崔文娟
(铜川职业技术学院，陕西 铜川727031)
摘 要:塑料产品的使用，可降解塑料是一种能够在特定条件下通过降解反应，发生分解的塑料。该类塑料能有效 缓解目前塑料废弃物导致的环境污染问题，且具有容易处理、原材料来源广泛等优势。在国家政策引导及环境治理 需求的基础上，可降解塑料受到了广大科研工作者的高度重视。文章综述了可降解塑料的种类及其在农业领域、医 药领域、食品包装领域的应用，并对可降解塑料的前景进行展望。
关键词:可降解;塑料;种类;应用
0 引 言
塑料产品的使用，给人类的日常生活与生产带来极大的便利，2019年全球塑料产量高达3.5亿t，我国塑料产量接近1亿t[1]，但伴随大量塑料制品使用后废弃而来的是环境污染问题，尤其是不易回收利用与降解的塑料制品，更是成为全球塑料污染治理的难题。清华大学教授、合成与系统生物学中心主任陈国强在2018年举行的国际生物聚酯大会 上列出一份最新的统计数据:目前全球每年仅一次 性塑料制品就达1.2亿，其中只有10%被回收利用，另外约12%被焚烧，超过70%被丢弃 到土壤、空气和海洋中。我国土壤中仅每年残留的农膜就高达35万t，残膜率42%。大量农膜残留在农田0~30厘米的耕作层中，给农业生产和食品安全带来了巨大的威胁。在国家政策引导及环境治理需求的基础上，可降解塑料受到了广大科研工作者的高度重视。近年来，我国各部委也相继出台了多个关于塑料制品，尤其是一次性塑料制品使用的禁止与限制使用政策，预计2025年底，在全国范围内逐步停止使用不可降解塑料袋[2]。
塑料垃圾污染问题，最重要的原因在于塑料的化学性质。塑料是单体聚合而成的高分子化合物，其结构中的碳分子长链十分牢固，不易断裂，这是造成普通塑料难以分解的主要原因。可降解塑料的原理便是降低碳分子长链的断裂难度，使其易由聚合体分解为小片段，再进一步降解为二氧化碳和水。相比于普通塑料，可降解塑料的降解过程更快速，条件要求更低[3]。因此，可降解塑料的使用，是目前公认的能够有效解决塑料污染问题的途径之一，可降解塑料是指在塑料制品的储存、使用期限内满足使用性能要求，使用后，可在自然条件下自行降解成为对环境无害的小分子化合物的塑料。在塑料污染的高压和政策的强力驱动下，可降解塑料将成为未来塑料制品发展的新趋势。就目前为止，可降解塑料的种类及应用进行综述，为相关领域工作人员提供参考。
1 可降解塑料的种类
塑料主要是以石油为原料[4]，通过聚合反应获得的一类高聚物，其特点是高聚物主链含有碳-碳σ单键，碳-碳σ单键较为牢固，不易断裂，这也是塑料制品不易降解的主要原因。对普通塑料经过特殊处理后，使其分子链易断裂，最终分解为对环境无毒无害的小分子化合物，而目前，可降解塑料主要有生物降解塑料、光降解塑料、化学降解塑料三大类。
1 .1 生物降解塑料
生物降解塑料是指能在真菌、细菌、藻类等微生物作用下，发生大分子链的断裂，从而发生降解，最终分解为二氧化碳、水等代谢产物的一类塑料。根据微生物与塑料之间的作用机理及塑料的性能，生物降解塑料分为生物破坏性降解塑料和全生物降解塑料。
1.1.1 生物破坏性降解塑料
生物破坏性降解塑料是微生物与塑料之间发生物理分解作用，即微生物附着于塑料表面进行增殖，在高分子材料上发生电离、水解等一系列物理分解过程，使高分子材料分解成低聚物片段的一类塑料，因此生物破坏性降解塑料也叫不完全性生物降解塑料。该类塑料主要通过在传统塑料中加入淀粉、纤维素、小麦粉等天然物质，制成淀粉型、蛋白质型、纤维素型塑料。这类塑料降解时，只是将大分子链降解成了低聚物片段，并未将碳链以二氧化碳、水的形式释放于环境中，即碎片中的石油基塑料[5]仍然残留于环境中，仍然会引发土壤板结、水土流失等环境问题。
