袁曉寶，劉雅婷，陳妮，吳岳忠，劉躍軍，孫翱魁

綠色包裝材料研究進(jìn)展

袁曉寶1，劉雅婷1，陳妮1，吳岳忠2，劉躍軍1，孫翱魁1

（1.湖南工業(yè)大學(xué) 包裝與材料工程學(xué)院，湖南 株洲 412007；2.湖南省智能信息感知及處理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲 412007）

為更好地推動(dòng)綠色包裝材料的研發(fā)及利用，綜述以紙包裝、金屬包裝、玻璃包裝和可降解塑料包裝為代表的綠色包裝材料的研究進(jìn)展，以及國(guó)內(nèi)外針對(duì)不同類型材料的回收體系。主要總結(jié)可降解材料在應(yīng)用方面存在的一些問題和不同降解機(jī)理材料之間存在的差異，介紹4種綠色包裝材料的市場(chǎng)地位和回收系統(tǒng)的改進(jìn)措施。目前綠色包裝材料的制造工藝及回收體系仍有較大的改進(jìn)空間，開發(fā)經(jīng)濟(jì)型的環(huán)保材料并改進(jìn)材料回收處理工藝對(duì)當(dāng)今環(huán)境污染的防治具有重要意義。傳統(tǒng)包裝材料會(huì)持續(xù)占有較大市場(chǎng)份額，隨著可降解材料研究的深入或?qū)⒅鸩酱鎮(zhèn)鹘y(tǒng)塑料，成為未來的主流包裝材料。

綠色包裝；可降解材料；可回收材料；材料回收體系

近幾十年，塑料對(duì)環(huán)境的破壞已經(jīng)影響到人們的日常生活，難降解或無法降解、浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重、環(huán)境破壞強(qiáng)度高等問題層出不窮。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的相關(guān)數(shù)據(jù)，2020年1—9月，全國(guó)塑料制品月均產(chǎn)量達(dá)到了694.35萬t，累計(jì)產(chǎn)量達(dá)到了5 298.9萬t，各月同比增長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。近期發(fā)布的行業(yè)新版“限塑令”，要求加快對(duì)已有的塑料包裝消化使用，同時(shí)推進(jìn)垃圾分類回收，支持使用能夠重復(fù)利用或有降解能力的綠色環(huán)保型包裝材料，逐步用可循環(huán)包裝替代一次性塑料包裝[1]。若要從根本上完成包裝的綠色化，需要以現(xiàn)有或具有綠色潛力的包裝材料為切入點(diǎn)，進(jìn)行深層次的改革。

綠色材料通常被認(rèn)為是在其生命周期內(nèi)對(duì)人類健康和自然環(huán)境沒有危害的材料，其通常能夠在降低資源消耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，一般具有綠色、低碳的特性[2]。按大類劃分，綠色包裝材料可分為：可降解材料、可回收利用材料、可循環(huán)再生材料。

1 可降解材料在包裝中的應(yīng)用

可降解材料主要包括傳統(tǒng)的紙制品和近年研究的熱點(diǎn)之一的可降解塑料等。可降解材料一般指在自然條件或是其他特定處理?xiàng)l件下能完全降解成小分子或含水和二氧化碳的高分子材料[3]。根據(jù)降解方式又可細(xì)分為光降解材料、生物降解材料和光-生物雙降解材料。

研究人員對(duì)淀粉基、聚乳酸基、水溶性薄膜等具有降解性能的材料進(jìn)行了系統(tǒng)研究。Ashok等[4]對(duì)淀粉基生物塑料的降解性和力學(xué)性能方面進(jìn)行了細(xì)致研究，證實(shí)了生物塑料在能源效率、石油消耗和碳排放等方面要優(yōu)于傳統(tǒng)的石油基塑料。劉林等[5]對(duì)這幾類材料進(jìn)行了深度解析，并對(duì)研究熱點(diǎn)之一的聚β-羥基丁酸酯（Polyhydroxybutyrate，PHB）的物化性能及未來應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。PHB由于其特殊的溶解性和密度、抗輻射等性能優(yōu)勢(shì)，研究其在包裝領(lǐng)域應(yīng)用的主要形式為食品包裝用膜、飲料包裝內(nèi)襯等。謝小莉等[6]研究了基于聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol Vinylalcohol Polymer，PVA）的甘油、聚乙二醇（Polyethylene Glycol，PEG）等共混體系各組分占比對(duì)力學(xué)、水溶性能的影響，根據(jù)結(jié)果篩選出了最佳的共混體系組成比例，得出了具有高水溶性的薄膜。這些研究為可降解材料降低成本和增強(qiáng)性能提供了可能，為可降解塑料的推廣應(yīng)用起到了推動(dòng)作用。

