第一篇：可降解塑料的研究利用現(xiàn)狀

可降解塑料的研究利用現(xiàn)狀

摘要：本文簡介了白色污染的現(xiàn)狀、危害及目前處理廢舊塑料的方法，重點介紹了可降解塑料的研究現(xiàn)狀，并分析了可降解塑料存在問題、發(fā)展方向及前景。關(guān)鍵詞：可降解塑料 白色污染 現(xiàn)狀 前景

1.白色污染的現(xiàn)狀、危害及目前處理廢舊塑料的方法

塑料自問世以來，以其優(yōu)異的性能和低廉的成本，在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，塑料制品的需求量也日益增加，而塑料帶來的“白色污染”也越來越嚴重。開發(fā)降解塑料是治理城鄉(xiāng)廢棄物對環(huán)境污染的一個重要途徑。當前各國都急切需要降解塑料及分解材料，因此降解塑料及分解材料將成為一種最具有巨大市場潛力和生態(tài)效益的環(huán)保新型材料。

1.1“白色污染”的現(xiàn)狀

塑料作為一種新型材料，以質(zhì)輕、防水、耐用、生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本低的優(yōu)點，需求量呈逐年增長趨勢。僅就中國而言，塑料產(chǎn)量從1975年的1.4萬t激增到2001年的1401萬t，預(yù)計2005年將達到2500萬t。隨著塑料產(chǎn)量的不斷增加，廢棄塑料制品也同比例增多。近年來，在國民經(jīng)濟高速發(fā)展的同時，人們的生活方式也由“節(jié)儉型”向“消費型”轉(zhuǎn)變，一次性塑料制品的使用量更是大幅增加，以杭州為例，600萬人口每月僅一次性塑料包裝袋的使用量就達800t。由于最初人們對廢舊塑料引起的環(huán)境危害缺乏認識，將大量的廢舊塑料制品隨意拋棄，從而引發(fā)了嚴重的“白色污染”問題。1.2“白色污染”的危害 1.2.1破壞臭氧層

在生產(chǎn)一次性發(fā)泡塑料餐具的過程中，所使用的發(fā)泡齊會嚴重破壞大氣臭氧層。.1.2.2破壞土壤結(jié)構(gòu)

殘留在土壤中的不可降解塑料制品會使土壤板結(jié)成塊，阻礙農(nóng)作物吸收營養(yǎng)和水分，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量下降。1.2.3危害人體健康 食品包裝用的塑料制品，多為聚苯乙烯的二聚體和三聚體，易被食物吸收轉(zhuǎn)而攏亂人和動物的荷爾蒙分泌，損害生育能力。當受熱達65℃時，塑料制品會釋放出大量毒素，嚴重損害人體的肝臟、腎臟及中樞神經(jīng)系統(tǒng)。【1】 1.3目前處理廢舊塑料的方法

目前處理廢舊塑料的方法主要有：填埋處理、焚燒處理、再生利用和再資源化、用可降解塑料代替現(xiàn)有塑料。但在治理塑料污染過程中存在這多種困難，比如：回收以及分類較為困難，廢棄的塑料與其他生活垃圾混在一起，造成廢棄塑料的污染以及收集工作困難，增大了回收成本；缺乏專用回收設(shè)施，限制了回收塑料再次加工的質(zhì)量和種類；回收焚化后產(chǎn)生的有毒氣體造成二次污染等一系列問題?！?】 2.可降解塑料的研究現(xiàn)狀

降解塑料是一個新產(chǎn)業(yè)。目前國外主要生產(chǎn)降解塑料的有美、日、德、英等國，品種主要有光降解、光/生物降解、水解降解和完全生物降解塑料等。其中光降解技術(shù)較為成熟，而完全生物降解塑料的研究開發(fā)最為活躍；但其回歸自然仍需一定周期和特定條件，特別是由于其技術(shù)較復(fù)雜、價格高昂，盡管美、日、西歐等發(fā)達國家已建成千噸級甚至萬噸級的工業(yè)化裝置，仍難以進入量大、面廣的一次包裝材料和地膜等市場，目前主要用于醫(yī)用衛(wèi)生器材和高附加值包裝材料。

我國降塑的研究開始于20世紀70年代后期，80年代也僅有少數(shù)單位進行實驗室研究，90年代才掀起研究開發(fā)的熱潮。初期主要集中在農(nóng)地膜的研究和開發(fā)，90年代中期研究開發(fā)的熱點轉(zhuǎn)向塑料餐具、包裝袋、垃圾袋，這一時期已開發(fā)出部分技術(shù)經(jīng)濟上較好的產(chǎn)品，并推向市場，但產(chǎn)品較多地投向市場是90年代后期，到目前為止，降解農(nóng)用塑料地膜已處于示范應(yīng)用階段，包裝材料及制品已處在市場推廣階段。

降解塑料的種類有： 光降解塑料、生物降解塑料、光/生物雙重降解塑料。其中具有完全降解特性的完全生物降解塑料和具有雙重降解特性的光/生物降解塑料是目前研究的主要方向?！?】

2.1 光降解塑料 2.1.1 共聚型光降解塑料 由美國杜邦公司開發(fā)的聚乙烯(PE)和乙烯基酮共聚而成的聚合物,可增強PE塑料的光降解性,稱為Guillet共聚物。含5%(質(zhì)量分數(shù))羰基的Guil-let共聚物,商品名為Ecolyte[1]。后來,發(fā)展出聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺(PA)等含羰基的共聚物[2],都具有光降解性。在歐美等國,PE光降解膜已用作地膜、食品袋和垃圾袋。2.1.2 添加型光降解塑料

其制備方法是在高分子材料中添加光敏劑和其它助劑。由光敏劑吸收光后產(chǎn)生自由基,促使高分子材料發(fā)生氧化反應(yīng)以達到分解。典型的光敏劑有芳香酮、芳香胺、乙酰丙酮鐵、2-羥基-4-甲基苯乙酮肟鐵、硬脂鐵、二烷基二硫代氨基甲酸鐵和二茂鐵衍生物等。由英國阿斯頓大學(xué)的Geral Scott和以色列塑料技術(shù)大學(xué)的Dan Gillead合作開發(fā)的一種可實現(xiàn)光敏控制的光降解聚合物,其商品名為Plas-tigone[3-4]。據(jù)文獻報道[5],中科院上海有機化學(xué)研究所研制了長鏈烷基二茂鐵衍生物及胺烷基二茂鐵衍生物兩個系列光敏劑;中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所已研制成功了一種以鐵合物Fe(F)x和Fe(I)x為光敏劑的光降解PE薄膜;福州市塑料研究所研制成功了二烷基二硫代氨基甲酸鐵(FeDRC)光敏劑及其光降解PE薄膜。添加型光降解塑料的研究開發(fā)較早,技術(shù)比較成熟,其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)及包裝等領(lǐng)域。2.2 生物降解塑料

近幾年來生物降解塑料發(fā)展較快,其消費量占塑料消費總量的1%,僅2000年生物降解塑料的消費量約在400萬~500萬t左右。生物降解塑料,按生物降解過程可分為完全生物降解塑料和生物崩環(huán)塑料兩類;其制備方法可分為:生物發(fā)酵法、化學(xué)合成法和天然高分子共混。2.2.1 完全生物降解塑料

完全生物降解塑料在細菌或其水解酶作用下,最終分解成CO2及水等物質(zhì),回歸環(huán)境,被稱為“綠色塑料”。2.2.1.1 生物發(fā)酵法

主要用于生產(chǎn)脂肪族聚酯類聚合物,如聚羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)、PHB和PHV的共聚物(PHBV)、聚乳酸(PLA)、聚羥基丁酸酯、聚羥基乙酸及其共聚物等。但由于發(fā)酵法降解聚合物成本太高,而未被廣泛應(yīng)用。目前,脂肪族聚酯類聚合物大都用化學(xué)合成法生產(chǎn)。2.2.1.2 化學(xué)合成法

化學(xué)合成法可降低降解聚合物生產(chǎn)成本,是最終把降解塑料推向市場的有效方法。目前,用化學(xué)合成的聚合物主要有聚己內(nèi)酯(PCL)、聚琥珀酸丁二酯(PBS)、脂肪族聚酯/芳香族聚酯共聚物(CPE)、脂肪族聚酯/氨酯共聚物、脂肪族聚酯互聚物等。

