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| 利于環(huán)保塑料制品的發(fā)展趨勢(shì) |
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| 來源：中華包裝瓶網(wǎng) 編輯：zynljh 發(fā)表時(shí)間：2007/12/5 21:14:17 |
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一、塑料應(yīng)用對(duì)環(huán)境的沖擊
據(jù)統(tǒng)計(jì)，近２０年來世界塑料消耗量迅猛增長，２００４年全球塑料生產(chǎn)總量為２２４００萬噸，２００５年其總產(chǎn)量達(dá)到２．３６億噸，消費(fèi)量達(dá)到２億噸。預(yù)計(jì)，到２０１０年，全球塑料消費(fèi)平均增長率將達(dá)到５．３％。
我國可回收塑料廢棄物每年約有４００萬～５００萬噸，實(shí)際回收的廢舊塑料約２００多萬噸左右。
塑料應(yīng)用對(duì)環(huán)境造成的危害主要有下列四方面：１、石化資源匱乏。
２、塑料加工過程中消耗大量的能源。
３、塑料添加劑生產(chǎn)、使用、副產(chǎn)品、排放物、廢棄物對(duì)人體和環(huán)境有害。
４、塑料制品不易分解也不易于回收，塑料廢棄物成為污染環(huán)境的有害垃圾。
二、環(huán)境友好塑料的概念
１、定義在生產(chǎn)、使用、廢棄過程中均不會(huì)對(duì)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的損害的塑料，即具有高性價(jià)比、易于回收利用、采用節(jié)能環(huán)保方式生產(chǎn)、廢棄后在環(huán)境中完全降解，對(duì)自然環(huán)境、人類、生物圈無害或相對(duì)危害較小的塑料材料，均稱為環(huán)境友好塑料。
２、環(huán)境友好塑料分類１）再生塑料■可多次利用塑料如ＰＯＦ■可循環(huán)再生塑料如ＰＥＴ，ＰＶＡＬ２）生物降解■可生物降解塑料（天然高分子及改性物）如淀粉、天然纖維素衍生物及其填充改性ＰＯＦ。
■完全生物降解塑料（生物轉(zhuǎn)化合成改性物）如淀粉基、脂肪族－芳香族共聚酯、聚羥基烷酸酯、ＰＬＡ。
３、環(huán)境友好塑料特點(diǎn)１）清潔化可以進(jìn)行清潔生產(chǎn)，不需要或只需少量添加助劑就可以進(jìn)行常規(guī)生產(chǎn)的塑料原料。
２）減量化、節(jié)能化采用同類、同質(zhì)、輕質(zhì)和本體制品或由提高塑料原材料利用率和減小加工能耗的生產(chǎn)方式生產(chǎn)的塑料制品，如氣輔成型，微孔成型，半熔融成型，振動(dòng)成型技術(shù)。
３）資源化生物質(zhì)資源—采用天然高分子及其通過生物轉(zhuǎn)化得到有機(jī)中間體合成的高分子材料生產(chǎn)的塑料。淀粉、秸稈復(fù)合材料，聚β－羥基烷酸脂（ＰＨＡＳ），聚乳酸（ＰＬＡ）。
４）無害化完全降解塑料產(chǎn)品，生物降解和水解高分子材料如ＰＬＡ、聚己內(nèi)酯（ＰＣＬ）、聚丁二酸丁二醇酯穴ＰＢＳ雪、ＰＶＡＬ。
三、環(huán)境友好塑料國內(nèi)外開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀
（一）再生塑料
１、再生塑料開發(fā)應(yīng)用
