穆 倩

天津萬華股份有限公司

新型可降解塑料薄膜的制備及其性能研究

穆 倩

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在環(huán)境日益惡化，化石能源不斷消耗而替代能源暫時(shí)不可及的今天，被深入研究了 40 多年的光催化領(lǐng)域，至今仍是科學(xué)家們關(guān)注的焦點(diǎn)。塑料制品具有穩(wěn)定性強(qiáng)、質(zhì)輕、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而深受人們的親睞。近幾十年來塑料工業(yè)獲得迅猛發(fā)展，大量塑料制品尤其是一次性塑料制品的使用，給人類的生活帶來了極大的方便。但是，由于通用塑料（PE、PS、PVC等）本身的化學(xué)穩(wěn)定性，當(dāng)其被遺棄后會在環(huán)境中長期穩(wěn)定存在，造成大量塑料廢棄物在環(huán)境中的累積，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的危害，如白色污染、農(nóng)業(yè)白色癌癥等問題。

可降解塑料薄膜；制備；性能

隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的飛速發(fā)展，對高層建筑玻璃幕墻節(jié)能環(huán)保的要求愈加強(qiáng)烈。由于普通玻璃對太陽光沒有選擇性，在可見光透過的同時(shí)，占太陽光能量一半的近紅外光也能透射進(jìn)入建筑物內(nèi)部，使室內(nèi)溫度升高，人們只能采用空調(diào)等被動方法達(dá)到降溫的目的，導(dǎo)致能源的過度浪費(fèi)。目前，中空玻璃、金屬鍍膜玻璃、熱反射貼膜等產(chǎn)品已被開發(fā)應(yīng)用，但仍存在光譜選擇性差、隔熱效果有限、可見光透過率低、價(jià)格昂貴甚至產(chǎn)生二次光污染等問題。

1 可降解塑料簡介

1.1 光降解塑料

光降解塑料技術(shù)在上世紀(jì)80 年代就已經(jīng)發(fā)展到一定成熟階段，每年的產(chǎn)量大幅度提升，尤其是西方發(fā)達(dá)國家廣泛使用，普遍應(yīng)用于購物袋、垃圾袋、包裝袋、塑料瓶以及農(nóng)用地膜等。國內(nèi)最開始對光降解塑料的開發(fā)主要應(yīng)用于農(nóng)用地膜，隨著技術(shù)的不斷成熟開始應(yīng)用于新型快餐盒。光降解塑料的降解速度比較難以控制，其降解過程會受到光照強(qiáng)度、氣溫條件、地理環(huán)境等因素的影響，應(yīng)用于農(nóng)用地膜時(shí)還會受到農(nóng)作物品種的制約。所以由于光降解塑料的各種局限性，光降解塑料主要適用于日照條件較好的地區(qū)。光降解塑料的適用面較窄，目前主要集中于農(nóng)作物覆蓋物。

1.2 光-生物降解塑料

由于光降解塑料的諸多局限性，近年來國內(nèi)外對光降解塑料的研究逐漸減少，紛紛將目光集中于光-生物降解塑料。光-生物降解塑料是一種比較理想的降解塑料，是對光降解塑料的光降解機(jī)理以及生物降解塑料的生物降解機(jī)理的結(jié)合應(yīng)用。光降解與生物降解的融合彌補(bǔ)了光降解塑料和生物降解塑料的缺陷，例如，光-生物降解塑料的降解過程不再受光照程度的制約，在光照不足的情況下也能快速降解，而且降解也比較徹底；另外，光-生物降解塑料很大程度上改善了生物降解塑料加工困難、工藝復(fù)雜、成本較高等問題，克服了生物降解塑料難以推廣應(yīng)用的弊端。光-生物降解塑是當(dāng)前國內(nèi)外可降解塑料的研究熱點(diǎn)，目前，加拿大已經(jīng)開發(fā)出具有光降解和生物降解兩種特性的光-生物降解塑料，降解速度是普遍可降解塑料的五倍以上。在國內(nèi)光-生物降解塑料正處于研究開發(fā)階段，相應(yīng)的產(chǎn)品較少。