PCL由ε-己內(nèi)酯經(jīng)開環(huán)聚合而得,是一種熱塑性結(jié)晶型聚酯,熔點為80℃,可在2000℃以上加工,且與多種聚合物有較好的相容性。另外,低相對分子質(zhì)量的PCL二元醇可以用作生物降解聚氨酯的原料,PCL與PHB共混,也可制備生物降解塑料。PBS由縮合反應(yīng)合成,熔點為113℃,但其降解速度較慢?？蓪⒓憾崤cPBS共聚,或?qū)⒘u烷基二羥酸用作PBS的二元酸成分共聚,以提高降解性。

為了改善脂肪族聚酯的耐熱性和機械性能等物性,開發(fā)了芳香族與脂肪族聚酯的交替共聚物CPE。CPE的脂肪酶降解性隨芳香族聚酯配比的增加而降低。研究表明,CPE中的芳香環(huán)可使CPE鏈具有剛性,這是使CPE的脂肪酶降解性降低的主要原因。脂肪族聚酯/氨酯共聚物可由脂肪族聚酯與氨酯進行酯交換反應(yīng)制得。該類聚合物與脂肪族聚酯相比,是一種新型生物降解塑料。2.2.1.3 天然高分子共混

利用化學(xué)合成高分子混入具有生物降解性的天然高分子(如淀粉、甲殼素、木質(zhì)素、纖維素及動物膠等),以使產(chǎn)品具有降解性,這是近年來開發(fā)的熱點。主要品種有PHB/PCL、糊化淀化/PCL、糊化淀粉/PHBV及天然橡膠/PCL共混制品[5]。這類塑料可完全生物降解,通過共混可提高其耐熱性,改善物性和耐水性,降低成本,可望成為通用生物降解塑料。2.2.2 生物崩環(huán)塑料

生物崩環(huán)塑料屬于不完全生物降解塑料,是在聚烯烴通用塑料中混入具有生物降解性物質(zhì),使其喪失力學(xué)性能,在一定條件下,此類塑料能通過堆肥化獲得與生物降解塑料同樣的效果。此類塑料的主要優(yōu)點是可使用通用塑料的加工工藝和設(shè)備,從而可降低生產(chǎn)成本;缺點是降解不完全,不能完全消除對環(huán)境的污染。此類塑料主要有淀粉類和脂肪族聚酯類兩種。淀粉類生物崩環(huán)塑料是淀粉與通用塑料的共混物,目前,對該類塑料的爭議較多,對其降解性和使用安全性尚需進一步研究。通用塑料的加工和使用性能良好,但不易降解,如能確認共混物在被微生物分解解體后,能和腐殖質(zhì)一起穩(wěn)定地存在于土壤中,不對土壤結(jié)構(gòu)造成破壞,就這一點而言,此類塑料較完全生物降解塑料更優(yōu)越,其用途將會不斷擴大[5]。2.3 光/生物降解塑料

光—生物降解塑料具有光及生物降解雙重性是當前世界降解塑料的主要研究方向之一。國外開發(fā)的主要品種有美國Ecostar International公司的E-costar plus母粒;美國Ampact公司的PolygradeⅢ產(chǎn)品和美國ADM公司的Poly clean產(chǎn)品;法國CL-EX-TRAL公司的聚烯烴/磷化催化型聚合物[7]。我國開發(fā)的光—生物降解塑料主要是光—生物降解地膜現(xiàn)已基本滿足要求,并正在開發(fā)其它領(lǐng)域所需產(chǎn)品。

3.存在問題與今后發(fā)展方向

3.1存在問題

降解塑料作為一種治理塑料廢棄物的全新技術(shù)途徑，經(jīng)過多年研究開發(fā)，目前已取得令人滿意的進展，但也存在一些問題困:(l)生物降解高分子材料的價格高，不易推廣應(yīng)用，如我國在鐵路上推廣的降解聚丙烯快餐盒比原用的聚苯乙烯泡沫快餐盒價格高50一80%。

(2)使用性能尚不盡如人意。目前國內(nèi)外公布的各種品牌淀粉塑料，力學(xué)性能一般。

(3)降解高分子材料的降解控制問題有待于解決。準確的時控性和用后完全、快速降解離實用要求還有相當大的差距，特別是填充型淀粉塑料，其大部分根本不可能在1年內(nèi)降解。

(4)高分子材料的生物降解性評價方法有待完善。由于降解塑料的降解性能制約因素很多，因此降解到底意味著什么，其降解時間是否應(yīng)有所定義，降解產(chǎn)品是什么，這些問題均未能達成共識，其評價方法和標準更是五花八門。3.2發(fā)展方向

為使降解塑料技術(shù)在已取得較大成就的基礎(chǔ)上有更大的發(fā)展，從發(fā)展趨勢看來，有以下幾個方面的問題值得在今后進行深人的探討和研究:(l)利用纖維素、淀粉、甲殼素等天然高分子材料制取生物降解塑料，進一步開發(fā)改良天然高分子的功能與技術(shù)。(2)利用分子設(shè)計、精細合成技術(shù)合成生物降解塑料。

(3)采用生物基因工程，利用綠色天然物質(zhì)制造降解高分子材料，如纖維素、菜油、桐油、松香等天然物質(zhì)。

(4)通過微生物的培養(yǎng)獲得生物降解塑料。尋找能合成高分子塑料的微生物，通過現(xiàn)有方法及基因工程的手段提高其生產(chǎn)性。

(5)可降解塑料改性也是一個重要的方面。通過淀粉或纖維素等可降解的高聚物對通用型聚合物(如聚乙烯和聚丙烯等)進行共混改性或接枝改性，可制備一種光一生物共降解塑料薄膜。

可降解塑料的發(fā)展是一項長期工作，需國家政策、法律、資金扶持以及科研與企業(yè)界兩方面的互動。企業(yè)的活力決定了可降解材料產(chǎn)業(yè)的活力，而科研力量的強弱決定了可降解材料產(chǎn)業(yè)的層次。如何整合資源，在新形勢下求得共贏，是該行業(yè)需要破解的問題。【4】 3.3發(fā)展前景

據(jù)預(yù)測，2005年中國將產(chǎn)生難以回收利用的塑料廢棄物350萬噸，若部分以可降解塑料替代，則可減輕其對環(huán)境的污染程度。2005年中國塑料包裝材料需求量將達到500萬噸，其中難以回收的廢棄物產(chǎn)生量達150萬噸；中國所需地膜，加上育苗缽、農(nóng)副產(chǎn)品保鮮材料等預(yù)計需求量達100萬噸；一次性日用雜品和醫(yī)療材料中的一部分也是難以回收或不宜回收利用的塑料，預(yù)計其需求量達100萬噸。若將其中的50%用可降解塑料替代，則可降解塑料的需求量達到175萬噸，其市場前景良好?！?】

參考文獻:

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環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng) 2010-07-19 【4】史吉平,杜風(fēng)光,閆德冉,董青山,張龍,.我國可降解塑料研究與生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].上海塑料,2006,(2)【5】錢伯章,朱建芳.可降解塑料的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].上海化工,2004,(10)

第二篇：可降解塑料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

可降解塑料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

吳進喜

(新疆工業(yè)高等專科學(xué)?；は?新疆 烏魯木齊 830091)摘要：文章綜述了國內(nèi)外降解塑料的研究現(xiàn)狀，介紹了降解塑料的定義、評價標準以及降解塑料的分類，以及光降解塑料，生物降解塑料以及光/生物雙降解塑料的研究動態(tài)，展望了降解塑料的光明前景。關(guān)鍵詞：降解塑料；光降解；生物降解；光/生物雙降解

