生物可降解塑料和淀粉基可降解塑料的比较

柯琼贤 刘海平

本文介绍了生物可降解塑料和淀粉基可降解塑料的定义、分类、降解原理。分析了两种不同可降解塑料的优势和存在的问题，并作出结论。

定义

①生物降解塑料：指在自然界微生物（如细菌、霉菌和藻类）的作用下，可完全分解为低分子化合物的塑料。其特点贮存运输方便，只要保持干燥，不需避光，应用范围广，不但用于农用地膜、包装袋，而且广泛用于医药领域。②光生物降解塑料：光降解和微生物降解相结合的一类塑料，它同时具有光和微生物降解塑料的特点。③水降解塑料：在塑料中添加吸水性物质，用完后弃于水中即能溶解掉，其代表的是淀粉基可降解塑料。

生物可降解塑料至今世界上还没有统一的国际标准化定义，但通常对可降解塑料所下定义是：在特定环境条件下，其化学机构发生明显变化，并用标准的测试方法测定物质性能变化的塑料，生物可降解塑料分子链在垃圾处理系统或自然环境中，有微生物对其进行生物降解，最终变成二氧化碳（或甲烷）和水，进入生物联合循环过程，完全为环境所消纳，不留任何聚合物的碎片。

分类

①可生物降解合成高分子材料，如聚乳酸（PLA）和聚乙烯醇（PVA）等；②可生物降解聚酯塑料，如聚羟基丁酸酯（PHB和PHBV等）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己内酯（PCL）及其共聚物和二氧化碳/环氧化合物共聚物（APC）等；③以利用植物中多糖类淀粉、纤维素和木质素等，动物中壳聚糖、聚氨基葡萄糖、动物胶及海洋生物藻类等，与可生物降解聚合物共混制的完全生物降解塑料，如淀粉/聚乙烯醇，淀粉/脂肪族聚酯，淀粉/聚乳酸，和淀粉/聚丁二酸丁二醇酯等。

降解原理

可生物降解塑料原理：多数合成的纯聚合物均有抗微生物侵蚀能力。但添加剂（如增塑剂、润滑剂、色素和抗氧剂等）则降低这种能力。增塑剂残余脂肪酸如硬脂酸酯可被微生物降解并导致聚合物表面和性能甚至基础结构的破坏。已知微生物对天然聚合物降解作用，是生物合成所产生的酶蛋白质来完成的。这些酶蛋白可着落在细胞壁上，或存在于细胞原生质结构中。有些酶能潜入周围环境中，有些酶则在细胞内，只有在细胞被溶解或机械破碎时才释放出来。酶对生化反应，只有高度专一的催化能力，在适宜的生理条件下迅速进行。

淀粉基可降解塑料的原理：物理改性：理改性是指通过淀粉细微化、挤压机破坏淀粉结构或添加偶联剂和增塑剂等添加剂以增加淀粉与通用塑料的相容性；化学改性：化学改性通常是向淀粉分子引入疏水基团，使其在淀粉和合成树脂之间起到增强相容性的作用，改性方法有酯化、羟烷基化或接枝共聚、醚化和交联改性等；淀粉共混塑料：共聚型光解塑料主要通过共聚反应在高分子主链引入羧基型感光基而赋予其光降解特性，并通过调节羧基型感光基因团含量可控制光降解活性；全淀粉塑料：全淀粉型淀粉指以淀粉为主料（占90%以上），不添加任何石油化工原料一类产品。这里淀粉包括天然淀粉和改性淀粉。天然淀粉由于分子間存在氢键，溶解性很差，亲水但并不易溶于水，且直接加热时没有熔融过程，300℃以上分解。

优势和存在问题

生物塑料可不同程度进行生物降解，且具有良好环保性能、原料再生等市场优势。生物降解塑料由于有良好的降解性。

淀粉基降解塑料由于较高温度下易急剧降解，因此以淀粉为基材的降解塑料加工温度通常在150℃以下，而一般聚烯烃塑料加工温度多在200℃左右，以此计算相同产量生物降解塑料的加工能耗明显低于普通塑料。该降解材料在推行低碳经济方面将发挥重要作用。

可生物降解塑料价格相对高昂、某些性能指标与传统塑料还有一定差距，其市场接受度还不是很高。价格高是生物塑料推广难的最主要原因。

淀粉基可降解塑料存在的问题：成本和性能等方面的问题。降解不彻底，仍然会造成环境污染。填充型和双降解塑料的主要成分是合成树脂，所以它们只能不完全降解，降解的结果导致材料整体力学性质大幅度降低而崩溃成碎片或呈网架式结构，其碎片更加难以收集处理。虽力学性能已达到传统塑料的标准，但因淀粉本身具有吸水性，所以材料回潮吸水导致其力学性能严重下降，且淀粉含量越高，问题越严重。有些淀粉塑料甚至能完全溶于水，因而其应用范围窄。

总体来说两大类塑料都是环保材料，都存在成本价格偏高，生物降解塑料比淀粉基塑料的降解能力还是要强，且受自然因素影响少，因此生物降解塑料比淀粉基塑料有优势，有望大利发展。