1.1 光降解塑料

光降解塑料是指在光和熱的作用下，其中的光敏成分使得塑料中的高分子鏈斷裂、分子量降低，從而完成降解（見圖1）。包裝降解時(shí)間的可調(diào)控相當(dāng)重要，商家可根據(jù)訂單數(shù)引進(jìn)相應(yīng)數(shù)量的光降解材料制品，以防因降解時(shí)間把控不當(dāng)而產(chǎn)生的質(zhì)量問題及經(jīng)濟(jì)損失。由于制作光降解塑料的原材料類別相對(duì)局限，在已知材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行新工藝的開發(fā)是目前最為流行的方法之一。

目前光降解型塑料推廣中存在的最大問題是：當(dāng)該類產(chǎn)品被埋入土壤后，產(chǎn)品在失去光照的同時(shí)也失去了降解能力，廢棄物在土壤中堆積依舊會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不可逆的影響；因此投入使用之前必須做好運(yùn)輸過程管理和阻光材料的充分利用2個(gè)方面的工作。近期有關(guān)光降解型塑料的主要研究方向是光敏劑及改性塑料的研究。王艷霞等[7]利用芳基三唑分子吸收輻射能產(chǎn)生電子躍遷的能力，制備光降解低密度聚乙烯（Low Density Polyethylene，LDPE）。研究結(jié)果證實(shí)，芳基三唑光敏劑可明顯促進(jìn)LDPE的光降解速率，從而實(shí)現(xiàn)使光降解塑料具有更好的降解性能，同時(shí)根據(jù)物理力學(xué)圖像分析，芳基三唑的含量會(huì)對(duì)LDPE的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率產(chǎn)生影響，且實(shí)驗(yàn)并未對(duì)180 h后的殘余的LDPE分子量進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，因此實(shí)用性能有待考證。張妍等[8]將橙黃Ⅱ作為光敏劑，再與聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）進(jìn)行混合，得到可光降解的固相復(fù)合膜，結(jié)果表明該復(fù)合膜具有光降解能力，同時(shí)該膜的降解效果要優(yōu)于純PVC，該結(jié)果為日后光降解材料性能的完善奠定了基礎(chǔ)。此類光敏劑只適用一般情況，由于光敏劑通常表現(xiàn)出在液態(tài)介質(zhì)中自我聚合的巨大趨勢(shì)，因此在林地、水下等光照不足或光敏劑失靈等特殊情況下降解無法實(shí)現(xiàn)[9]。針對(duì)該情況，可采取CO、乙烯的自由基共聚[10]或利用較為流行的半導(dǎo)體催化劑如Pd/Au[11]、HADPG-TiO2[12]等方式，其中使用半導(dǎo)體催化劑的優(yōu)勢(shì)在于光降解反應(yīng)前后該催化劑的結(jié)晶度和形貌不會(huì)發(fā)生明顯變化，一定程度上驗(yàn)證了其穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

圖1 光降解塑料包裝降解流程

在光降解材料未來的研究中，可以從光敏劑和新型塑料2個(gè)方面入手，以求在力學(xué)性能和降解能力方面取得突破。還可以加入強(qiáng)化劑、各種纖維等改善材料的降解能力，采用物理與化學(xué)相結(jié)合的方法提高光降解材料的使用性能。

1.2 生物降解塑料

生物降解塑料是指在微生物如細(xì)菌、霉菌（真菌）和藻類的作用下能夠降解的塑料（見圖2）。與光降解的不同之處在于，生物可降解塑料在各環(huán)境下（如堆肥、土壤和水生系統(tǒng)）均有生物降解的可能性，其中堆肥和土壤降解由于具有微生物多樣性而得到了廣泛應(yīng)用[13]。根據(jù)原料成分來源，其還可分為生物基和石化基2類。生物源塑料的生產(chǎn)路線見圖3[14]。