１）木／塑復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展據(jù)美國ＰｒｉｃｉｎｐｉａＰａｒｔｍｅｒｓ咨詢公司２００３年研究報(bào)告稱，歐洲、北美是目前世界上塑木材料市場最大的地區(qū)，約為６０萬噸，其中北美市場約占８５％，預(yù)測２０１０年之前歐洲、北美地區(qū)木／塑復(fù)合材料將分別以１４％和１８％的年增長幅度增長。
木／塑復(fù)合材料應(yīng)用于：護(hù)墻板、隔板、裝飾板、建筑模板、高速公路噪音隔板、海邊路板、碼頭站臺(tái)板、鐵路枕木、包裝和物流用組合托盤、倉儲(chǔ)架、柵欄、樓梯扶手、戶外露臺(tái)等運(yùn)輸、建筑、公共設(shè)施領(lǐng)域。
預(yù)測，２０１０年前，木／塑復(fù)合發(fā)泡材料最大的應(yīng)用是推出建筑制品。高性能、輕質(zhì)的木／塑復(fù)合發(fā)泡材料在汽車內(nèi)飾及門窗市場上將會(huì)有很大的應(yīng)用。中國將以５０％以上的年均增長率持續(xù)發(fā)展，中國木／塑復(fù)合材料及其制品的產(chǎn)量和產(chǎn)值最終將形成１０００萬噸／年或７００億元人民幣產(chǎn)值的新型工業(yè)體系。
２）ＰＥＰ瓶回收利用技術(shù)
全球每年飲料瓶廢物消費(fèi)量１０００多萬噸，其產(chǎn)量和消費(fèi)量以逐年１０％～１９％速度增長。我國聚酯瓶消費(fèi)量２００５年為１７８萬噸，據(jù)估計(jì)其回收率至少在９０％以上。
聚酯廢物瓶回收方法包括物理機(jī)械和化學(xué)法。機(jī)械式回收廢物絕大多數(shù)用于生產(chǎn)纖維，部分用于塑料加工（非食品包裝材料及制品）。化學(xué)醇解、堿解或水解廢物，生成對(duì)苯二甲酸、乙二醇，和乙醛等其他物質(zhì)。物理回收廢物瓶是采取固相縮聚技術(shù)提高廢物性能，再用于灌裝飲料的瓶級(jí)料。
ＧＥ塑料公司開發(fā)成功用廢舊聚酯瓶制備ＰＢＴ樹脂和ＰＣ／ＰＢＴ混合物。這類樹脂應(yīng)用目標(biāo)是汽車工業(yè)，其產(chǎn)量的８０％可由廢物廢棄瓶生產(chǎn)。
３）利用廢塑料生產(chǎn)高密度磚
墨西哥將回收的裝香波、酒、礦泉水、飲料等塑料瓶，使用模塑工藝生產(chǎn)出高密度的磚塊，與普通磚相比，具有抗震、壽命長、質(zhì)量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)省３０％的建筑費(fèi)用。
４）廢舊塑料合成高級(jí)新型包裝材料
新西蘭成功將廢舊的聚乙烯塑料牛奶瓶和廢物可樂瓶合成為一種新塑料。這種新型塑料比廢物的硬度更大，阻隔氧的效果提高了２～３倍，非常適合作食品的包裝材料。加入適當(dāng)添加劑后，該塑料的電磁屏蔽性能大大提高，是電子產(chǎn)品理想的包裝材料。這種新型塑料可回收循環(huán)使用幾次而性能不會(huì)降低。
５）耐用消費(fèi)品中塑料部件分類
２、再生塑料回收分解處理技術(shù)
１）熱解為液體燃料Ａ、廢聚烯烴轉(zhuǎn)化為芳烴日本川島播磨重工業(yè)公司最近已開發(fā)出將聚烯烴廢塑料轉(zhuǎn)化為苯、甲苯和二甲苯，產(chǎn)率分別為：苯１５％、甲苯２０％、二甲苯１５％。剩余組分是少于１０％的乙苯、約３０％的Ｃ１～Ｃ４烴類氣體，以及蠟和焦炭等。
Ｂ、廢塑料解聚為液體燃料波蘭Ｔｏｋａｒ公司已開發(fā)出新的Ｔ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙ工藝流程，并應(yīng)用于德國科隆Ｅｎｔｓｏｒｇａ的廢塑料回收利用中。該技術(shù)是將廢棄塑料通過解聚轉(zhuǎn)化為液體燃料或用于制備油品餾分，制作時(shí)無需加壓。
