新型可降解塑料薄膜的制备及其性能研究

穆 倩

天津万华股份有限公司

新型可降解塑料薄膜的制备及其性能研究

穆 倩

天津万华股份有限公司

在环境日益恶化，化石能源不断消耗而替代能源暂时不可及的今天，被深入研究了 40 多年的光催化领域，至今仍是科学家们关注的焦点。塑料制品具有稳定性强、质轻、生产成本低等优点，因而深受人们的亲睐。近几十年来塑料工业获得迅猛发展，大量塑料制品尤其是一次性塑料制品的使用，给人类的生活带来了极大的方便。但是，由于通用塑料（PE、PS、PVC等）本身的化学稳定性，当其被遗弃后会在环境中长期稳定存在，造成大量塑料废弃物在环境中的累积，给环境带来严重的危害，如白色污染、农业白色癌症等问题。

可降解塑料薄膜；制备；性能

随着现代化城市建设的飞速发展，对高层建筑玻璃幕墙节能环保的要求愈加强烈。由于普通玻璃对太阳光没有选择性，在可见光透过的同时，占太阳光能量一半的近红外光也能透射进入建筑物内部，使室内温度升高，人们只能采用空调等被动方法达到降温的目的，导致能源的过度浪费。目前，中空玻璃、金属镀膜玻璃、热反射贴膜等产品已被开发应用，但仍存在光谱选择性差、隔热效果有限、可见光透过率低、价格昂贵甚至产生二次光污染等问题。

1 可降解塑料简介

1.1 光降解塑料

光降解塑料技术在上世纪80 年代就已经发展到一定成熟阶段，每年的产量大幅度提升，尤其是西方发达国家广泛使用，普遍应用于购物袋、垃圾袋、包装袋、塑料瓶以及农用地膜等。国内最开始对光降解塑料的开发主要应用于农用地膜，随着技术的不断成熟开始应用于新型快餐盒。光降解塑料的降解速度比较难以控制，其降解过程会受到光照强度、气温条件、地理环境等因素的影响，应用于农用地膜时还会受到农作物品种的制约。所以由于光降解塑料的各种局限性，光降解塑料主要适用于日照条件较好的地区。光降解塑料的适用面较窄，目前主要集中于农作物覆盖物。

1.2 光-生物降解塑料

由于光降解塑料的诸多局限性，近年来国内外对光降解塑料的研究逐渐减少，纷纷将目光集中于光-生物降解塑料。光-生物降解塑料是一种比较理想的降解塑料，是对光降解塑料的光降解机理以及生物降解塑料的生物降解机理的结合应用。光降解与生物降解的融合弥补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过程不再受光照程度的制约，在光照不足的情况下也能快速降解，而且降解也比较彻底；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难、工艺复杂、成本较高等问题，克服了生物降解塑料难以推广应用的弊端。光-生物降解塑是当前国内外可降解塑料的研究热点，目前，加拿大已经开发出具有光降解和生物降解两种特性的光-生物降解塑料，降解速度是普遍可降解塑料的五倍以上。在国内光-生物降解塑料正处于研究开发阶段，相应的产品较少。

2 性能

2.1 透明隔热塑料薄膜

固定基料质量，按计算量加入纳米ATO分散液（质量分数分别为5%、10%、20%、30%、40%和50%），采用机械混合的方法制备不同ATO含量的功能涂料．实验结果表明，纳米ATO分散液与基料之间具有很好的相容性，搅拌15 min即可得到均一的混合体系．比色管中室温静置30 d后，均未发生明显的沉降现象，说明该功能涂料的稳定性良好，便于存储和运输．利用线棒涂布法将不同ATO含量的功能涂料涂布在透明塑料薄膜上，涂料与基材的浸润性良好，能均匀铺展，没有明显的脱胶和泡孔，干燥后亦未发生龟裂、剥落等情况。

2.2 Ti02-FeSt3-PE光-热氧可降解复合塑料薄膜

（1）热氧降解：复合薄膜的热氧降解，按照以下方法进行：将大小相近的待测试薄膜样品同时放入电热恒温鼓风干燥箱中，并用隔板隔开，模拟堆肥温度，设定加热温度为70℃。间隔一定时间取出，每个试样剪取部分样品，进行分析表征。所取样品分析测试前保存于冰箱内，防止试样进一步发生热氧化降解。（2）光氧降解：分别将实验薄膜剪成4cmX4cm，并选取质量相近的薄膜，置于装有紫外杀菌灯管高的灯箱中，使灯管到薄膜样品的垂直距离为10cm，常温常压下照射。间隔相同时间取出，用分析电子天平称量薄膜降解残余物质量，并进行分析表征。

2.3 Ti02-Kaolin-PE光氧-生物可降解复合塑料薄膜

Ti02-Kaolin-PE复合薄膜（简称TKPE）通过以下程序制得：首先，将二氧化钛、高岭土、聚乙烯微粉、氧化聚乙烯蜡，按质量比1：1：1：4均匀混合，再经双螺旋杆挤出机挤出造粒，获得光-生物降解母粒。然后，将上述获得的降解母粒与聚乙烯颗粒按质量比3：97均匀混合，再经薄膜吹塑机吹塑成型，即可获得光氧-生物可降解塑料薄膜，所制得的薄膜中二氧化钛和高岭土的含量均为1%。按照上述制备方法，Ti02-PE复合光氧降解塑料薄膜（简称TPE）也被制得，薄膜中二氧化钛的含量为1wt%。所制得的薄膜的厚度约为25pm。用万能材料试验机测试降解前所制得的薄膜的力学性能，根据GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件》要求，试样总长度为20cm，夹具间初始距离为10cm，标距长度为50mm，试样宽度为10mm，厚度为25|j.m，拉伸速率为100mm/min，每个样品平行测5次取平均值。用紫外-可见光谱仪表征所制得的薄膜的透光性，测试波长范围为200-800nm，扫描速度为960nm/min。

环境保护与人类的身体健康有着密切关系，是维持人类社会可持续发展的重要保障，发展绿色环保是21世纪人类的共同目标。可降解材料是解决当前环境污染以及资源短缺的重要手段之一，随着经济和科技的快速发展，塑料行业的绿色环保发展也将进入一个崭新阶段，开发和应用可降解塑料是社会可持续发展的必然趋势，是可持续发展战略的重要组成部分，有着广阔的发展前景。

[1] 焦剑梅. 绿色壁垒背景下我国生态包装设计的困境与对策研究[D].湖南工业大学，2013.

[2] 冯晖，李光吉，王瞻． EVA/ATO透明隔热中间膜的制备及性能研究[J]. 塑料工业，2010，38（1）：11－15．