相較于光降解塑料，生物降解材料應(yīng)用于包裝的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)環(huán)境的要求較低、運(yùn)輸過程中對(duì)派送人員的行為規(guī)范要求較低、降解所需要的時(shí)間較短等。在生物基生物降解材料中，以脂肪族聚酯、淀粉、纖維素等為基礎(chǔ)的材料目前應(yīng)用最為廣泛。這些材料一般具有生物降解、可再生等特性，具有廣闊的應(yīng)用前景。在力學(xué)性能、阻隔性能及熱穩(wěn)定性等方面同石油基聚合物相比還有較大改進(jìn)空間。曹賢武等[15]采用聚乳酸（Polylactic Acid，PLA）和稻殼灰作為原料，用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)稻殼灰表面進(jìn)行改性，并通過密煉機(jī)熔融共混制備生物可降解復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，將稻殼灰與PLA復(fù)合能夠大幅提升材料的模量，且復(fù)合材料具有較好的力學(xué)性能，基本達(dá)到成本與性能平衡，

此舉為廢棄資源的利用與再生提供了新思路。國(guó)外研究人員在纖維素納米晶體（Cellulose Nanocrystals，CNC）和纖維素納米纖絲（Cellulose Nanofiber，CNF）增強(qiáng)可生物降解聚合物性能方面取得了很大進(jìn)展，Sung等[16]通過雙螺桿擠出法制備了CNC/PLA納米復(fù)合材料，此材料的抗張強(qiáng)度和彈性模量均有所增加；Abdulkhani等[17]將乙?；男院蟮腃NF用于增強(qiáng)PLA，并通過溶液澆鑄法制備了納米復(fù)合材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該復(fù)合材料的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別提升了120%和368.7%。通過摻雜納米纖維素制備的復(fù)合材料在力學(xué)性能上有了明顯提升，極大地增加了可應(yīng)用的市場(chǎng)廣度。

除上述研究外，還可使用聚乙烯乙二醇（PEG）作為相容劑來提高剛度[18]，或通過深度研究納米復(fù)合物的流變[19]和應(yīng)力[20]來強(qiáng)化機(jī)械特性。高性能可生物降解的納米復(fù)合材料制備的關(guān)鍵還在于將納米纖維素的優(yōu)異性能轉(zhuǎn)移或協(xié)同到周圍的聚合物基體中[21]，增強(qiáng)后的納米纖維素可降解生物材料，機(jī)械強(qiáng)度和阻隔性能都有了顯著的提升，在某些方面甚至有趕超傳統(tǒng)石油基聚合物的趨勢(shì)，但由于大批量制備、運(yùn)輸及管理方面技術(shù)仍存在不足，暫時(shí)無法走進(jìn)市場(chǎng)。

綜上，我國(guó)近年來對(duì)生物可降解塑料方面的研究已經(jīng)取得了巨大成果，但依舊存在不足，問題主要存在于產(chǎn)品的力學(xué)性能、阻隔性能等方面。今后的研究應(yīng)致力于降低成本、增強(qiáng)性能、產(chǎn)品的維護(hù)管理等方面?？山到獠牧贤瑐鹘y(tǒng)不可降解材料之間的較量將會(huì)長(zhǎng)期存在[22]。

圖2 生物降解塑料包裝降解流程

圖3 生物源塑料的生產(chǎn)路線

1.3 光-生物降解塑料

光-生物降解塑料具備光、生物降解兩者的特性，一定程度上解決了降解材料的效率問題，同時(shí)還解決了生物降解塑料在加工工藝和成本兩方面的弊端[23]。由于雙降解所需原材料完全由天然的高分子物質(zhì)通過化學(xué)和物理加工形成，無需合成過程，因此具有制備方法和加工過程較為簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。制成的容器具有機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)輕、密封性良好、降解能力優(yōu)異等特點(diǎn)，然而，將此類材料用作包裝的原材料，仍需要解決一些問題，如其耐熱性和力學(xué)性能仍劣于普通塑料，價(jià)格仍然高于傳統(tǒng)塑料等。