Ｔ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙ工藝過程是廢棄塑料造粒或焚燒的替代方法，因?yàn)樵摴に囘^程將廢棄塑料重新轉(zhuǎn)化為其原始形式，即含有Ｃ１～Ｃ４鏈長的氣體餾分烴類，這種烴類可進(jìn)一步在煉油廠加工或以燃料油餾分用于家庭取暖。
２）用微波爐分解廢塑料瓶
日本新近開發(fā)成功用微波爐回收利用廢塑料瓶的新方法。此法是將塑料瓶快速分解為原料，其能耗僅為塑料瓶傳統(tǒng)分解法的１／４。具體方法是：先用機(jī)械將塑料瓶切割成碎片，向碎片中加入ＮａＯＨ和酒精類物質(zhì)，再用微波爐加熱１．５ｍｉｎ。在微波的作用下，塑料瓶碎片可分解為乙二醇和對(duì)苯二酸。乙二醇可用于生產(chǎn)聚酯纖維和防凍劑，高純度的對(duì)苯二酸能用于制造油漆。
３）用超臨界水分解回收塑料原料
日本公開特許公報(bào)報(bào)道了用超臨界水進(jìn)行廢塑料（ＰＥ、ＰＰ）的降解回收工藝，提出了中試塔的裝置圖和反應(yīng)流程圖。反應(yīng)溫度為４００～６００℃，反應(yīng)壓力為２５ＭＰａ，反應(yīng)時(shí)間在１０分鐘以下，可獲得９０％以上的油化率。
用超臨界水對(duì)ＰＣ的分解實(shí)驗(yàn)表明，作為分解物的雙酚－Ａ純度達(dá)到９５％，而剩余的５％又是作為ＰＣ末端封端劑使用的苯酚，因此這種反應(yīng)的原料回收純度極高。
（二）完全降解塑料
１、完全降解塑料開發(fā)應(yīng)用
１）淀粉
熱塑性淀粉制造薄膜和垃圾袋工業(yè)化，如捷克的Ｅｃｏｆｏｌ薄膜，意大利的Ｂｉｏｆｌｅｘ薄膜。
淀粉發(fā)泡塑料球、繩、條、網(wǎng)、片材、真空成型容器、托盤主要作為聚苯乙烯泡沫塑料替代品，已商品化。如美國的Ａｍｙｌｕｎ、ＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｒｃｈ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｄａｎｉｅｌｓ、Ｎｏｖｏｎ、Ｉｎ鄄ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ；西歐的Ｂｉｏｔｅｃ、Ｓｔｏｒｏｐａｃｋ、Ｓｕｎｓｔａｒｋｅ、Ｎｏｖａｍｏｎｔ，ＰａｐｅｒＦｏａｍ；亞洲的ＪａｐａｎＣｏｒｎ．Ｓｔａｒｃｈ、ァイセ化學(xué)、Ｃｈｉｓｓｏ／Ｎｏｖｏｎ等公司均已有批量生產(chǎn)，其中日本綠色地球公司開發(fā)了性能較好的淀粉樹脂，商品名為“綠色淀粉”；美國ＣｈａｍｐｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ公司制成了力學(xué)性能優(yōu)良的淀粉纖維。
２）纖維素衍生物
日本、俄羅斯、美國均已開展了以纖維素衍生物為主體的生物降解塑料研究工作。日本四國工業(yè)技術(shù)試驗(yàn)所、日本理化研究所、西川橡膠工業(yè)公司等分別得到了流延膜、面巾紙、發(fā)泡材料等。
３）聚乳酸聚乳酸（ＰＬＡ）