1.1.2 全生物降解塑料
全生物降解塑料是微生物与塑料之间发生生物化学作用，即高分子材料在微生物代谢产生的酶等化合物作用下，逐渐发生氧化分解作用，最终被降解为二氧化碳、水等小分子化合物的一类塑料。该类塑料主要由纤维素、淀粉等天然高分子材料制备而来。主要包含三个类别，第一类为微生物代谢酶作用下合成的，具备生物降解性能的微生物合成塑料，如聚酯。第二类为天然高分子塑料，具有热塑、可降解性能，如全淀粉塑料。 第三类为以淀粉为原料，经结构改造后合成的，具有良好机械性能、生物可降解等性能的生物降解塑料，如聚乳酸。
1 .2 光降解塑料
光降解塑料是指吸收光能后，高分子链发生断裂，从而发生降解的一类塑料。根据吸光基团引入方式不同，分为共聚型光降解塑料和添加型[6]光降 解塑料两种。不论是共聚型光降解塑料还是添加型光降解塑料，因受其降解反应条件的限制，例如该类 塑料被埋入土中，或接受光照不足的条件下，则无法发生降解，所以该类塑料的使用有一定的局限性，无法大范围推广使用。
1 .2 .1 共聚型光降解塑料
共聚型光降解塑料是由CO、CH2=CH2等单体经过共聚反应，形成主链具有羰基等不饱和弱键的一类高分子材料。该类高分子材料在光照条件下，不饱和弱键吸收紫外光后，发生共价键的断裂，从而发生降解反应。因其结构中不饱和弱键的存在，导致其在使用与储存过程中， 一旦接受光照，即可能引发其性能的改变，所以该类材料很难应用于实际中。
1 .2 .2 添加型光降解塑料
添加型光降解塑料是指在聚合制备普通塑料的过程中，加入能够吸收紫外光的有机、无机类光敏物质[7]，增强高分子材料光降解能力的一类塑料。有机光敏物质主要包括羰基类化合物、芳香族化合物，如对苯醌、二苯乙酮等，无机光敏剂主要是过渡金属化合物。光敏剂吸收紫外光后主要发生共价键的均裂，产生自由基，自由基进一步促进高分子链的断裂，发生降解。该类塑料可通过调节光敏剂的加入量控制其分解周期的长短。而该类光降解塑料的缺陷是里面添加的光敏剂是否会产生环境污染，尚不明确，因此其应用仍然受到限制。
1 .3 新型可降解塑料
英国交响环境公司曾研制出一种寿命可预先控制的塑料，该类塑料会在预先设定的寿命期限内发生降解，只生成H2O和CO2。其特征是添加剂无毒无害，可从自然资源中获取，只占3%的比例，对塑料的使用性能几乎无影响，甚至可提高塑料的强度。德国科研人员借助化合物的挥发性，将聚苯乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯混合于一种溶剂中，涂抹于相机镜头，之后除去聚苯乙烯，制成含有0.1μm 微孔的膜，极大的提高了相机的透光率。
2 可降解塑料的应用
2.1 农业领域的应用
农业领域应用最为广泛的塑料是能够保湿、保温的地膜。据统计，我国2015年地膜覆盖面积高达0.18亿hm2[8]，预计2024年可达0.22亿 hm2，使用量将高于200万t，且每年新增30万t左右不可降解的残留地膜。传统地膜使用后，若没有及时清理，会导致土地板结，甚至影响农作物生长。而可降解塑料，尤其是生物降解塑料的出现，能够解决该问题。地膜使用时，及使用后，绝大部分需要用土壤覆盖，而这种环境恰巧为生物可降解塑料提供了良好的降解环境，使其在使用废弃后被微生物降解，生成小分子化合物，极大的避免了地膜使用后的污染问题。例如巴斯夫公司研发制备的可降解聚酯高分子材料，其寿命为3个月，在使用的3个月内会被降解，而作物损失量仅为5%左右[9]。
2 .2 医药领域的应用