光-生物雙降解材料在未來需要加強(qiáng)的仍是力學(xué)性能和降解性能。馬艷霞等[24]研究了雙降解聚乙烯纖維的性能，結(jié)果證實(shí)該纖維具有良好的斷裂強(qiáng)度及其他力學(xué)性能。余響林等[25]以丙烯酸（Acrylic Acid，AA）、丙烯酰胺（Acrylamide，AM）和羧甲基纖維素（Carboxymethyl Cellulose，CMC）為原材料，加入改性納米TiO2顆粒，采用反相懸浮聚合法制備雙降解納米TiO2/CMC基高吸水樹脂，此樹脂具備較強(qiáng)的生物和光降解能力。當(dāng)降解能力增強(qiáng)后，降解速率相較于單降解材料會(huì)更加難以把控，后續(xù)的研究應(yīng)當(dāng)對(duì)其特性進(jìn)行調(diào)控，最終得到符合期望的產(chǎn)品，雙降解塑料的研制或?qū)⒔鉀Q可降解塑料降解后殘余分子量過多的問題。

1.4 可降解材料在包裝應(yīng)用中的問題

可降解材料在包裝領(lǐng)域的推廣應(yīng)用阻力主要來自3個(gè)方面，即安全性、成本和加工工藝。譬如在食品包裝領(lǐng)域，部分包裝容器要與進(jìn)入人體的食物直接接觸，因此必須要保證可降解材料即使進(jìn)入人體后，也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良影響。從成本方面考慮，目前可降解塑料同普通塑料相比，價(jià)格上不具備優(yōu)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于原材料選取的不同及種類少，需要的化學(xué)助劑價(jià)格高，使得可降解材料的價(jià)格是普通塑料的2～10倍。此外，在可降解材料的生產(chǎn)加工過程中，對(duì)專業(yè)的生產(chǎn)人員、加工設(shè)備及加工工藝等方面的要求，都需要耗費(fèi)大量時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。

可降解材料在市場(chǎng)上仍處于小眾消費(fèi)品，處于推廣階段，應(yīng)用面的提升需要技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的正確引導(dǎo)。在技術(shù)層面，高分子材料的使用會(huì)對(duì)食品包裝的物理力學(xué)性能產(chǎn)生較大影響，根據(jù)目前的工藝，若僅使用單一的天然降解材料，產(chǎn)品的力學(xué)性能得不到保證?；瘜W(xué)合成的可降解材料需較高的成本，因此現(xiàn)階段的目標(biāo)是將天然高分子和化學(xué)合成可降解材料結(jié)合，得到價(jià)格合理的高性能降解材料。未來可降解材料的發(fā)展和創(chuàng)新，需要從材料的降解助劑或添加劑研發(fā)著手，增加各助劑間的組合協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)降解速度和降解時(shí)間的精確可控[26]。

一些已經(jīng)市場(chǎng)應(yīng)用的可降解材料也存在一些明顯問題。與市場(chǎng)占比較大的石油基包裝材料相比，可降解材料仍具有明顯的缺點(diǎn)，如：力學(xué)、光學(xué)、阻隔等綜合性能較差，生產(chǎn)成本較高，原材料受限等，因此，可降解塑料在基數(shù)龐大的包裝行業(yè)進(jìn)行推廣，還有大量問題有待解決，其綜合使用性能也需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上有所提升。

2 可回收材料在包裝中的應(yīng)用

目前常見的可回收材料主要包括紙制品、玻璃和金屬材料等。紙質(zhì)包裝材料是市場(chǎng)接受程度最高的包裝材料之一，同時(shí)也是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的材料之一，在包裝行業(yè)的發(fā)展過程中起著重要作用，其原料成分主要來源于木材、麥草等植物中分離出的纖維，紙包裝在經(jīng)濟(jì)性上同其他包裝材料相比更具有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備質(zhì)輕、緩沖性好、印刷適應(yīng)性優(yōu)良等特 性，從而使其始終是包裝支柱材料之一（見圖4）。玻璃包裝材料在市場(chǎng)上也具有相當(dāng)重要的地位，其透明度好，印刷適應(yīng)性較好，阻隔性能優(yōu)異，以及加工工藝較為成熟，因此玻璃被廣泛應(yīng)用于液體包裝。由于玻璃制造過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污染性氣體，同時(shí)國(guó)家對(duì)環(huán)境問題的重視程度加大，玻璃容器使用的范圍急劇縮小，較為常見的如醫(yī)院的輸液瓶由玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰?、飲料瓶由玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)榱怂芰匣蚪饘?，以及可口可樂公司在近期推出的新型紙質(zhì)包裝等，這一系列舉措導(dǎo)致了玻璃包裝容器的市場(chǎng)份額也大幅降低。金屬在包裝材料中的占比相對(duì)較低，制約其市場(chǎng)的原因在于化學(xué)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，但在金屬的回收利用過程中對(duì)環(huán)境的污染相對(duì)較小，具備環(huán)保材料的特征。

