Plástico degradable
El plástico degradable se refiere a una clase de plásticos cuyos productos pueden cumplir los requisitos de uso, el rendimiento no cambia durante el período de almacenamiento y, después del uso, puede degradarse en sustancias ecológicas en condiciones ambientales naturales. Por lo tanto, también se llama plástico ambientalmente degradable.
Hay muchos tipos nuevos de plásticos: plásticos fotodegradables, plásticos biodegradables, plásticos ligeros, oxidativos y biodegradables, plásticos biodegradables a base de dióxido de carbono y plásticos termoplásticos degradables con resina de almidón.
Tabla de contenido
1 concepto
2 Principio de degradación
3 Tendencia de desarrollo
4 clasificación de plástico
5 usos principales
6 Estado de la investigación
▪ Ampliamente utilizado
▪ higiene ambiental
▪ reacción bioquímica
▪ Peligros plásticos no degradables.
▪ Desarrollo de plásticos degradables.
▪ La perspectiva de plásticos degradables.
▪ desarrollo sostenible
7 nuevos plásticos
8 Análisis de ventajas
9 Criterios de evaluación
Editor de conceptos
La degradación del polímero se refiere al proceso de roturas de la cadena macromolecular polimerizada causadas por factores químicos y físicos. El proceso de degradación de los polímeros expuestos a las condiciones ambientales de oxígeno, agua, radiación, productos químicos, contaminantes, fuerzas mecánicas, insectos y otros microorganismos, así como microorganismos, se denomina degradación ambiental. degradación
El peso molecular del polímero se reduce, y las propiedades físicas del material polimérico se reducen hasta que se pierde la usabilidad del material polimérico. Este fenómeno también se llama degradación por envejecimiento del material polimérico.
La degradación por envejecimiento de un polímero está directamente relacionada con la estabilidad del polímero. La degradación por envejecimiento de los polímeros acorta la vida útil de los plásticos. Por esta razón, desde la llegada de los plásticos, los científicos se han comprometido a la investigación del antienvejecimiento, es decir, la estabilización de dichos materiales, para obtener materiales poliméricos altamente estables, y los científicos en varios países también están utilizando el envejecimiento del polímero. comportamiento de degradación Carrera para desarrollar plásticos ambientalmente degradables.
Los principales campos de aplicación del plástico degradable son: película de mantillo agrícola, varias bolsas de embalaje de plástico, bolsas de basura, bolsas de compras en centros comerciales y vajillas desechables.
Principio de degradación
El proceso de degradación de los plásticos ambientalmente degradables implica principalmente biodegradación, fotodegradación y degradación química. Estos tres procesos principales de degradación tienen sinergia, sinergia y coherencia. Por ejemplo, la fotodegradación y la degradación del óxido a menudo ocurren simultáneamente y se promueven mutuamente; Es más probable que ocurra la biodegradación después del proceso de fotodegradación.
Editor de tendencias de desarrollo
En 1997, el mercado mundial de plásticos degradables se estima en alrededor de 20 millones de libras con ventas de $ 23 millones; se espera que crezca un 35% en 2004. Los plásticos degradables que se encuentran en los mercados de EE. UU. y Japón incluyen poliésteres biodegradables como ácido poliláctico, PET biodegradable, succinato / caproato de polibuteno, polihidroxibutirato / valerato, succinato de polivinilo, aminas de poliéster y policaprolactonas / mezclas; almidón y sus mezclas; y otros plásticos con aditivos que mejoran la capacidad de degradación. El aumento se debe a un aumento en el uso de plásticos ecológicos, y otra razón es reducir los costos de producción. Al expandir la producción y la escala económica, los fabricantes han reducido sus precios. Sin embargo, debido al alto costo de las resinas degradables y los diversos plásticos que han ocupado firmemente sus mercados, es un obstáculo para que los plásticos biodegradables ingresen al mercado. Sus tendencias de desarrollo son las siguientes:
1. Según los diferentes usos y condiciones ambientales, profundizar aún más la investigación y, a través de la investigación del diseño molecular, mejorar las fórmulas y desarrollar plásticos degradables ambientalmente y oportunos y controlables se han convertido en temas clave de investigación en muchos países.