中圖分類號：TQ320 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2010）24-0006-02 隨著現(xiàn)代社會農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，薄膜的使用逐漸深入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。曾給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來福音的“白色革命”在極大地促進我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時，也給我國的生態(tài)環(huán)境造成了極大的“白色污染”。農(nóng)膜主要以化纖為原料，其主要成分是聚丙烯，聚氯乙烯以及聚乙烯，可在田間殘留幾十年不降解。連年不降解的碎膜逐年累積于土壤耕層造成土壤板結(jié)、通透性變差、根系生長受阻，后茬作物減產(chǎn)，有些作物減產(chǎn)幅度達到20%以上，并且這一情況正在進一步惡化。由此產(chǎn)生的環(huán)保負面效應(yīng)已引起社會各界的嚴重關(guān)注和憂慮。1降解塑料的定義以及評價方法

降解塑料是一類新型功能塑料，從世界范圍來看，其技術(shù)在不斷發(fā)展，用途在不斷開拓，定義、評價方法以及評價標準也均在不斷規(guī)范和完善中。近年來，國內(nèi)外都在努力尋找一個能被人類所接受的降解塑料的定義及其評價方法。影響比較大的是，歐洲制定的Comite′ Europe′en de Normalisation(CEN)標準，強調(diào)包裝材料的回收再利用以及堆肥處理；英國標準組織BSi則強調(diào)了包裝材料的環(huán)境效應(yīng)，著重于薄膜的氧化降解；其中，被大家所共識且認可程度最高的是美國材料試驗協(xié)會(American Society for Testing and Materials，ASTM)對降解薄膜所作的定義及評價方法。

隨著國內(nèi)降解塑料的不斷發(fā)展，與之相關(guān)的測試標準，規(guī)范也不斷被制定出來。與ASTM一樣，國標并沒有對降解時間，降解產(chǎn)物以及檢測方法做出明確的規(guī)定。2 降解塑料的分類

降解塑料按照降解機理可大致分為光降解塑料、生物降解塑料和光-生物雙降解塑料。其中，具有完全降解特性的生物降解塑料和具有光-生物雙重降解特性的光/生物雙降解塑料，是目前主要的研究開發(fā)方向和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。

光降解塑料

光降解塑料一般是指在太陽光的照射下，引起光化學(xué)反應(yīng)而使大分子鏈斷裂和分解的塑料。一般光降解塑料的制備方法有兩種，一是在高分子材料中添加光敏劑，由光敏劑吸收光能后產(chǎn)生自由基，促使高分子材料發(fā)生氧化作用后達到劣化；另一種是利用共聚的方式將光敏基團(如羧基、雙鍵等)導(dǎo)入高分子結(jié)構(gòu)內(nèi)賦予材料光降解的特性。因此光降解塑料可分為添加型和合成型兩類。

合成型光降解塑料是通過共聚反應(yīng)在塑料的高分子主鏈上引入羰基等感光基團而賦予其光降解特性的，并可以通過調(diào)節(jié)光敏基團的 含量來控制光降解活性。現(xiàn)在已知的有乙烯-CO共聚物、乙烯酮-乙烯共聚物等。以一氧化碳或乙烯酮類為光敏單體與烯烴類單體共聚，可合成含羰基結(jié)構(gòu)的聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)等光降解聚合物。

添加型光降解塑料是在聚乙烯、聚苯乙烯等通用塑料中添加光敏性添加劑，制成的光降解塑料制品。在紫外光作用下，光敏劑可離解成具有活性的自由基，進而引發(fā)聚合物分子鏈斷裂使其降解。常用的光敏劑有過渡金屬絡(luò)合物、硬脂酸鹽、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵等，用量約1%~3%(質(zhì)量)。另外可以根據(jù)添加劑本身所具有的光催化氧化作用以及氧化還原作用來促進聚合物的光降解。

可控光降解塑料可以說是光降解塑料向深層發(fā)展的一種標準。它除具有光降解的必備特性外，還必須具有特定的光降解行為。美國倫斯勒理工學(xué)院的克里維絡(luò)采用能同紫外線可降解塑料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景吳進喜（新疆工業(yè)高等專科學(xué)?；は?，新疆烏魯木齊830091）-7-發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，研制成功了該類塑料。

國內(nèi)有些研究單位和廠家在此方面做了大量的研究開發(fā)工作，并能生產(chǎn)一定量的可控光降解薄膜。研究發(fā)現(xiàn)可以通過調(diào)節(jié)光敏劑的添加量以及光敏劑與抗氧化劑的配比來實現(xiàn)薄膜的光降解可控性。生物降解塑料

光降解塑料由于價格較高，又只能在光照下降解，受地理環(huán)境、氣候制約性很大，埋地部分不能降解等問題，使大面積應(yīng)用受到一定限制。光降解表現(xiàn)出來的諸多缺點使得光降解最終退出歷史舞臺，而 生物降解所變現(xiàn)出的優(yōu)良的全降解性能，使得各國開始把研究目光轉(zhuǎn)向生物降解。目前研究開發(fā)的生物降解材料有天然高分子材料、微生物合成高分子材料、人工合成高分子材料以及共混性高分子(添加型)材料。

天然高分子型是利用淀粉、纖維素、甲殼質(zhì)、蛋白質(zhì)等天然高分子材料制備的生物降解材料。2001年5月，美國的Bio-Corps公司生產(chǎn)出用熱塑性淀粉材料制成的塑料杯上市銷售。

生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有機物作為食物源，通過生命活動合成的高分子化合物。通過微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羥基脂肪酸酯(PHA)類為多，其中最常見的有聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。PHB/PHV共聚物已經(jīng)有產(chǎn)品出售，商品名為Biopol。

化學(xué)合成法合成的生物降解塑料大多是在分子結(jié)構(gòu)中引入能被微生物降解的含酯基結(jié)構(gòu)的脂肪族聚酯，目前具有代表性的產(chǎn)品有聚己內(nèi)酯(PCL)，聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)，聚乳酸(PLA)，以及最近國內(nèi)研究最熱的二氧化碳基生物降解塑料等。

添加型生物降解高分子材料是指在普通聚合物中添加易被細菌等微生物分解的物質(zhì)而得到的高分子材料。美國Agti-Tech公司于1998年投1億美元建立了一條以玉米淀粉為基料的生產(chǎn)降解塑料垃圾袋的成套生產(chǎn)線。我國淀粉塑料首先于1988年由江西科學(xué)院研究成功并建立國內(nèi)第一條淀粉基聚乙烯醇流延法生產(chǎn)可降解薄膜的生產(chǎn)線，以后陸續(xù)看到有關(guān)報道。光-生物雙降解塑料

盡管目前對光降解塑料和生物降解塑料的研究和報道較多，但在推廣過程中遇到不少問題：(1)經(jīng)濟問題。生物降解塑料的價格要比普通塑料高2～15倍，高昂的價格成為其進入市場的阻力；(2)技術(shù)問題。生物降解塑料在不同應(yīng)用領(lǐng)域要求有不同的降解速度，如在作包裝材料時要求有一定的使用期，作醫(yī)藥材料時則要求降解速度快，要做到能有效控制降解時間，在技術(shù)上還待提高；(3)安全問題。

面對光降解塑料與生物降解塑料不可忽視的缺點，各國開始考慮兩種降解的結(jié)合，即光-生物雙降解塑料。光-生物雙降解塑料具有光、生物的雙重降解性。是當前世界降解塑料的主要開發(fā)方向之一。其制備方法是采用通用高分子材料(如PE)中添加光敏劑、自動氧化劑、促氧化劑、抗氧劑和作為微生物培養(yǎng)基的生物降解助劑等的添加型技術(shù)比較普遍。

光-生物雙降解塑料分為合成型雙降解塑料和摻混型雙降解塑料，但由于合成型光降解塑料成本較高，研究較少。目前研究較多的是摻混型光-生物雙降解塑料。當前國外開發(fā)的主要品種有美國Ecostar International公司開發(fā)的Ecostar Plus母料，美國Ampact公司開發(fā)的PolygradeII、PolygradeIII以及美國ADM公司的Polylean產(chǎn)品。加拿大St.Lawrance公司的Ewster母料以及EPI公司生產(chǎn)的TDPA母料也具有光-生物雙降解性，以及其他歐美產(chǎn)品。