圖4 2015—2019年中國(guó)各類包裝容器營(yíng)業(yè)收入

2.1 可回收紙質(zhì)包裝

據(jù)2018年報(bào)道，以江蘇省紙聯(lián)再生資源有限公司為主的二十強(qiáng)企業(yè)（回收紙行業(yè)）平均凈利率已經(jīng)達(dá)到了5.41%，同比增長(zhǎng)達(dá)到48.34%[27]。近年中國(guó)各地也構(gòu)建了獨(dú)特的紙回收體系，并完成了紙質(zhì)品的

回收工藝流程的設(shè)計(jì)（見圖5）。以北京市為例，該市通過回收體系的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)紙制品的前端回收、集中輸運(yùn)、分揀及打包，最后再生產(chǎn)的過程，這些流程共同構(gòu)成了紙基食品包裝的生命周期（見圖6）[28]。此外，北京市出臺(tái)的相關(guān)政策文件，也推動(dòng)了紙回收利用的規(guī)范發(fā)展[29]。

圖5 紙制品回收工藝流程

圖6 紙基食品包裝的生命周期

針對(duì)紙制品的回收，Gang等[30]利用1970—2012年的時(shí)間序列數(shù)據(jù)分析了影響廢紙回收率的主要因素。結(jié)果表明，需求是拉動(dòng)我國(guó)廢紙回收率提高的主要?jiǎng)恿?，?yīng)在木材供應(yīng)不足的情況下，取消草漿造紙產(chǎn)能的政策提高了廢紙的回收率。日常生活中紙制品的用途不同，處理的方式也不盡相同，在回收處理過程中酸性化合物的存在，會(huì)導(dǎo)致材料原有機(jī)械阻力損失。Poggi等[31]通過核磁共振（NMR）弛豫測(cè)定法和所謂的纖維素網(wǎng)絡(luò)中水的NMR衍射法，研究了酸化浴后通過脫酸處理在紙上引起的變化。結(jié)果顯示，氫氧化鈣納米顆粒被證明能有效地阻止由酸引起的纖維素降解和在強(qiáng)環(huán)境條件下的老化。紙制品回收工藝的加強(qiáng)也有利于紙制品回收體系的實(shí)施和升級(jí)，以此來實(shí)現(xiàn)紙制品回收利用率的有效提高。

2.2 可回收玻璃包裝

玻璃屬于難降解無機(jī)物，對(duì)環(huán)境危害小。考慮到目前大多數(shù)大中型城市采用焚燒技術(shù)處理生活垃圾，有研究人員提出利用熱震現(xiàn)象回收玻璃瓶[32]，以及將玻璃回收過程中產(chǎn)生的廢玻璃粉摻入砂漿和混凝土制造中[33]直接實(shí)現(xiàn)再利用，使之成為可持續(xù)材料。較常見的回收流程通常是從玻璃的分選到最后的回爐重造（見圖7）。在技術(shù)尚未完善之前，需要完整的體系來支撐玻璃的有效回收：設(shè)置廢品收購(gòu)站，同時(shí)便民負(fù)責(zé)上門回收；在居民的生活區(qū)域開展垃圾分類；由環(huán)衛(wèi)工人按市場(chǎng)價(jià)回收后，轉(zhuǎn)交給特定機(jī)構(gòu)。