2. Investigue activamente y desarrolle fotosensibilizadores, oxidantes, inductores biológicos, promotores de degradación, estabilizadores, etc. de alta eficiencia y de bajo costo para mejorar aún más la capacidad de control a tiempo, la degradación rápida y la degradación completa después del uso.
3. Acelere el desarrollo de plásticos biodegradables o plásticos comunes con almidón, celulosa o tecnología de mezcla o aleación de relleno de materiales inorgánicos, y los plásticos totalmente biodegradables y la tecnología de revestimiento y laminación de materiales naturales son puntos calientes.
4. Los plásticos hidrolizables y los plásticos comestibles han atraído la atención mundial debido a sus funciones y usos especiales, y se han convertido en otro punto caliente para materiales ecológicos.
5. Para acelerar el desarrollo de plásticos degradables, varios países están trabajando para acelerar la investigación y establecer una definición unificada, un mecanismo de degradación, un método de evaluación y un estándar de plásticos degradables.
6. Explore y cultive cepas que puedan degradar los plásticos comunes, de modo que los plásticos comunes ampliamente utilizados sean fácilmente degradables para cumplir con los requisitos de protección ambiental. Al mismo tiempo, se presta gran atención al cultivo de plantas biológicas que pueden producir poliéster para reducir el costo de los plásticos biodegradables, lo que conduce a la popularización y aplicación. degradación
Clasificación de plástico
Los plásticos ambientalmente degradables son un nuevo tipo de plástico. El desarrollo de plásticos ambientalmente degradables comenzó en la década de 1970. En ese momento, los plásticos fotodegradables se desarrollaron principalmente para resolver el problema de la contaminación ambiental causada por los desechos plásticos, especialmente los productos de embalaje de plástico desechables. En la década de 1980, el desarrollo y la investigación se convirtieron en plásticos biodegradables. Además, se utilizaron plásticos biodegradables producidos a partir de recursos renovables, como almidón vegetal y celulosa, y quitina animal, en lugar de petróleo. Además, también se han desarrollado plásticos biodegradables producidos por fermentación microbiana. Una clase de plásticos médicos biodegradables, como el ácido poliláctico, que ya se ha utilizado clínicamente, también ha llamado la atención de las personas. Se espera que pueda usarse para resolver los problemas de contaminación ambiental de los plásticos. Sin embargo, si tales plásticos se clasifican como plásticos degradables para el medio ambiente o no. Con opiniones diferentes, la opinión de la Sociedad Japonesa de Plásticos Degradables no considera que se clasifique como plásticos degradables para el medio ambiente. Sin embargo, desde la perspectiva de que los plásticos degradables sean un nuevo tipo de plástico, también se pueden incluir plásticos biodegradables. Puede ser útil clasificar los plásticos degradables en plásticos degradables ambientales (naturales) y plásticos biodegradables a partir de sus usos. Este último se ha utilizado médicamente para suturas quirúrgicas, huesos artificiales, etc. El desarrollo y la investigación de los plásticos degradables de China están básicamente sincronizados con el mundo. Sin embargo, la investigación y el desarrollo de plásticos degradables en China comenzaron con el acolchado agrícola. China es un gran país agrícola, y el consumo de mantillo ocupa el primer lugar en el mundo. Para resolver el daño causado por la película de mantillo residual acumulada en las tierras agrícolas para el desarrollo de las raíces de las plantas y afectar el rendimiento del cultivo, así como el problema de la película residual que obstaculiza la mecanización agrícola, comenzó el desarrollo de la película de mantillo de plástico fotodegradable. Alrededor de 1990, aparecieron plásticos biodegradables llenos de almidón en plásticos en general. Al mismo tiempo, sobre la base de plásticos fotodegradables, el desarrollo de película de acolchado con funciones de fotodegradación y biodegradación llenas de almidón. Se están desarrollando varios tipos de películas de mantillo degradables y todavía están en la etapa de demostración y popularización de la aplicación. Con la mejora de los niveles de vida del pueblo chino, la contaminación ambiental causada por los productos de envases de plástico desechables se ha vuelto cada vez más grave. Por esta razón, también se están desarrollando activamente productos de plástico degradables, como bolsas de basura y bolsas de compras, para envases, principalmente envases desechables. , Caja de almuerzo, etc.