我國通過“八五”攻關(guān)研究，在光-生物雙降解薄膜方面取得了可喜的進展。北京塑料研究所采用聚乙烯為基礎(chǔ)料，添加含有光敏劑、光氧化穩(wěn)定劑等組成光降解體系和含有N、P、K等多種化學(xué)元素作為生物降解體系的濃縮母料，可擠出吹塑制成厚度為0.005mm的可控降解薄膜。降解塑料的發(fā)展前景

降解塑料目前仍處于不斷成熟的階段，技術(shù)含量較高，特別是隨著人們對環(huán)境污染問題的日益關(guān)注和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，降解塑料的研究前景看好，應(yīng)用領(lǐng)域也將會得到拓展。然而就目前的研究成果而言，欲使其普遍使用仍需較長的時間。為了使降解塑料更好地服務(wù)于人類，今后的主要研究領(lǐng)域應(yīng)當是：

(1)根據(jù)不同用途及環(huán)境條件，開發(fā)準時光/生物可控性環(huán)境降解塑料。

(2)進一步提高準時、可控性、用后快速降解性和完全降解性。(3)加速研制生物降解塑料或普通塑料與淀粉、纖維素或無機材料填充共混或合金化技術(shù)，以及完全生物降解塑料與天然材料涂復(fù)層合技術(shù)。

(4)加速研究和建立統(tǒng)一的降解塑料的定義、降解機理、評價方法和標準。

(5)探索及培育能降解普通塑料的菌株。

合作開發(fā)；組織支柱產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的共性、關(guān)鍵性技術(shù)的引進、消化、吸收和再創(chuàng)新。

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作者簡介：

譚鋼（1958-），男，廣西科技情報研究所高級工程師，專利代理人，研究方向：專利信息研究與應(yīng)用、技術(shù)轉(zhuǎn)移；李小燕（1976-），女，廣西桂林人，廣西科技情報研究所綜合部副主任，研究方向：科技文獻信息資源共建共享、科技信用管理。參考文獻

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作者簡介：

吳進喜（1977-），男，江西萬年人，新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)?；は笛芯可?，研究方向：高分子材料加工與應(yīng)用。

第三篇：淀粉塑料研究現(xiàn)狀

畢業(yè)設(shè)計（論文）

淀粉塑料研究現(xiàn)狀

Starch plastics Research

班級 高聚物111 學(xué)生姓名 楊 振 學(xué)號 1132403127 指導(dǎo)教師 楊 昭 職稱 講師

導(dǎo)師單位 材料工程系 論文提交日期 2013年1月7日

淀粉塑料研究現(xiàn)狀

楊 振

徐工院高聚物111

徐州

221400

摘要：

發(fā)展淀粉降解塑料有利于節(jié)省石油資源、保護環(huán)境。國內(nèi)外這方面的研究較多, 并且在技術(shù)的實用性方面也取得了較大進展。目前研究熱點集中在3 個方向: 淀粉與其它可生物降解高分子的直接填充;對淀粉表面修飾使其能與合成高分子相容;在淀粉與合成高分子體系中加入增塑劑。雖然淀粉基可生物降解塑料在綜合性能上還不能與合成高分子相比, 但由于淀粉的綜合優(yōu)勢, 淀粉基可生物降解塑料的研究和發(fā)展極具潛力。

關(guān)鍵詞：淀粉 降解塑料 環(huán)境污染 淀粉塑料

Starch plastics Research

Yang Chen The Xugong Institute polymer 111

Xuzhou

221400

Abstract：

Development of starch biodegradable plastic in favor of saving oil resources and protect the environment.More research in this area at home and abroad, and has made great progress in the practical aspects of the technology.Current research focus is concentrated in three directions: starch with other biodegradable polymer directly filled;modified starch surface so that it can be compatible with the synthetic polymer;adding plasticizers in starch and synthetic polymer systems.The starch-based biodegradable plastics in the overall performance can not be compared with the synthetic polymer, but great potential due to the comprehensive advantages of starch, starch based biodegradable plastics research and development.Key Words：Starch Degradable plastics

Environmental pollution

Starch plastics

引言

近10多年來，全球為應(yīng)對石油資源日趨貧乏、油價不斷飛漲以及環(huán)境污染、氣候變暖日益嚴峻的資源、環(huán)境問題，引發(fā)了對可再生資源為原料的生物質(zhì)材料的極大關(guān)注。目前已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的生物質(zhì)塑料主要包括兩大類，一類為以淀粉、植物纖維素等天然高分子為原料，經(jīng)改性后單獨或以不同比例與其它生物降解塑料或與普通塑料共混（或合金化），然后通過熱塑料性加工制得可完全生物降解或部分生物降解塑料，如淀粉基塑料。另一類為以淀粉、糖蜜等可再生資源通過微生物或基因工程直接合成生物降解塑料，如聚羥基烷酸酯（PHA）等；或以淀粉、秸稈等農(nóng)副產(chǎn)品為原料，通過發(fā)酵合成單體，再經(jīng)化學(xué)合成生物降解塑料，如聚乳酸（PLA）等。

淀粉基塑料是當前技術(shù)較成熟、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模較大、性價比較適中、市場占有率較高的一類生物質(zhì)塑料。其性價比可與普通塑料PE相比擬，有利于推向市場，這為堆肥化處理用垃圾袋提供了可再生、可持續(xù)發(fā)展和生物降解的選擇。

一、國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

1、國外現(xiàn)狀

塑料制品應(yīng)用廣泛, 但廢棄物污染環(huán)境。國外于80 年代對塑料的生物降解開展了研究, 淀粉塑料的生物降解已開發(fā)成功并已工業(yè)化。

淀粉塑料分為兩大類型: 淀粉填充型生物降解塑料和全淀粉或基本全淀粉的生物降解塑料.前者是在普通塑料中加入淀粉或改性淀粉和其他添加劑制成, 后者以淀粉為主要原料, 添加少量其他助劑經(jīng)反應(yīng)制成。國外概況

淀粉塑料在美國和加拿大都已商品化, 玉米淀粉塑料的重要用途之一是生產(chǎn)垃圾袋, 它是由43 寫玉米淀粉和47 % 聚乙烯以及10 %各種助劑組成的。

2、國內(nèi)現(xiàn)狀

我國的地膜覆蓋栽培技術(shù)雖然在70 年代才開始推廣, 比國際上遲了20 年, 但發(fā)展迅速。19 8 0 年生產(chǎn)地膜0.25 萬t , 覆蓋面積16 67 公頃(2.5 萬畝), 1 9 9 1 年生產(chǎn)約50 萬t , 筱蓋面積達46 萬公頃(7 0 0 0 萬畝), 預(yù)計到2 0 0 0 年, 我國地膜覆蓋面積將達到6 67 萬~ 1 0 0 0 萬公頃(1 ~ 1.5 億畝)。地膜栽培技術(shù)推廣, 據(jù)測算可提高產(chǎn)量15 % ~ 20 % , 但由于地膜殘留于土壤中, 污染嚴重, 據(jù)對北京近郊調(diào)查, 使用多年地膜筱蓋的地上每畝殘留地膜竟達2 3 kg , 使小麥減產(chǎn)20 % , 其他作物的減產(chǎn)幅度為8.3 % 一54.2% 不等, 且其殘留膜纏繞在秸桿上被牲畜吃了患病甚至死亡。其他的塑料制品如快餐盒、塑料袋、各種容器殘留也到處可見。

二、淀粉的性質(zhì)及淀粉塑料降解分類

1、淀粉的基本性質(zhì)

天然淀粉的高分子鏈間存在氫鍵, 分子間作用力較強, 因此, 溶解性差, 親水而不易溶于水, 且加熱不熔融, 300℃以后分解, 成型性能較差。為改善其加工工藝性能, 一般可通過打開淀粉鏈間的氫鍵, 使其失去結(jié)晶性的方法來完成。具體有兩種方法, 一種是加熱含水量大于90% 的淀粉, 在60~ 70 ℃ 間淀粉顆粒開始溶脹, 達到90℃以后淀粉顆粒崩裂, 高分子鏈間氫鍵被打開, 產(chǎn)生凝膠化;另一種是在密封狀態(tài)下加熱, 塑煉擠出含水量小于28%的淀粉。這種過程中淀粉可以熔融, 稱為解體淀粉或凝膠化淀粉。這種淀粉與天然顆粒狀淀粉不同, 因其加熱可塑, 故稱之為熱塑性淀粉。其實, 解體淀粉與熱塑性淀粉是有區(qū)別的, 從根源上說二者的區(qū)別主要是前者仍然具有結(jié)晶狀的結(jié)構(gòu), 后者基本沒有這種結(jié)構(gòu)。圖1 淀粉的分子結(jié)構(gòu)