是以玉米、小麥、木薯等淀粉為原料熏經(jīng)過酶分解得到葡萄糖熏葡萄糖經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后轉(zhuǎn)變成乳酸熏最后乳酸經(jīng)過化學(xué)合成得到高純度聚合物。目前ＰＬＡ的合成主要有兩種方法：①直接縮聚法；②丙交酯開環(huán)聚合法。直接聚合法工藝簡單、化學(xué)原料及試劑用量少，但聚合物分子量仍偏低。丙交酯開環(huán)聚合法即間接法，合成工藝是以乳酸為原料，在引發(fā)劑或催化劑存在下先制成丙交酯，再在催化劑存在下丙交酯開環(huán)聚合制備ＰＬＡ及其共聚物。此法可得高分子量（７０萬－１００萬）ＰＬＡ，但是過程復(fù)雜，成本較高。目前美國、德國、日本、芬蘭、荷蘭等都已實(shí)現(xiàn)聚乳酸產(chǎn)業(yè)化。美國的Ｃａｒｇｉｌｌ－Ｄｏｗ公司，現(xiàn)年產(chǎn)１４萬噸，聚乳酸產(chǎn)品應(yīng)用到包裝、紡織、一次性塑料用品等領(lǐng)域。
１９９８年德國實(shí)現(xiàn)ＰＬＡ盒子商品化。在日本尤尼吉卡、鐘紡、東麗、三井化學(xué)等公司年產(chǎn)量都在萬噸以下，其中東麗公司則正和ＣａｒｇｉｌｌＤｏｗ公司合作從事紡絲開發(fā)。此外，丹麥、加拿大、韓國等國也都在進(jìn)行聚乳酸的產(chǎn)業(yè)化研究。國內(nèi)海正集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了聚乳酸產(chǎn)業(yè)化。
４）聚β羥基烷酸酯（ＰＨＡＳ）
ＰＨＡＳ制備方法有兩種：①以淀粉為原料，通過生物發(fā)酵（如真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌）技術(shù)生產(chǎn)；②以烷烴作為碳源，通過改變碳源和假單胞菌培養(yǎng)過程的控制條件，制備不同結(jié)構(gòu)的ＰＨＡＳ。
奧地利林茨化學(xué)集團(tuán)、奧地利生物技術(shù)有限公司使用肥大產(chǎn)堿桿菌以糖蜜為原料，年產(chǎn)２０噸ＰＨＢ。英國原帝國化學(xué)公司ＩＣＩ商品化生產(chǎn)出ＰＨＢ和ＰＨＢＶ，產(chǎn)品商標(biāo)名“ＢＩＯＰＯＬ”。巴西ＰＨＢＩｎｄｕｓｔｒａｌＳ／Ａ公司年產(chǎn)５０噸。日本三菱氣體化學(xué)公司年產(chǎn)１０噸。日本昭和高分子生產(chǎn)脂肪族聚酯ＰＨＢ（聚丁烯琥珀酸酯），用于購物袋、農(nóng)膜、盤等，經(jīng)而異氰酸酯類物質(zhì)改性后，可提高材料的剛性和熱塑性。國內(nèi)天安生物材料有限公司ＰＨＢＶ生產(chǎn)能力１０００噸／年。
５）共聚酯
日本三菱氣體化學(xué)（ＭＧＣ）生產(chǎn)出碳酸聚酯（ＰＥＣ），其熔點(diǎn)１１０℃，性能與ＰＰ均聚物類似，被索尼公司應(yīng)用于磁帶包裝方面。德國ＢＡＳＦ公司制造的脂肪族芳香族無規(guī)共聚酯（Ｅｃｏｆｌｅｘ），在加工前不用干燥，在低于２３０℃時(shí)加工熔體穩(wěn)定性好，拉伸性能好，能夠制得厚度為１０μｍ薄膜，對(duì)氧氣和水蒸氣有良好的阻隔性能，優(yōu)良的價(jià)格性能比。
內(nèi)蒙古蒙西公司于２００２年底建成年產(chǎn)３０００噸二氧化碳與環(huán)氧丙烷共聚物（ＰＰＣ）合成生產(chǎn)線，目前主要應(yīng)用在包裝和醫(yī)用材料上。
２、完全降解塑料回收處理
四、環(huán)境友好塑料的發(fā)展趨勢(shì)
（一）生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新
１、再生塑料回收技術(shù)
１）減量化／節(jié)能化技術(shù)例如新型的微孔成型技術(shù)、輔助成型技術(shù)、形態(tài)控制技術(shù)、低壓成型技術(shù)、復(fù)合材料成型技術(shù)。
２）同類化／同質(zhì)化／本體化技術(shù)例如材料高性能化技術(shù)穴增容劑、填充改性、動(dòng)態(tài)交聯(lián)、納米復(fù)合等雪、塑料組裝技術(shù)。
