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什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?

时间:2021-08-20 发布:洛克泰克仪器 来源:洛克泰克仪器

摘要: 早在上世纪90年代,我国市场上就已经有部分可降解塑料制品出现。以包装材料塑料袋为例,那时市场上普遍使用的是聚乙烯(PE)材质,但是由于没有强有力的政策扶持,且人工降解成本高(需紫外线、臭氧、热氧化、光氧化等处理技术),使用覆盖率并不广

        早在上世纪90年代,我国市场上就已经有部分可降解塑料制品出现。以包装材料塑料袋为例,那时市场上普遍使用的是聚乙烯(PE)材质,但是由于没有强有力的政策扶持,且人工降解成本高(需紫外线、臭氧、热氧化、光氧化等处理技术),使用覆盖率并不广。近年来,环境保护已成为全球关注的主题,我国也出台了一系列诸如“限塑令”的政策,既有政策扶持又有技术发展,可降解制品在当今社会被大量使用。

什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?(图1) 

▲ 已普遍使用的生物降解包装

如今,越来越多的客户和消费者也开始咨询降解塑料袋,洛克泰克资深应用工程师介绍其实降解可分为“可降解”和“全降解”两种。

可降解是指在塑料生产过程中加入一定量的添加剂(如淀粉、改性淀粉或其他纤维素、光敏剂、生物降解剂等),即PE+降解剂;或者加淀粉,石粉使其稳定性下降,比较容易在自然环境中降解。这种塑料制品虽然可以降解,但是不能完全降解另外,某些降解剂本身就存在一定的环境污染危害,也是我们为什么要全面提倡全降解塑料的原因之一。

由于上述可降解制品主要是石油基制品,它们通过化学反应而不是微生物有机分解。因此,并不能完全分解成有机物,相反会分解成微小的碎片进入环境,造成所谓的微塑料(microplastics,直径<5 mm)污染。这些微塑料被动物摄入进入食物链,最终可通过生物圈回到人类社会引起重大问题。

什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?(图2)

当然,要求塑料制品能够全降解,相对而言技术要求更高,成本也更高。

目前的全降解制品主要是由PBAT+PLA(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯 + 聚乳酸)制成,不含PE材质,是能完全降解的!是指塑料包装袋全部降解成水与二氧化碳。这种全降解材料的主要来源是由玉米、木薯等经过加工变成乳酸,也就是PLA。

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物基材和可再生生物降解材料,淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是工人的环境友好材料。

目前全降解包装袋的主要生物基材料由PLA+PBAT组成,在堆肥情况下(60-70度)3-6个月可以完全分解成水与二氧化碳,对环境无污染。

如果我们从材料的化学结构角度来看这个问题,也许会更容易进一步理解。根据瑞典斯德哥尔摩大学环境科学与分析化学学院Berit Gewert团队在2015年关于塑料聚合物制品的降解途径研究(Pathway for degradation of plastic polymers floating in the marine environment. Environ. Sci.: Process Impacts, 2015, 17, 1513-1521)中介绍,从塑料制品的化学结构上分类,主要分为具有“碳-碳骨架”和“杂原子骨架”的两类材料。

什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?(图3)

例如PE聚乙烯就属于碳-碳键骨架的高分子塑料。由于结构上整个主链均为碳原子,其原子核外电荷分布相对均匀,不容易受到其他亲核化学物质的攻击而断裂,比如酸碱。因此,化学稳定性相对较高,不易短时间内降解,只能通过高能紫外线、高温氧化等手段来促进降解。

而上面谈到的全降解塑料PLA+PBAT,其主链结构均含有碳-氧杂原子结构,其原子核外电荷会因极化而分布不均,导致其更容易被其他亲核化学物质的攻击而断裂成小分子,从而进一步被微生物彻底降解。

什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?(图4)

PBAT,聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯

什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?(图5)

PLA,聚乳酸

另外,采用了这种杂原子骨架结构的塑料制品还有一个额外的好处就是,因为杂原子键能比碳-碳键能高,因此材料的耐热性能更好,再也不会出现PE塑料袋(耐温70℃左右)被食物烫破的尴尬了。

既然塑料降解有这么多好处,那么能够进行塑料降解测试的资质就显得尤为重要。

湖北洛克泰克公司的生物降解测试仪器全方案,可以覆盖有氧/厌氧降解,堆肥/淡水/海水/污泥消化/高固态,崩解/毒性测试等,符合相关国内国际标准要求。经过多次实践证明,可降解塑料制品可以实现完全降解。

 

什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?(图6)

RTK PBDA-300塑料生物降解分析仪

据洛克泰克资深应用工程师介绍,其自主研发的,RTK PBDA-300塑料生物降解分析仪采用国际领先技术,全自动操作,节省人力,模块化即插即用,IP地址跨平台访问与控制,温度可以从5-70摄氏度,一机即可完成固体和液体样品(有氧或厌氧条件下)的测量,满足GB/T 19277.1-2011测量塑料可降解性能。

RTK PBDA-300塑料生物降解分析仪全自动产品,18个通道同时进行实验,如下图‘生物降解百分率图’,即生物降解率随着时间变化曲线图(横坐标时间,纵坐标降解率百分比%)。可以同时选择多个通道显示曲线进行对比,不同通道的曲线颜色不同。右侧表格显示通道的计数值,用户可勾选“浓度”/“产量/降解率”进行观察曲线图。

什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?(图7)

RTK PBDA-300塑料生物降解分析仪生物降解百分率图

作为中国科学测试仪器研究型制造商,湖北洛克泰克仪器股份有限公司为全球客户提供专业的科学测试仪器、测试方法、培训及技术服务。在生物降解测试领域,湖北洛克泰克仪器股份仪器有限公司提供生物降解测试仪器全方案,包括CMA、CNAS、Rheinland等认证所需生物降解测试仪器等。欢迎垂询!

 

什么是可降解?可降解塑料与全降解塑料的区别在哪里?(图8)