圖7 玻璃回收流程

經(jīng)調(diào)查得知，廢玻璃經(jīng)濟(jì)價(jià)值低、分散不易收集且運(yùn)輸物流成本高[34]。以廣州為例，2017年回收利用廢玻璃占比為59.3%，而2018年僅占比52.7%。由于土地資源緊缺、回收站點(diǎn)不規(guī)范等原因?qū)е麓罅繌U玻璃得不到有效回收，說明玻璃包裝物回收利用應(yīng)遵循環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合、無償回收與有償回收相結(jié)合的原則，因此可以通過提高工藝來減少回收過程中的消耗，間接提高玻璃回收的經(jīng)濟(jì)效益。Montoya等[35]對(duì)低成本自主玻璃回收機(jī)的機(jī)械、電子和控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。結(jié)果證明，該機(jī)器的使用是一種消耗較少的回收方案，消耗約為傳統(tǒng)玻璃回收工藝總能耗的4.9%。由此可以推出，玻璃回收體系需要優(yōu)良的回收工藝作為基礎(chǔ)，因此未來玻璃制品的回收重點(diǎn)應(yīng)放在回收工藝的研究上，再在工藝提升的同時(shí)將體系進(jìn)行完善。

2.3 可回收金屬包裝

金屬包裝也可以采取類似的方法，但是金屬的化學(xué)性能沒有玻璃穩(wěn)定，因此金屬包裝的回收利用需要解決的問題比玻璃制品更多。加拿大某市提出，居民將收集來的報(bào)紙、玻璃瓶、鋁罐等分類放入藍(lán)色處理箱內(nèi)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明平均每位居民收集到46 kg廢棄物[36]。這說明發(fā)達(dá)國(guó)家金屬包裝回收利用措施取得成功與社會(huì)體系、居民的意識(shí)息息相關(guān)。美國(guó)在回收金屬方面達(dá)到了較高的水平，金屬罐由社會(huì)公益組織免費(fèi)提供綠色的回收箱進(jìn)行回收，回收大多是公民出于自覺自愿，政府沒有提供任何經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償回收。

金屬制品由多種金屬混合制成決定了它的復(fù)雜性，而且回收廢棄物的一般是較小的企業(yè)，存在再生利用水平不高從而導(dǎo)致二次污染的問題[37]。近年來我國(guó)對(duì)廢鋁的回收利用十分重視，鋁制易拉罐的市場(chǎng)回收價(jià)為0.16元/個(gè)左右，居民用戶和拾荒者的積極性較高。國(guó)家可以根據(jù)我國(guó)現(xiàn)狀，適當(dāng)增加民眾的回收所得，同時(shí)增加科技創(chuàng)新的成本，將金屬雜質(zhì)分離的技術(shù)提升，以此來減少金屬包裝回收的成本，實(shí)現(xiàn)金屬包裝的有效回收。

2.4 可回收塑料包裝

塑料材料已有一百多年的歷史，以塑料為首的包裝在人類社會(huì)和生產(chǎn)生活的各個(gè)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。塑料回收利用過程即采用物理或化學(xué)的方式，將廢棄塑料中儲(chǔ)存的化學(xué)物質(zhì)或化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為新型產(chǎn)品或能源材料，實(shí)現(xiàn)廢料的資源化利用。目前，根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同可將常用的塑料回收方式分為機(jī)械回收和化學(xué)回收[38-40]。機(jī)械回收能夠有效完成廢棄塑料的回收利用，但得到的產(chǎn)品性能會(huì)有所下降，經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)不高；化學(xué)回收技術(shù)則能夠充分利用廢棄塑料中的能量和有機(jī)聚合物，形成更高附加值的化工產(chǎn)品，是一項(xiàng)發(fā)展前景廣闊、經(jīng)濟(jì)效益較好的技術(shù)[41]。Haubler等[42]在聚乙烯中引入低鏈內(nèi)官能團(tuán)密度可再生聚碳酸酯和聚酯的類聚乙烯材料，可以采用相應(yīng)溶劑對(duì)其進(jìn)行分解回收，此方法實(shí)現(xiàn)了類聚乙烯材料的閉環(huán)回收，回收效率高達(dá)96%。這里展示的方法提供了一種使用適合高質(zhì)量應(yīng)用的完全可回收類聚乙烯材料的方法。由此得知，塑料制品的回收方向是多樣的。在自然定律的限制之下最大程度地利用所創(chuàng)造的物質(zhì)是人們所期待的最終目標(biāo)，各界人士也在為之努力著。