３）再生塑料回收分選技術(shù)例如靜電分離廢塑料、電磁分離系統(tǒng)、Ｘ射線處理分離、ＩＲ分選技術(shù)。
４）熱裂解和能量回收工程技術(shù)及管理系統(tǒng)５）循環(huán)再生塑料高性能化技術(shù)
２、生物資源高分子材料合成改性技術(shù)１）改進(jìn)基因工程菌株品種和合成工藝２）與其它生物降解材料共混改性提高性能例如聚己內(nèi)酯（ＰＣＬ）、乙烯－醋酸乙烯共聚物、聚４－乙烯基苯酚、聚ε己內(nèi)酯、聚３羥基丁酸酯等。
３）填充改性例如羥基磷灰石（ＰＬＡ／ＨＡ復(fù)合材料比未改性的復(fù)合材料機(jī)械強(qiáng)度提高３１％）、β－磷酸三鈣（β－ＴＣＰ雪、蒙脫粘土、層狀硅酸鹽等改性ＰＬＡ。
４）增塑改性采用各類低分子量聚合物、增塑劑、高分子量的ＰＥＧ增塑改性改性ＰＬＡ、ＰＨＢＶ、ＰＰＣ等。用尿素、硫脲和鹽酸胍等胺基類化合物代替常用的醇類增塑劑可以促進(jìn)淀粉的凝膠化熏有效抑制淀粉老化變脆現(xiàn)象。
５）交聯(lián)改性馬鈴薯淀粉進(jìn)行醚化改性，在改性后的淀粉中加入水、ＰＶＡ、甘油等助劑，制備全淀粉熱塑性塑料薄膜。以乙二醛作為交聯(lián)劑，聚乙二醇作為助劑，改性淀粉為主要原料可制備全淀粉薄膜。
６）復(fù)合層改性可再生材料制備的聚亞胺酯、殼聚糖用于淀粉的復(fù)合層改性。聚酯－淀粉－聚酯復(fù)合層有良好的耐水性能熏其產(chǎn)品可以用于食品包裝或藥物、殺蟲劑和除草劑的可控釋放等。
７）接枝、共聚改性如ＰＬＬＡ－ＰＣＬ－ＰＬＬＡ、ＰＬＡ－ｃｏ－ＰＣＬ共聚物相容劑研究，這些相容劑能促進(jìn)ＰＣＬ在ＰＬＡ基體中的分散，而且提高了共混薄膜的機(jī)械性能。
３、環(huán)境友好塑料助劑生產(chǎn)技術(shù)
１）無毒塑料助劑合成與應(yīng)用技術(shù)例如以脂肪酸酯類、環(huán)氧酯類、聚乙二醇類、烷烴類、高級(jí)多元醇類、脂肪族酰胺類、多糖類、氨基酸類為基本結(jié)構(gòu)單元的低聚物、高聚物、分解殘留物、與鋅、鈣、鎂、鈦錫、鋁等金屬形成的鹽的合成技術(shù)。
２）高效、無毒復(fù)合塑料助劑合成與應(yīng)用技術(shù)例如各種、各類助劑之間的配用技術(shù)。
３）無毒天然礦物填料應(yīng)用技術(shù)例如礦物超細(xì)粉體、處理技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)。
４、環(huán)境友好塑料制品成型加工技術(shù)
１）水溶性聚合物的成型新加工技術(shù)例如ＰＶＡＬ、淀粉、殼聚糖。
２）新型的完全生物降解塑料的成型加工技術(shù)例如ＰＬＡ柔韌薄膜成型、ＰＬＡ增強(qiáng)增韌注塑／擠出成型技術(shù)、ＰＨＡＳ增強(qiáng)改性制品成型加工、聚脂肪族碳酸酯塑料制品改性技術(shù)。
３）輕質(zhì)天然纖維填充復(fù)合材料成型技術(shù)例如秸桿、淀粉、殼粉填充環(huán)境友好塑料微發(fā)泡成型技術(shù)。
４）高性能化再生塑料制品成型技術(shù)例如復(fù)合制品的共注塑、共擠出、拉伸取向成型技術(shù)。
５）專用／特種環(huán)境友好塑料制品成型設(shè)備機(jī)械（二）建立完善的評(píng)價(jià)監(jiān)管體系１、塑料分類標(biāo)準(zhǔn)例如《降解塑料片材定義、分類、標(biāo)志和降解性能要求》、《生物分解塑料片材定義、標(biāo)志和生物分解性能要求》、《可堆肥塑料片材的定義、標(biāo)志和可堆肥性能要求》。