圖1淀粉的分子結(jié)構(gòu)

Fig.1 The molecular structure of starch 淀粉作為高分子物質(zhì), 其性質(zhì)自然與分子量、支鏈以及直支鏈兩種成分的比例有關(guān)。實驗證明, 高直鏈含量的淀粉比較適合于制備塑料, 所得材料具有較好的機械性能。

2、淀粉塑料的分類

一般而言，依照其發(fā)展過程，淀粉降解塑料前后共經(jīng)歷了三個主要技術(shù)發(fā)展階段，分別為第一階段的填充型淀粉塑料、第二階段的淀粉基塑料和第三階段的全淀粉熱塑性塑料。

（1）填充型淀粉塑料：此階段的產(chǎn)品多由淀粉（約6~20wt%）與聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）等高分子的共混物制備，其最大缺點為產(chǎn)品的淀粉組成經(jīng)降解后會留下一個不能再降解的塑料聚合物，因此此類塑料亦被稱為淀粉填充型塑料或假降解塑料。

（2）淀粉基塑料：此階段的產(chǎn)品使用聚乙烯醇等親水性高分子與含量大于50%的淀粉高分子進行共混制備，藉由淀粉高分子和親水性高分子間的物理和化學(xué)反應(yīng)，此類材料具有較優(yōu)異的生物可降解特性與可加工性，此類塑料亦被稱為生質(zhì)塑料。

（3）全淀粉熱塑性塑料：利用改性方式使淀粉高分子的結(jié)構(gòu)以無序化排列并具有熱塑特性，在淀粉含量90% 以上的前提下，于高溫、高壓和高濕條件下制備全生物可降解塑料，因此全淀粉塑料是真正完全可降解的塑料。此外，雖然所有的塑料加工方法均可應(yīng)用于淀粉塑料加工，但全淀粉塑料的加工卻需要少量的水與高分子加工添加劑做為增塑劑（如甘油），研究發(fā)現(xiàn)，在進行全淀粉塑料加工時，添加20~30% 的水與甘油10~20% 當作增塑劑為最適宜條件。

三、淀粉塑料的性能

1、生物可分解特性

全淀粉熱塑性塑料含有80% 的淀粉，其制作過程中額外添加的各類助劑亦具有生物可降解性，因此全淀粉塑料能在使用完后，于短時間內(nèi)被光或微生物完全降解，全淀粉塑料經(jīng)降解后生成二氧化碳和水，不會對環(huán)境造成任何污染。

2、熱塑可加工特性

具有熱塑特性的淀粉就像聚乙烯或聚丙烯等泛用塑料一樣，可以重復(fù)進行塑化加工，全淀粉熱塑性塑料可透過剪切速率的調(diào)節(jié)來調(diào)整黏度，以優(yōu)化其加工性能，透過傳統(tǒng)塑料的成形加工技術(shù)（如擠出、吹塑、流延、注塑等），可以得到各種淀粉塑料制品，淀粉生質(zhì)合膠亦為近年來研究之主流。此外，研究顯示，其機械物性如拉伸強度約為8~10Mpa、拉伸長度約為150~200%，可以滿足一般塑料制品的需求；而以此類淀粉為基材之熱可塑性高分子易受到來源種類與增塑劑所影響，如高直鏈淀粉因其結(jié)晶度較低，以及增塑劑對材料物性嚴重下降而影響其加工性，是故材料篩選與來源規(guī)格控管于此領(lǐng)域格外重要。

3、高經(jīng)濟價值

全淀粉熱塑性塑料其原料成本較傳統(tǒng)塑料低約20%，也較生物可分解塑料（如PLA 或PHB 等）減少50%以上，極具市場競爭力。

淀粉塑料的物理性質(zhì)如表1

表1 淀粉塑料的物理性質(zhì)

Tab.1 Physical properties of pure starch plastic

性能

指標 薄膜密度/(g·cm-3)

1.15 薄膜厚度/mm

0.4 光澤度/%

拉伸強度/MPa

7~10 斷裂伸長率/%

180~260 撕裂強度/(N·mm-1)

四、淀粉塑料存在的問題

1、填充型塑料的降解性為達到標準

填充型塑料的降解性能尚不能完全達到滿意的程度。大部分所謂的可生物降解淀粉塑料都是部分失重、裂成碎片, 雖然有菌落生長和力學(xué)性能降低等特征, 但均不能說明產(chǎn)品完全消失。尤其在淀粉填充型塑料中的PE、PVC 等均不能短時間內(nèi)降解。因此該類產(chǎn)品應(yīng)歸屬在淘汰行列。

2、價格不具有競爭力

國內(nèi)外公認降解塑料比同類塑料產(chǎn)品的價格高50%以上, 其中能完全降解的高4~ 8 倍。

3、綜合性能不高

淀粉基塑料力學(xué)性能一般可以與同類應(yīng)用的傳統(tǒng)塑料相比, 但其綜合性能不令人滿意。主要缺點是含淀粉的塑料耐水性都不好, 濕強度差, 遇水后力學(xué)性能顯著降低, 而耐水性好是傳統(tǒng)塑料在使用過程中的主要優(yōu)點。在不同場合使用時也產(chǎn)生不同問題, 如主要在列車上使用的光/ 生物降解聚丙烯餐盒與聚苯乙烯泡沫餐盒相比, 顯出質(zhì)軟、裝熱食品易變形, 因而實用性較差。而且這種餐盒比較費原料, 每個餐盒重量比聚苯乙烯泡沫塑料餐盒重1~ 2 倍。

4、評價方法不一致

由于生物降解塑料的發(fā)展較晚也較快, 各國都正在建立健全生物降解塑料的評價方法。由于世界各地的氣候、土壤等自然因素迥異, 致使評價標準很難在短時間內(nèi)達到統(tǒng)一。

五、淀粉塑料的發(fā)展

開發(fā)全淀粉熱塑性塑料最常使用的方式即是針對天然淀粉進行物理處理或化學(xué)處理，經(jīng)過處理后的淀粉高分子除具備優(yōu)異的熱塑加工性與自然降解特性之外，也帶有傳統(tǒng)塑料樹脂的優(yōu)異物理性質(zhì)，與原來的淀粉基塑料比較，其優(yōu)點有：

（1）綠色環(huán)保素材經(jīng)全分解后形成二氧化碳及水；（2）經(jīng)適當改性與高分子加工可下游產(chǎn)業(yè)之需求；（3）價格優(yōu)勢，淀粉取之自然、量多且來源充足，因此全淀粉熱塑性塑料的成本低于淀粉基塑料和傳統(tǒng)塑料。

我們也應(yīng)看到，生物降解塑料的潛在市場是巨大的，目前適于使用降解塑料的包裝、農(nóng)用制品及一次性塑料用品約占塑料總產(chǎn)量的30%，全世界降解塑料市場估計為4 000萬t，我國則為300萬t，因而大家都希望完全降解塑料盡快工業(yè)化生產(chǎn)。

國內(nèi)外眾多科學(xué)家仍在不斷努力，隨著技術(shù)不斷進步，現(xiàn)在已有多種完全降解的降解塑料問世，而且在進一步完善，而國內(nèi)則研究甚少，有些還是空白，我們必須加強對真正完全降解的塑料研究。

阻礙它發(fā)展的首要問題是成本。就目前問世的完全降解塑料品種而言，成本降低可能性最大的要數(shù)全淀粉塑料，因為不管如何，它所需的原料淀粉是可再生資源，其單位價格遠比傳統(tǒng)塑料原料低，更不說與現(xiàn)在合成的可降解樹脂比了。