随着社会的进步，在医药领域，塑料制品的使用量逐年增大，随之而来的是较大的废弃量带来的环境污染压力。可降解塑料的出现，极大的缓解了因不可降解废弃塑料引发的环境污染问题。可降解塑料在满足其降解条件的情况下，可在一定时间内发生降解，由大分子化合物降解为小分子化合物，进入环境循环体系或生物循环体系，例如，具有加工性能好，热稳定性高，溶解性好等优良特性的聚乳酸，使用废弃后可通过自然降解的方式处理，也可焚烧处理，焚烧处理时无有毒有害气体释放，因此其在医药领域如手术缝合、骨科固定等方面应用广泛。另外，目前全球产业化生产的聚羟基烷酸在心脏膜瓣、血管等组织工程中得到了广泛应用。
2 .3 食品包装领域的应用
传统食品包装材料具有力学性能好、耐热能力强等优势，但绝大部分为不可降解塑料，而随着包装材料的废弃，引发了严重的环境污染问题，例如餐饮行业的外卖盒，因其不可降解的性能，一度造成严重的“白色污染”环境问题。目前已经有多种可降解塑料应用于食品包装行业。例如将聚3-羟基丁酸酯 -co-4-羟基丁酸酯与木质素结合制备而成的用于包装的复合型材料，既能有效阻隔二氧化碳、氧气渗透，又有较强的韧性，解决包装问题的同时也解决了塑料降解问题 。
3 结 语
目前的社会需求与政策导向，决定了可降解塑 料的巨大发展空间，正受到广泛的关注。但可降解塑料的优势与弊端并存，主要优势是可降解、材料来 源广泛，易处理、危害小，不再单纯的依赖于石油资源，是解决“白色污染”的有效途径。而弊端则是其 使用性能与生产成本问题，通常可降解塑料耐热性 能、力学性能较普通塑料差一些，且其生产成本较高。研发性能优良、生产成本低的可降解塑料将是 未来塑料行业的后起之秀。
参考文献:
[1] 刘国伟，庹解语，王之远.采访中国石油和化学工业联 合会副秘书长庞广廉:理性看待塑料和塑料污染[J]. 环 境 与 生 活 ，2020(149):34-43.
[2] 陶 怡，柯 彦，李俊彪，等.我国生物可降解塑料市场现 状 [J].化 工 管 理 ，2020(3):118-119.
[3] 张 芮 菡 .可 降 解 塑 料 的 种 类 与 应 用 现 状 [J].当 代 化 工 研 究 ，2019(1):20-21.
[4] 易 力，雷丽红，杜美慧，等.塑料垃圾降解研究进展 [J].科 技 视 界 ，2020(6):271-273.
[5] 张丽媛，韦存茜，杨建平.可降解塑料在食品相关产品 方面的应用及质量安全要求[J].食品安全质量检测学 报 ，2020，11(7):2303-2308.
[6] 廖 栩 烽 .浅 谈 可 降 解 塑 料 的 研 究 进 展 [J].化 工 管 理 ， 2018(26):215-216.
[7] 欧 亚 梅 .绿 色 塑 料 的 制 备 及 其 在 包 装 领 域 的 应 用 [J]. 食 品 工 业 ，2020，41(11):250-252.
[8] 李 燕，曹 朵，贾凤安，等.生物基可降解塑料及其在农 业 领 域 的 研 究 进 展 [J ] . 应 用 化 工 ，2 0 2 0 ，4 9 (9 ) :2 3 9 7 - 2400.
[9] TOUCHALEAUME F，MARTIN-CLOSAS L，AN- GELLIER- Cousy H，et al.Performance and envi- ronmental impact of biodegradable polymers as agricul- tural mulching films[J].Chemosphere，2016，144: 433-439.
聚砜医疗干粉吸入...
塑料包装材料的减...
汽车功能键触摸盖I...
高性能注塑聚丙烯...