２、環(huán)境友好塑料制品標(biāo)識(shí)例如《塑料制品的標(biāo)識(shí)和標(biāo)志》。
３、測試方法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)例如《土壤中材料最終需氧生物分解能力的測定———通過測定密閉呼吸計(jì)中需氧量或測定釋放的二氧化碳的方法》、《在定義堆肥試化中試條件下材料崩解能力的測定》、《受控堆肥化條件下材料最終需氧生物分解能力的測定———采用測定釋放的二氧化碳的方法》。
４、回收利用規(guī)范化、制度化、程序化法規(guī)例如《固體廢棄物處置法》、《資源回收法》、《污染預(yù)防法》、《促進(jìn)建立循環(huán)社會(huì)基本法》、《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《促進(jìn)資源有效利用法》、《促進(jìn)容器與包裝分類回收法》、《家用電器回收法》、《建筑及材料回收法》、《食品回收法》、《綠色采購法》。
（三）國家產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向，促進(jìn)建立完整循環(huán)型社會(huì)的物質(zhì)生產(chǎn)體系
例如日本已全面制定了循環(huán)型社會(huì)的產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃，包括各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的科技發(fā)展計(jì)劃與配套的運(yùn)行體制／法規(guī)，明確提出從技術(shù)立國到環(huán)境立國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展策略，農(nóng)林水產(chǎn)省制定了日本生物物質(zhì)的戰(zhàn)略。
我國在“九五”、“十五”、“８６３”、“十一五”規(guī)劃中也列入了相關(guān)領(lǐng)域研究項(xiàng)目，制定了《可再生能源法（草案）》，《固廢法（修訂）》等法規(guī)熏提出了“科技、人文、綠色”奧運(yùn)工程。
（四）政府，生產(chǎn)企業(yè)，消費(fèi)群體環(huán)保意識(shí)，責(zé)任，義務(wù)增強(qiáng)，確保環(huán)境友好塑料的應(yīng)用市場日益繁榮
１、政府出臺(tái)法規(guī)，禁止不友好塑料使用例如賦稅政策（香港政府提議對(duì)塑料袋征稅）熏禁止生產(chǎn)／銷售政策熏鼓勵(lì)環(huán)境友好塑料制品應(yīng)用。不易回收超薄ＰＯＦ薄膜禁止使用。
２、生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任熏回收利用產(chǎn)品熏促進(jìn)環(huán)境友好塑料應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展例如微軟公司暢銷的ＧＰＳ的微軟地圖導(dǎo)航軟件２００７版采用再生廢物包裝，并對(duì)ＰＬＡ硬，軟質(zhì)包裝和片材進(jìn)行應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。汽車、家電、家具生產(chǎn)企業(yè)回收廢棄物。 |
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