現(xiàn)在對于可降解塑料的定義逐漸清晰化。所謂可降解塑料就是必需在廢棄后短期內(nèi)能百分之百降解為無害物質(zhì)(如CO2和H 2O)的塑料。上文所述的淀粉直接填充型塑料不能完全降解, 因此它不能算作真正意義上的可降解塑料。降解塑料的研究還不成熟, 在發(fā)展過程中出現(xiàn)問題和爭議是可以理解的。可降解塑料總體的發(fā)展趨勢為: 根據(jù)不同用途,開發(fā)準時可控性環(huán)境降解塑料;開發(fā)高效價廉的各種功能性助劑, 進一步提高準時可控性、用后快速降解性和完全降解性;加強對全淀粉塑料(熱塑性淀粉塑料)的研究;加速研究和建立系統(tǒng)的降解塑料的講解實驗評價方法和標準。作為可降解塑料的一個重要發(fā)展分支的全淀粉型塑料的發(fā)展優(yōu)勢在于: 淀粉在一般環(huán)境中就具備完全可生物降解性;降解產(chǎn)物對土壤或空氣不產(chǎn)生毒害;開拓淀粉新的利用途徑可促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。但是全淀粉塑料研究的程度不深, 顯然這方面仍然有巨大的研究空間。

結(jié)論

淀粉塑料的開發(fā)應(yīng)用，其主要優(yōu)點是集實用性、經(jīng)濟性于一體，其原料來自可年年再資源，作為日益減少的石化資源的補充替代，對于擺脫對石化資源的長期依賴、緩解石化資源的供求矛盾有著十分重要的作用，也是當今各國尋求可再生資源替代不可再生資源，確保經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要方向；另外，當前低碳經(jīng)濟已成為全球瞻目的熱點和不可抗拒的發(fā)展潮流，淀粉基塑料垃圾袋作為PE塑料垃圾袋的替代品，每年可實現(xiàn)相當可觀數(shù)量的碳減排。未來有機會逐步取代傳統(tǒng)不可分解塑料之產(chǎn)品，減少塑料廢棄物造成的白色污染及焚化處理時生成的廢氣污染。參考文獻

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致謝

大學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實，當我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋重負的感覺，感慨良多。首先誠摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師-------老師，她在忙碌的教學(xué)工作中擠出時間來審查、修改我的論文。還有教過我的所有老師們，你們嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝三年中陪伴在我身邊的同學(xué)、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸娴慕ㄗh和意見，有了他們的支持、鼓勵和幫助，我才能充實的度過了三年的學(xué)習(xí)生活。

第四篇：報廢汽車典型塑料零部件回收利用技術(shù)現(xiàn)狀

報廢汽車典型塑料零部件回收利用技術(shù)現(xiàn)狀

汽車中的塑料零部件，已經(jīng)從普通裝飾件發(fā)展到結(jié)構(gòu)件、功能件，所用的材料也從普通塑料擴展到強度更高、沖擊性更好的復(fù)合材料或塑料合金。主要的塑料零部件有保險杠、散熱格柵、照明燈、儀表板(含副儀表板)、座椅、車門內(nèi)板、頂棚、雜物箱、燃油箱等。近年來，我國轎車產(chǎn)銷量大幅增加。從圖1中可以明顯看出，近兩年我國轎車消費量呈階梯式快速上升。在銷量的不斷攀升的同時，越來越多的汽車進入報廢階段。如按每輛汽車平均耗用塑料60kg計，年均近500萬輛報廢汽車產(chǎn)生廢舊塑料高達30萬t。這些廢舊塑料如得不到妥善處理，將會污染我們賴以生存的自然環(huán)境，對人們健康造成嚴重的威脅。本文分別介紹汽車主要內(nèi)外塑料零部件的國內(nèi)外回收利用技術(shù)狀況。

國內(nèi)外乘用車典型外飾件再利用技術(shù)及專利現(xiàn)狀

乘用車典型外飾件主要有保險杠、燃油箱、散熱器格柵及車燈等。其主要成分及回收利用的特點如表1所示。

1.保險杠

圖2為典型的保險杠回收工藝流程圖。國內(nèi)廢舊汽車保險杠一般采用熔融法進行再利用，先使用化學(xué)溶劑浸泡脫除表面的漆膜，然后采用簡單或復(fù)合再生法加工制作外觀、性能要求不高的塑料制品。該法除漆效果及處理能力都比較低，產(chǎn)生的廢液對環(huán)境危害較大。一些企業(yè)采用熱解法進行回收利用,將回收的保險杠用于熱解煉制燃油或燃氣，但是其熱解后的殘余產(chǎn)物難以處置，易產(chǎn)生二次污染。此外，部分企業(yè)在回收的過程中加入少量化學(xué)藥品改性他用。

國外汽車保險杠回收利用過程中，除了采用化學(xué)法以外，更多采用物理法。根據(jù)塑料的透光性、密度或溶解性的差異，實現(xiàn)不同材料分。日本東京都立大學(xué)采用密度法，對水槽內(nèi)塑料片施以強磁場，根據(jù)塑料帶磁性能及浮沉深度不同而分離不同保險杠材料。高效去除表面涂膜是保險杠再利用的技術(shù)難點，國外的一些機構(gòu)正在從事相關(guān)研究。韓國現(xiàn)代汽車公司采用水射流沖擊的方式去除保險桿表面的漆膜。日本Tatsuda N等在用高壓水脫除漆膜后，采用雙螺桿活性擠出機獲得可滿足制造新保險杠要求的塑料。日本SINTOKOGIO公司將保險杠粉碎至0.8mm左右，然后高速噴丸沖擊塑料表面，將涂漆剝落，然后清洗回收。Yamamoto等人采用差速輥筒法去除塑料涂層回收塑料。

2.燃油箱

目前，國內(nèi)報廢燃油箱的回收利用主要有能量回收和熱解兩種方法。能量回收法是指將廢舊燃油箱與煤混合后在水泥窯中焚燒生熱，利用其產(chǎn)生的熱量。熱解法是指通過預(yù)處理、熱裂、高溫分解、冷卻回收等流程處理報廢塑料，獲得熱解燃油及燃氣。這兩種方法回收利用率較低，且回收過程中易產(chǎn)生二次污染。

近年來，國外出現(xiàn)了多種新的燃油箱回收再利用技術(shù)。美國J.M.YERNAUX等建立了一套報廢燃油箱回收系統(tǒng)，回收的HDPE材料性能良好，可用于燃油箱再生產(chǎn)。美國Brooks等采用蒸汽爆破法回收HDPE燃油箱，將報廢塑料燃油箱和木材一起轉(zhuǎn)化成一種混合纖維。日本的ITOM等通過熱分解，催化反應(yīng)及蒸餾等一系列過程回收報廢燃油箱等塑料作為石油工業(yè)的原料。德國BASF公司采用蒸餾法去除油箱表層易爆物質(zhì)和油污，通過延長加熱時間防止油箱塑料物性的劣化。

3.散熱器格柵和車燈

散熱器格柵和車燈的主要材料是ABS和PMMA，其回收技術(shù)的難點的是去除格柵表面的油漆，以及格柵和燈具中的金屬、玻璃等雜質(zhì)。

國內(nèi)目前尚未報道專門針對散熱器格柵和車燈的回收利用技術(shù)。除了焚燒及直接填埋處理外，大多用于生產(chǎn)低級的塑料產(chǎn)品或改性后他用，例如，將報廢PMMA清洗、干燥、粉碎，然后加入到適量的丙酮溶液(CH2COCH2)中，可作于粘結(jié)玻璃、陶瓷、石材等的粘結(jié)材料。國外對上述兩者的回收研究亦較為深入。荷蘭Foma Engineering公司開發(fā)了可用于PMMA和ABS分離的離心分離系統(tǒng)，利用該分離系統(tǒng)可以獲得精細分離的塑料，為生產(chǎn)高附加值的制品創(chuàng)造了條件。比利時K.Smolders等通過采用流化床進行熱分解的方法將PMMA分解成MMA，使其回收率達到90%~98%。韓國的GARAMTECH公司將回收的報廢車燈整體粉碎后，去除金屬成分同ABS新原料混合后用于制造新的燈殼。