2 性能

2.1 透明隔熱塑料薄膜

固定基料質(zhì)量，按計(jì)算量加入納米ATO分散液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、20%、30%、40%和50%），采用機(jī)械混合的方法制備不同ATO含量的功能涂料．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米ATO分散液與基料之間具有很好的相容性，攪拌15 min即可得到均一的混合體系．比色管中室溫靜置30 d后，均未發(fā)生明顯的沉降現(xiàn)象，說明該功能涂料的穩(wěn)定性良好，便于存儲和運(yùn)輸．利用線棒涂布法將不同ATO含量的功能涂料涂布在透明塑料薄膜上，涂料與基材的浸潤性良好，能均勻鋪展，沒有明顯的脫膠和泡孔，干燥后亦未發(fā)生龜裂、剝落等情況。

2.2 Ti02-FeSt3-PE光-熱氧可降解復(fù)合塑料薄膜

（1）熱氧降解：復(fù)合薄膜的熱氧降解，按照以下方法進(jìn)行：將大小相近的待測試薄膜樣品同時(shí)放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，并用隔板隔開，模擬堆肥溫度，設(shè)定加熱溫度為70℃。間隔一定時(shí)間取出，每個(gè)試樣剪取部分樣品，進(jìn)行分析表征。所取樣品分析測試前保存于冰箱內(nèi)，防止試樣進(jìn)一步發(fā)生熱氧化降解。（2）光氧降解：分別將實(shí)驗(yàn)薄膜剪成4cmX4cm，并選取質(zhì)量相近的薄膜，置于裝有紫外殺菌燈管高的燈箱中，使燈管到薄膜樣品的垂直距離為10cm，常溫常壓下照射。間隔相同時(shí)間取出，用分析電子天平稱量薄膜降解殘余物質(zhì)量，并進(jìn)行分析表征。

2.3 Ti02-Kaolin-PE光氧-生物可降解復(fù)合塑料薄膜

Ti02-Kaolin-PE復(fù)合薄膜（簡稱TKPE）通過以下程序制得：首先，將二氧化鈦、高嶺土、聚乙烯微粉、氧化聚乙烯蠟，按質(zhì)量比1：1：1：4均勻混合，再經(jīng)雙螺旋桿擠出機(jī)擠出造粒，獲得光-生物降解母粒。然后，將上述獲得的降解母粒與聚乙烯顆粒按質(zhì)量比3：97均勻混合，再經(jīng)薄膜吹塑機(jī)吹塑成型，即可獲得光氧-生物可降解塑料薄膜，所制得的薄膜中二氧化鈦和高嶺土的含量均為1%。按照上述制備方法，Ti02-PE復(fù)合光氧降解塑料薄膜（簡稱TPE）也被制得，薄膜中二氧化鈦的含量為1wt%。所制得的薄膜的厚度約為25pm。用萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試降解前所制得的薄膜的力學(xué)性能，根據(jù)GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的測定第3部分：薄膜和薄片的試驗(yàn)條件》要求，試樣總長度為20cm，夾具間初始距離為10cm，標(biāo)距長度為50mm，試樣寬度為10mm，厚度為25|j.m，拉伸速率為100mm/min，每個(gè)樣品平行測5次取平均值。用紫外-可見光譜儀表征所制得的薄膜的透光性，測試波長范圍為200-800nm，掃描速度為960nm/min。

環(huán)境保護(hù)與人類的身體健康有著密切關(guān)系，是維持人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要保障，發(fā)展綠色環(huán)保是21世紀(jì)人類的共同目標(biāo)?？山到獠牧鲜墙鉀Q當(dāng)前環(huán)境污染以及資源短缺的重要手段之一，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，塑料行業(yè)的綠色環(huán)保發(fā)展也將進(jìn)入一個(gè)嶄新階段，開發(fā)和應(yīng)用可降解塑料是社會可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，有著廣闊的發(fā)展前景。

[1] 焦劍梅. 綠色壁壘背景下我國生態(tài)包裝設(shè)計(jì)的困境與對策研究[D].湖南工業(yè)大學(xué)，2013.

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