2.5 不同材料的回收體系及應(yīng)用在包裝中的問題

不同的材料對(duì)應(yīng)著不同的應(yīng)用場(chǎng)景和回收體系，回收的流程本身并不復(fù)雜，但當(dāng)需要回收物品的數(shù)量累積到一定值后，體系的重要性便會(huì)體現(xiàn)出來。由于包裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與成熟，在用后處理方面的體系已經(jīng)呈現(xiàn)出了多樣化的趨勢(shì)。較為常見的，如在中餐的食品包裝大多以耐油浸的塑料飯盒為主，通常具有單獨(dú)的餐具包裝，需要解決的主要問題是塑料制品的回收處理；西式快餐的包裝因其內(nèi)容物有固定形狀，且通常不包含餐具，因此以不同結(jié)構(gòu)的紙質(zhì)包裝為主[43]，西式快餐包裝的焦點(diǎn)應(yīng)為紙制品的回收利用。Ding等[44]建立了擬人化設(shè)計(jì)對(duì)消費(fèi)者回收意愿影響的心理動(dòng)態(tài)理論模型，結(jié)果表明，可以通過提高消費(fèi)者的心理所有權(quán)和包裝的擬人化設(shè)計(jì)來促進(jìn)消費(fèi)者對(duì)包裝的回收意愿，或通過創(chuàng)立包裝回收合作社[45]來實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。這些研究為包裝回收體系的完善奠定了一定基礎(chǔ)，目前最重要的是根據(jù)我國(guó)國(guó)情及社會(huì)制度，建立適合中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展的包裝回收體系。

3 結(jié)語

綠色包裝材料的廣泛應(yīng)用對(duì)解決我國(guó)包裝廢棄物過多的現(xiàn)象有著舉足輕重的影響。在今后的研究中，對(duì)可降解包裝材料的研究應(yīng)聚焦于降解性能和力學(xué)特性等方面，對(duì)于不可降解的材料則可將重點(diǎn)放置于減量和輕量上。無論何種類型，都需要具有一定的經(jīng)濟(jì)性，輔以國(guó)家的宣傳，結(jié)合人民對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)的提高，一定可以將綠色包裝材料進(jìn)行廣泛推廣及運(yùn)用，屆時(shí)人民的生活方式也會(huì)有明顯轉(zhuǎn)變和提高。

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Research Progress on Green Packaging Materials

YUAN Xiao-bao1, LIU Ya-ting1, CHEN Ni1, WU Yue-zhong2, LIU Yue-jun1, SUN Ao-kui1

(1.School of Packaging and Materials Engineering, Hunan University of Technology, Hunan Zhuzhou 412007, China; 2.Hunan Key Laboratory for Intelligent Information Perception and Processing Technology, Hunan Zhuzhou 412007, China)

The work aims to review the research progress of green packaging materials represented by paper packaging, metal packaging, glass packaging and degradable plastic packaging, as well as the recycling systems for different types of materials at home and abroad, to promote the better development and utilization of green packaging materials. Some problems existing in the application of biodegradable materials and the differences between materials with different degradation mechanisms were summarized. The market position of four green packaging materials and the improvement measures of recycling system were introduced. At present, there is great room for improvement in the manufacturing process or recycling system of green packaging materials. The development of economic environmental protection materials and the improvement of material recycling process are still of great significance to the prevention and control of environmental pollution. Traditional packaging materials will continue to occupy a large market; however, with the deepening of the research on degradable materials, it may become mainstream packaging materials in the future instead of traditional plastics.

green packaging; degradable materials; recoverable materials; material recovery system

TB484

A

1001-3563(2022)07-0087-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.07.010

2021-08-21

國(guó)家自然科學(xué)基金（51704108）；湖南省自然科學(xué)基金（2021JJ30215，2021JJ50050）；湖南省學(xué)位與研究生教育改革研究項(xiàng)目（2019JGZD067）；湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（HNJG-2020-0572）

袁曉寶（2001—），男，湖南工業(yè)大學(xué)本科生，主攻包裝工程及包裝材料。

孫翱魁（1985—），男，博士，湖南工業(yè)大學(xué)副教授，主要研究方向?yàn)榻饘侔b材料。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