國內(nèi)外乘用車典型內(nèi)飾件再利用技術(shù)及專利現(xiàn)狀

乘用車典型內(nèi)飾件主要有儀表板、座椅、車門內(nèi)板、頂棚及雜物箱等。其主要成分及回收利用的特點如表2所示。

1.儀表板

目前大多數(shù)的軟質(zhì)汽車儀表板由PVC外殼、反應(yīng)注射PU泡沫和ABS/PC基體三部分構(gòu)成。它是汽車上的重要功能件與裝飾件，其組分及形狀復(fù)雜，難以回收利用。國內(nèi)多采用同燃油箱類似的回收方法，即能量回收和熱解兩種方法。國外相應(yīng)的研究較多。Toshino等開發(fā)一套PP類儀表板回收再利用的技術(shù)，將廢舊的PP儀表板粉碎，添加由70％~92％的石蠟聚合物和8％~30％的無機填料組成的混合物，之后加熱熔融和捏煉，生產(chǎn)出PP占45％~65％、乙烯橡膠占10％~20％、無機填料占20％~40％的樹脂合成物，將該樹脂合成物用作生產(chǎn)新儀表板的基體。G.Ragosta等開發(fā)了一套針對具有多層結(jié)構(gòu)的聚烴烯類儀表板回收再利用技術(shù)。該技術(shù)在再生過程中添加一種乙烯-丙烯共聚物和PP新料，使再生塑料的性能得到顯著提高，可用于生產(chǎn)新的儀表板或相似的塑料部件。Botsch,M.利用風(fēng)選和電選分離由ABS/PC、PU和PVC構(gòu)成的儀表板，先把儀表板粉碎用風(fēng)選分離出PU泡沫，然后用電選分離出ABS/PC和PVC。

2.座椅

座椅使用的塑料材料主要有表皮、骨架和緩沖墊。表皮材料一般是聚氯乙烯(PVC)人造革、各種化纖紡織品、真皮和人工皮等，緩沖材料為模壓發(fā)泡的軟質(zhì)高彈性聚氨酯(PU)材料，骨架多為熱塑性玻纖增強聚丙烯(GMT)材料。座椅的緩沖材料PU泡沫回收后可用于生產(chǎn)地毯襯墊等減振降噪部件。Sims等開發(fā)了一套新的回收方法，其方法是將顆粒化的廢舊PU泡沫與泡沫膠布板物混合，添加MDI預(yù)聚物，生產(chǎn)新的泡沫塑料。Stefano Andreolli等人提出了廢舊汽車座椅PU兩種回收模式：閉環(huán)回收和開環(huán)回收。開發(fā)出的廢舊汽車座椅PU回收工藝路線(見圖3)，同時分析了回收各個階段的費用和成品的價值，顯示出廢舊汽車座椅PU回收具有很高的經(jīng)濟價值。

3.車門內(nèi)板 汽車車門內(nèi)板材料一般由三層結(jié)構(gòu)組成：表皮主要是TPO和PVC，中間層是PU泡沫或者PP泡沫，骨架一般為ABS和增強PP等。目前，國內(nèi)外對車門內(nèi)板材料回收利用研究的很少。陳銘教授領(lǐng)導(dǎo)的上海交通大學(xué)綠色設(shè)計小組正在研究用機械的方法回收車門內(nèi)飾材料。部分汽車車門內(nèi)板有織物，粉碎后先把織物篩選掉，然后分別用浮選、多次靜電分選，得到單一成分的PP、PVC、ABS和TPO塑料。

4.頂棚

頂棚是汽車內(nèi)飾件中大型及顯著的裝飾件之一。其主要是由PU、PP、ABS/PVC等多層不同材料復(fù)合粘接壓制而成。由于頂棚材料成分復(fù)雜，且各層之間難以分離，目前國內(nèi)外尚沒有專門的回收利用技術(shù)，大多混同其他回收采用熱解回收的方式制取燃料或燃氣。

5.雜物箱及地墊等的回收利用

目前大多數(shù)轎車及中小旅行車的雜物箱材料多為PP，回收過程相對簡單。國內(nèi)外在回收的過程中，經(jīng)過簡單的清洗后同其他PP材料混合回收利用或是直接采用熱解法制取化工原料、燃油和燃氣等。

雜物箱墊和汽車地墊材料多為橡膠或發(fā)泡軟質(zhì)PVC。橡膠材料回收方法比較成熟，這里不做敘述。對于發(fā)泡軟質(zhì)PVC材料，由于其密度小、質(zhì)量輕，一般不做單獨處理，混同其他難處理塑料材料采用熱解法制取化工原料或燃燒法回收能量。

我國報廢汽車典型塑料部件回收系統(tǒng)現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

歐洲、美國、日本等發(fā)達國家在報廢汽車塑料回收利用方面制定了比較完善的法律法規(guī)，建立起了較為有效的社會回收與再利用系統(tǒng)。我國報廢汽車塑料的回收利用行業(yè)相關(guān)的法律法規(guī)還不健全，尚未建立完善的社會回收系統(tǒng)。導(dǎo)致報廢汽車典型塑料零部件回收行業(yè)發(fā)展滯緩的原因有很多，其根本原因有以下三方面：

1.相關(guān)機構(gòu)及民眾的報廢汽車回收利用意識較為落后。

2.是我國的報廢汽車回收過程中信息流通不暢，導(dǎo)致管理、監(jiān)督不力。

3.相應(yīng)的回收技術(shù)落后，回收成本高，企業(yè)不愿從事典型塑料零部件的回收工作。

因此，要想實現(xiàn)我國報廢汽車回收系統(tǒng)的良好運行，要從以下幾方面入手：

第一、建立完善的法律、法規(guī)體系。政府要從宏觀上規(guī)范廢舊汽車回收再利用過程，為其提供發(fā)展的方向，以保證回收體系健康順利的成長。

第二、要保證廢舊汽車車流信息有效、高效。信息是建立廢舊汽車逆向物流網(wǎng)絡(luò)規(guī)范、有序和暢通的必要條件。

第三、國家應(yīng)加大對報廢汽車回收利用新技術(shù)的扶持力度，保證有先進、可靠、環(huán)保及清潔的回收技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)過程中。

報廢汽車典型塑料零部件回收利用技術(shù)的發(fā)展，不僅可促進汽車再制造業(yè)的發(fā)展，同時是解決廢舊汽車塑料帶來的社會公害問題的重要途徑，符合國家循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展要求。因此，應(yīng)從綠色經(jīng)濟及可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，研究報廢汽車典型塑料零部件的回收利用技術(shù)，對節(jié)約資源和保護環(huán)境，推動社會、經(jīng)濟、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

第五篇：再生混凝土利用現(xiàn)狀研究論文

摘要：隨著城市化進程的加快，社會對混凝土的需求量迅速增加。作為混凝土重要原材料的粗細骨料出現(xiàn)了明顯不足，因此將數(shù)量龐大的廢舊混凝土進行合理的回收利用，這樣既解決了天然原生粗細骨料缺少的問題，又節(jié)省了廢舊混凝土處理費用，并有利于環(huán)境保護，對獲得良好的社會經(jīng)濟效益起到了不可低估的作用。

關(guān)鍵詞：再生混凝土 粗細骨料 經(jīng)濟效益

進入21世紀以來，隨著城市化進程的不斷加快，作為城市化最主要的物質(zhì)基礎(chǔ)——混凝土的需求量也在迅速增加。目前，全世界混凝土的年生產(chǎn)量約28×108m3，中國混凝土的年產(chǎn)量占世界總量的45%，已達13×108～14×108m3。在這些混凝土原材料中，粗細骨料約占混凝土總量的四分之三。據(jù)此推算：全世界每年需要粗細骨料約21×108m3，而我國建筑行業(yè)正在蓬勃地發(fā)展，對于粗細骨料的需求量很大，我國對粗細骨料的需求約占全世界需求量的一半，而且隨著發(fā)展，將來還將越來越多。對于這么大的消耗量，這個地球的天然原生粗細骨料將殆盡，因此從資源合理開發(fā)使用及可持續(xù)發(fā)展的角度，尋求原生集料的替代品非常重要。

