塑料工業是隨石油化工的發展而快速發展起來的,以取材容易,價格低廉,加工方便輕質耐用等優點,廣泛應用於社會的各個領域,給人們生活帶來了極大地方便。但同時,由於大量的廢棄塑料製品難於分解,構成了日益嚴重的「白色汙染」,阻礙了社會的進步和經濟的可持續發展,隨著人類對環境保護的日益重視,處理高分子材料廢棄物這一熱點課題在全球得到普遍關注。所以,製備環境友好的可生物降解塑料來代替傳統塑料,研究和開發可降解塑料成為治理汙染的有效實施方法,可降解塑料也由此成為國內外的熱門研究方向。
1 可降解塑料的定義及分類
可降解塑料是指在生產過程中加入一定量的添加劑(如澱粉、改性澱粉或其它纖維素、光敏劑、生物降解劑等),使得材料穩定性下降,在特定的環境下,通過光或微生物將塑料大分子鏈切斷變成小分子,最終變成水和二氧化碳能消失於自然界的塑料。可降解塑料按照降解機理可以分為光降解塑料、生物降解塑料和光—生物降解塑料三大類。
2 新型可降解塑料及其研究應用
由於生物可降解塑料在高端市場方面的應用主要包括醫療用品、藥物緩釋材料、3D列印用材料等。而PLA、PCL、PHAs等生物可降解塑料具有良好的生物相容性.在合成時可以通過分子設計實現性能的可調控性.因而在高端市場具有發展潛力[2]。
2.1 聚乳酸(PLA)
聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物,是一種已經商品化的生物基可降解塑料,主要原料乳酸是從玉米澱粉中製得,也可以用甜菜或穀物等經過發酵製成,來降低成本,生產聚乳酸的原料豐富且可再生,生產無汙染,產品可以被生物降解。聚乳酸具有良好的生物可溶性,生物可吸收性和好的抗溶劑型,可用多種方式進行加工,如吹膜、擠壓成型等。聚乳酸還具有很好的阻燃性,抑菌性,並且在可降解熱塑性高分子中,PLA有著最好的抗熱性,所以無須特殊的設備和操作工藝,應用常規的加工工藝即可進行熔融紡絲。
2.2 PHAs
PHAs類生物可降解塑料是通過細菌發酵生產而成.可以作為分子內碳源和能源儲備.並成為顆粒體聚集在細胞質內。發酵物主要是葡萄糖一類的碳水化合物。不同的發酵條件可以生產不同類型的PHAs.由於PHAs昂貴的價格和良好的生物相容性.PHAs更多地被用於醫療領域.例如醫用縫線、修復裝置、維修補丁、繃帶、心血管補丁、引導組織修復、關節軟骨修復支架、神經導管、肌腱修復裝置、人造食道及傷口敷料等。
2.3 聚己內酯(PCL)
聚己內酯是一種脂肪族直鏈聚酯,與PLA不同,它是一種商品化的生物基可降解塑料,質地非常柔軟,具有較大的延展性,而且具有優良的生物相容性、記憶性、生物可降解性,廣泛應用於各個領域,尤其是在醫療方面。聚己內酯柔軟,便於加工,性能優良,在醫療領域常用於組織工程支架材料,可以被人體吸收排洩
3 新型可降解塑料的發展展望
綜上所述,隨著人們環保意識的增強,國家可持續政策的實行,可降解塑料的開發與利用刻不容緩,由於可降解塑料應用日益廣泛,在醫療,生產,製造業上都有較大的利用價值,因此大力發展可降解、環境友好型塑料產業,是有效解決「白色汙染」保護環境的有效方法,在石油資源日益匱乏的今天,如何有效利用現有資源、節約有限資源和開拓新興可替代石油類原料,是保證我國經濟可持續發展的重要問題,也是未來塑料產業的發展方向。