Uso principal editar
El uso de plásticos degradables tiene principalmente dos campos: uno es el campo que solía usar plásticos ordinarios. En estas áreas, es difícil recolectar los productos de plástico después de su uso o consumo para causar daños al medio ambiente, como la película de mantillo agrícola y los envases de plástico desechables, y el segundo es el campo de reemplazar otros materiales con plástico. El uso de plásticos degradables en estas áreas puede aportar conveniencia, como picos de campos de golf y materiales de fijación de plántulas de plantaciones de bosques tropicales. Aplicaciones específicas en:
1. Agricultura, silvicultura y pesca, película de acolchado, material de retención de agua, cuenco de plántulas, semillero, red de cable, pesticida y material de liberación lenta de fertilizantes agrícolas.
2. Industria del embalaje, bolsas de compras, bolsas de basura, bolsas de compost, loncheras desechables, tazones de fideos instantáneos, materiales de embalaje acolchados.
3. Artículos deportivos, picos de golf y camisetas.
4. Productos de higiene, productos de higiene femenina, pañales para bebés, colchones médicos, maquinillas de afeitar desechables.
5. Materiales médicos, vendajes, clips, hisopos de algodón, guantes, materiales de liberación de drogas, suturas quirúrgicas y materiales de fijación de fracturas.
Editor de estado de investigación
Amplia gama de aplicaciones
Los materiales poliméricos sintéticos se han utilizado ampliamente en diversos campos. Sin embargo, los residuos plásticos usados se han convertido en un peligro público y ambiental. Algunos países desarrollados han formulado regulaciones que restringen o prohíben el uso de plásticos no degradables en ciertos lugares y requieren el uso de plásticos degradables. Por esta razón, los gobiernos de varios países y la industria del plástico, al tiempo que establecen medidas efectivas para la eliminación y el reciclaje de residuos plásticos, otorgan gran importancia a la investigación y el desarrollo de plásticos degradables. Con la coordinación y el apoyo del gobierno, los plásticos degradables se han convertido en una investigación en la industria internacional del plástico. punto caliente
Higiene ambiental
El plástico degradable generalmente se considera un plástico que puede descomponerse en sustancias de bajo peso molecular por la luz solar o microorganismos en el suelo. Además de ser degradable, también debe tener propiedades que sean fáciles de procesar y cumplan con los requisitos de uso. El efecto nocivo de la luz solar sobre los materiales poliméricos es el efecto combinado de la luz ultravioleta y el oxígeno, por lo que se denomina degradación fotooxidativa. Tomando las poliolefinas como ejemplo, la fotooxidación a menudo provoca la escisión o reticulación de la cadena del polímero, y se acompaña de la formación de algunos grupos funcionales que contienen oxígeno, como cetonas, ácidos carboxílicos, peróxidos y alcoholes. Su degradación proviene principalmente de los residuos de catalizador en el polímero y el inicio de peróxidos y grupos carbonilo introducidos durante el procesamiento.
Reacción bioquímica
El efecto de craqueo del polímero con poca luz proviene principalmente de los efectos de la biofísica, la bioquímica y el moho. Su sensibilidad al polímero depende de la estructura del propio polímero y del entorno que lo rodea, como el agua, la temperatura, el valor de pH y el oxígeno. De acuerdo con el mecanismo de degradación, los plásticos degradables se pueden dividir en plásticos fotodegradables, plásticos biodegradables y plásticos foto / biodegradables.
Peligro plástico no degradable
El plástico está ampliamente desarrollado en muchos campos debido a sus ventajas, tales como peso ligero, alta resistencia, propiedades químicas estables y bajo costo. La industria de los plásticos se ha desarrollado rápidamente, y los plásticos usados no se han eliminado adecuadamente, y los plásticos causan una grave contaminación del medio ambiente natural. Los plásticos no degradables están hechos principalmente de polietileno de baja densidad (LDPE) y polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), seguido de polietileno de alta densidad (HDPE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) y cloruro de polivinilo (PVC) desarrollado. Estos plásticos generalmente se eliminan como residuos sólidos, lo que provoca que se formen contaminantes como la lluvia ácida en el aire, lo que pone en peligro nuestras vidas.
