高分子型是利用淀粉、纖維紊、甲殼質(zhì)、蛋白質(zhì)等天然高分子材料制備的生物降解材料。其特點(diǎn)是貯存運(yùn)輸方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，不但可以用于農(nóng)用地膜、包裝袋，而且廣泛用于醫(yī)藥領(lǐng)域。生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有機(jī)物作為食物源，通過生命活動合成的高分子化合物。通過微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羥基脂肪酸酯（PHA）類為多，其中最常見的有聚3-羥基丁酸酯（PHB）、聚羥基戊酸酯（PHV）及PHB和PHV的共聚物（PHBV）。化學(xué)合成法合成的生物降解塑料大多是在分子結(jié)構(gòu)中引入能被微生物降解的含酯基結(jié)構(gòu)的脂肪族聚酯，目前具有代表性的產(chǎn)品有聚己內(nèi)酯（PCL），聚琥珀酸丁二醇酯（PBS），聚乳酸（PLA），以及最近國內(nèi)研究最熱的二氧化碳基生物降解塑料等。另外按降解方法分生物降解可以分為：（1）生物物理降解法：當(dāng)微生物攻擊侵蝕高聚物材料后由于生物細(xì)胞的增長使聚合物組分水解、電離或質(zhì)子化而分裂成低聚物碎片，聚合物分子結(jié)構(gòu)不變，這是聚合物生物物理作用而發(fā)生的降解過程。（2）生物化學(xué)降解法：由于微生物或酶的直接作用，使聚合物分解或氧化降解成小分子，直至最終分解成為二氧化碳和水，這種降解方式屬于生物化學(xué)降解方式。同樣生物降解塑料也存在價(jià)格較高

1.1.3光-生物雙降解塑料

光-生物雙降解塑料具有光、生物的雙重降解性。是當(dāng)前世界降解塑料的主要開發(fā)方向之一。試驗(yàn)表明光-生物雙降解塑料可在一個特定時間內(nèi)（通常為9個月～5年）在環(huán)境中能完全分解。但由于合成型光降解塑料成本較高，研究較少。目前研究較多的是摻混型光一生物雙降解塑料。

1.1.4石頭紙

石頭紙是一種由碳酸鈣研磨粉與高分子聚合物、膠合劑為原材料的新型材料，廣義上說石頭紙也是光-生物雙降解類材料。石頭紙具有既可替代傳統(tǒng)的植物纖維紙張、專業(yè)性紙張，又能替代傳統(tǒng)的大部分塑料薄膜，且具有成本低、可控性降解的特點(diǎn)，能夠?yàn)槭褂谜吖?jié)省大量的成本，且不會產(chǎn)生污染。從替代塑料包裝物角度看，它能為國家節(jié)省大量的石油資源，產(chǎn)品使用后能夠降解，不會造成二次白色污染。另外石頭紙與上面進(jìn)過的幾種可降解塑料相比，還具有不可燃性，可書寫和辦公室打印，適用于大多數(shù)印刷方式，包括膠?。率接∷ⅰ⑵桨嬗∷ⅲ?、凹版印刷、凸版印刷、絲網(wǎng)印刷、輪轉(zhuǎn)印刷等。最重要目前已經(jīng)能大量工業(yè)化生產(chǎn)，這是用于生產(chǎn)非塑料型環(huán)保購物袋的理想新材料。當(dāng)然石頭紙也有一些不足的地方：就是石頭紙因含有大量的碳酸鈣而不透明性，硬度也偏大而導(dǎo)致抗屈拆性差等。

表1 幾種可降解基材性能對比表

1.2印刷油墨的選擇

印刷油墨是制造購物袋必不可少的組成部分。須然印刷油墨占購物袋的成本很小，只占3%～5%左右。但對于一個購物袋是否符合環(huán)保要求就尤為重要了。選擇印刷油墨要注意以下幾點(diǎn)：

1.2.1油墨的可降解性

油墨的連結(jié)料多為高分子聚合物，本質(zhì)上也是一種塑料。因此現(xiàn)用大部分印刷油墨降解性能較差，如果將這些油墨和塑料一起填埋處理，讓其自然降解，一般需要50年以上才能在環(huán)境中能完全分解。因此為配套降解基材，必需選用以可快速降解的連結(jié)料所生產(chǎn)的油墨?，F(xiàn)在市面上能找到的可降解油墨有以大豆油油墨、聚乙烯醇油墨、聚酮油墨，這幾類油墨通常只需5～10年即可完全降解。

1.2.2油墨中的重金屬含量

眾所周知人體如果攝入過量的重金屬，可造成嚴(yán)重的生理損害，引發(fā)多種疾病。重金屬進(jìn)入人的機(jī)體后，會在人體內(nèi)部積聚下來，并可能轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物。以鎘為例，鎘元素進(jìn)入人體后，在體內(nèi)形成鎘硫蛋白，通過血液到達(dá)全身，并有選擇性地蓄 積于腎、肝中。情況嚴(yán)重時，使骨骼的生長代謝受阻礙，從而造成骨骼疏松、萎縮、變形等。慢性鎘中毒主要影響腎臟，最典型的例子是日本著名的公害病——痛痛病。慢性鎘中毒還可引起貧血。油墨中的重金屬通常來自于顏料，特別是一些重金屬化合物顏料，如鎘紅、鉻紅、鉻黃及銀朱等。另外可溶性重金屬鹽毒性大易于進(jìn)入人體，因此我國、歐盟、美國都制定了油墨（涂料）涂層中可溶性重金限制：（見下表）

1.2.3油墨中其它有毒有害物質(zhì)

油墨中可能存在有毒有害物質(zhì)有：（1）連結(jié)料生產(chǎn)合成時殘留的單體，如劇毒物游離甲苯二異氰酸酯；（2）顏料生產(chǎn)合成時殘留的強(qiáng)致癌物多氯聯(lián)苯（PCB）、芳胺（MAK-Ⅲ）；（3）溶劑殘留導(dǎo)致苯、甲苯、二甲苯、甲醛超量。許多國家嚴(yán)格控制油墨干膜中的有毒有害物質(zhì)含量。以甲醛為例：日本要求甲醛含量<75mg/kg，意大利要求甲醛含量<7mg/kg，我國要求甲醛含量<0.1%。

2.結(jié)語

隨著近年不斷有新材料的發(fā)明，并逐步進(jìn)入實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化。帶動更多環(huán)境友好的產(chǎn)品將進(jìn)入我們的生活。我們相信，在不久的將來，真正可降解型環(huán)保購物袋會進(jìn)入我們的生活，使“白色污染”會逐漸從環(huán)境中消失。我更期待這些環(huán)保新技術(shù)、新發(fā)明將為人類與自然的真正和諧作出巨大的貢獻(xiàn)。

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