與混凝土粗細骨料的巨大需求量相對應(yīng)是數(shù)量龐大的廢舊混凝土。世界上每年拆除的廢舊混凝土、新建建筑產(chǎn)生的廢棄混凝土以及混凝土工廠、預(yù)制構(gòu)件廠的廢舊混凝土的數(shù)量是驚人的。2006年年4月在廈門召開的“建筑垃圾綜合利用與新技術(shù)推廣研討交流會”上有最新資料顯示我國每年因拆出建筑產(chǎn)生的固體廢棄物2億噸以上，新建建筑產(chǎn)生的固體廢棄物大約1億噸，兩項合計約3億噸。然而，對于這些廢舊混凝土的處理方法目前顯然不多，傳統(tǒng)的處理方法主要是運往郊外露天堆放或填埋。這種方法產(chǎn)生的巨大處理費用和由此引發(fā)的環(huán)境問題十分突出。廢棄混凝土中含有大量的砂石骨料，如果能將它們合理地回收利用，生產(chǎn)再生混凝土用到新的建筑物上，不僅能降低成本，節(jié)省天然資源，緩解骨料供求矛盾，還能減輕廢棄混凝土對環(huán)境的污染，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要組成部分。因此，如何充分、高效、經(jīng)濟的利用建筑垃圾，特別是廢棄混凝土已經(jīng)成為許多國家共同研究的一個課題。

再生骨料是將廢棄混凝土經(jīng)過破碎、清洗、分級和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土，稱為再生骨料混凝土，簡稱再生混凝土。再生骨料按尺寸大小可分為再生粗骨料、再生細骨料；按來源可分為道路再生骨料、建筑再生骨料；按用途可分為混凝土再生骨料、砂漿再生骨料、砌塊再生骨料。通過再生骨料混凝土技術(shù)可實現(xiàn)對廢棄混凝土的再加工，使其恢復(fù)原有的性能，形成新的建材產(chǎn)品，從而既能使有限的資源得以再利用，又解決了部分環(huán)保問題。這是發(fā)展綠色混凝土，實現(xiàn)建筑資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要措施之一，為將來子孫后代留下寶貴的財富。

一、發(fā)達資本主義國家對再生混凝土的利用現(xiàn)狀

美國、日本和歐洲等發(fā)達國家對廢棄混凝土的再利用研究得較早，第二次世界大戰(zhàn)后，德國、日本等國對廢棄混凝土進行了開發(fā)研究和再生利用，已經(jīng)召開過三次有關(guān)廢混凝土再利用的專題國際會議，提出混凝土必須綠色化?；炷恋睦靡殉蔀榘l(fā)達國家所共同研究的課題，有些國家還采用立法形式來保證專項研究和應(yīng)用的發(fā)展。一些發(fā)達國家已經(jīng)大量運用到實際工程中。

（一）日本

日本由于國土面積小，資源相對匱乏，因此將建筑垃圾視為建筑副產(chǎn)品，日本非常重視將廢棄混凝土作為可再生資源而重新開發(fā)利用。早在1977年日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范》，并相繼在各地建立了以處理混凝土廢棄物為主的再生加工廠，并制定了多項法規(guī)來保證再生混凝土的發(fā)展。此外，日本還對再生混凝土的吸水性、強度、配合比、收縮、耐凍性等進行了系統(tǒng)的研究。

（二）美國

美國政府制定的《超基金法》給再生混凝土的發(fā)展提供了法律保障。美國除鼓勵應(yīng)用再生混凝土外，還對其性能進行了研究。如根據(jù)密歇根州的兩條用再生混凝土鋪筑的公路進行了再生骨料混凝土干縮性能的試驗研究，試驗表明再生骨料混凝土的收縮率大于天然骨料混凝土。美國的公司采用微波技術(shù)，做出回收的再生瀝青混凝土路面，其質(zhì)量與新拌瀝青混凝土路面料相同，而成本降低了1/3，同時節(jié)約了垃圾清運和處理等費用，大大減輕了城市的環(huán)境污染。

（三）歐洲各國

歐洲國家如德國目前將再生混凝土主要用于公路路面。德國鋼筋委員會1998年8月提出“在混凝土中采用再生骨料的應(yīng)用指南”，要求采用再生骨料配制的混凝土必須完全符合天然骨料混凝土的國家標準；奧地利的有關(guān)試驗表明，采用50%的再生骨料配制的混凝土，其強度值可達到奧地利標準，而且發(fā)現(xiàn)再生骨料混凝土的彈性模量降低；法國還利用碎混凝土和碎磚塊生產(chǎn)了磚石混凝土砌塊，所獲得的混凝土砌塊已被測定，符合與磚石混凝土材料有關(guān)的標準。

二、我國對再生混凝土的利用現(xiàn)狀

中國雖然在短期內(nèi)混凝土的原材料危機不會突現(xiàn)，但是將來我國肯定也會面對原材料短缺的問題，而且我國建筑業(yè)的發(fā)展遠遠超過一些發(fā)達國家，同時對再生混凝土的開（轉(zhuǎn)上頁）（接下頁）發(fā)研究晚于工業(yè)發(fā)達國家，因此我國政府也鼓勵廢棄物的研究和應(yīng)用，同時國內(nèi)的一些專家學(xué)者在這方面進行已加緊對再生混凝土的研究利用進行立項研究。像上海市建筑構(gòu)件制品公司利用建筑工地爆破拆除的基坑支護等廢棄混凝土制作混凝土空心砌塊，其產(chǎn)品各項技術(shù)指標完全符合上海的混凝土小型空心砌塊工程規(guī)范。將廢棄混凝土破碎或粉碎后的碎塊用作新拌混凝土的骨料，在一些改建或重建工程項目中也有所應(yīng)用。

我國再生混凝土不僅運用到建筑業(yè)，而且很多再生混凝土運用在在交通行業(yè)中，當混凝土道路的混凝土路面到達其使用年限，或者重物碾壓等原因破損，則需要修補或者重建時，現(xiàn)在的一般做法是破除并廢棄舊的水泥混凝土面層，修補基層后，重新進行鋪筑。目前，在我國水泥混凝土路面再生技術(shù)中主要應(yīng)用的是現(xiàn)場再生技術(shù)，即破碎或粉碎現(xiàn)有路面，然后將破碎或粉碎后的路面用作新路面結(jié)構(gòu)中的基層或底基層，這一種做法在我國公路養(yǎng)護維修中普遍采用。例如，合肥至南京的高速公路采用再生混凝土骨料作為新拌混凝土的集料來澆注混凝土路面。合肥至南京的高速公路，路面為水泥混凝土，于1991年建成通車，隨著交通量的增長、使用年限的增加，路面出現(xiàn)了不同類型的病害，每年路面維修工程量很大，每年維修產(chǎn)生大量的舊混凝土。為此，在養(yǎng)護維修過程中，根據(jù)高速公路快速通行的特點，采用再生混凝土骨料，并加入早強劑，達到快速通行的目的。施工前測試了再生混凝土骨料的表觀密度、吸水率、壓碎值、堅固性和沖擊值，并且充分注意了集料的最大粒徑和級配。用再生混凝土骨料代替天然集料，再生混凝土骨料的利用率可以達到80%，每年還可以節(jié)約大量骨料的運輸費用。同時，節(jié)省了廢棄的混凝土占用的土地費用。這樣既節(jié)省了大量的養(yǎng)護資金，又有利于環(huán)境保護，獲得了良好的社會經(jīng)濟效益。

總體而言，雖然再生集料的部分性能不如天然集料，利用再生集料研制和生產(chǎn)的混凝土構(gòu)件性能也比天然集料的差。但若通過摻加外加劑，則可以大大改善再生混凝土的性能，只要選擇合適的外加劑，再生混凝土的利用就可以十分廣泛，而且利用廢棄混凝土做集料來生產(chǎn)再生混凝土，對資源循環(huán)利用、凈化環(huán)境、造福子孫后代具有重要意義。因此，這就需要政府加強宣傳力度，出臺一些強制措施限制廢棄混凝土的排放，建立相應(yīng)的廢棄物加工廠。同時，政府應(yīng)當在財力和政策上予以支持，并制定有關(guān)再生混凝土的行業(yè)標準，推動再生混凝土這一新型建筑材料的發(fā)展，促進中國經(jīng)濟的發(fā)展。

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