¡Es inevitable estudiar plásticos degradables! La eliminación de desechos sólidos como el plástico contaminará el medio ambiente, lo enterrará profundamente e invadirá la tierra, y quemarlo contaminará el aire. Estas no son las soluciones fundamentales para el problema. La solución fundamental al problema es desarrollar plásticos degradables para reemplazar los plásticos no degradables.
Desarrollo de plásticos degradables.
Plástico degradable es un término colectivo para plástico fotodegradable y plástico biodegradable. Los países desarrollados comenzaron la investigación sobre plásticos fotodegradables en la década de 1970, y sus conceptos son relativamente maduros. Biodegradable comenzó a mediados de la década de 1980, se desarrolló rápidamente y ya tiene sus productos industriales.
En China, la investigación sobre plásticos fotodegradables comenzó en la década de 1980, y la investigación sobre plásticos biodegradables solo ha comenzado en los últimos años. Ha habido docenas de unidades involucradas en este proyecto en China, pero la aplicación no es grande y la promoción debería comenzar. Los plásticos degradables de China se concentran principalmente en productos llenos de almidón cuyos productos han alcanzado el mismo nivel que los productos extranjeros, pero todavía hay cierta distancia de la producción industrial.
La perspectiva de los plásticos degradables.
Los primeros plásticos degradables se desarrollaron para proteger el medio ambiente. Tiene gran significado Las excelentes propiedades de los plásticos degradables son evidentes y tienen amplias perspectivas de desarrollo. La investigación, el desarrollo y la producción de masterbatches de plástico degradable tienen un gran efecto de promoción en el desarrollo y promoción de plásticos degradables. Debido a que el masterbatch de plástico degradable se mezcla con el polímero correspondiente para producir plástico degradable, no hay necesidad de cambiar el proceso original de moldeo de plástico. Tiene una amplia gama de practicabilidad.
desarrollo sostenible
La investigación sobre plásticos degradables está adaptada exactamente a la estrategia de desarrollo sostenible de China y puede adaptarse al desarrollo de la sociedad. El uso de materiales poliméricos para métodos químicos y biológicos para sintetizar plásticos ligeros / biodegradables es nuestra principal dirección de investigación y desarrollo. Podemos usar estos métodos de síntesis de polímeros para sintetizar el material que necesitamos plástico degradable.
Nuevo editor plástico
Plástico fotodegradable
Se refiere a un material que las cadenas de polímeros se descomponen en orden bajo la influencia de los rayos ultravioleta. La mayoría de los polímeros no absorben la luz con una longitud de onda superior a 285NM. Sin embargo, si se agregan grupos fotosensibles al polímero o se agregan aditivos químicos con efectos fotosensibles, el proceso de fotooxidación puede acelerarse, causando una degradación rápida. De acuerdo con el principio de diseño y el método de fabricación de moléculas poliméricas fotodegradables, se puede dividir en plásticos fotodegradables sintéticos y plásticos fotodegradables aditivos.
El plástico copolímero fotodegradable fue inventado por DuPont de los Estados Unidos, copolimerizado por polietileno (PE) y monóxido de carbono, es decir, copolímero E-CO, o copolimerizado por polietileno y cobre vinílico, es decir, copolímero GUILLET. Para mejorar la degradación del plástico PE. Al cambiar el contenido de grupos carbonilo en PE, el período de degradación de este plástico se puede controlar alrededor de 60 ~ 600 días. Más tarde, se desarrollaron copolímeros que contienen carbonilo tales como poliestireno (PS), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo y poliamida (PA). En algunos países desarrollados de los países occidentales, la película fotodegradable de PE se ha utilizado como película de mantillo, bolsas de comida y bolsas de basura, y la película degradable de PP también se usa en el envasado de alimentos y la producción de cigarrillos.
El tipo de aditivo plástico fotodegradable es agregar una pequeña cantidad de fotoiniciador y otros aditivos al polímero. Los fotoiniciadores o fotosensibilizadores típicos son cetonas aromáticas, aminas aromáticas, acetilacetonato de hierro y 2-hidroxi-4 metilfenetil cetooxime, estearato de hierro, etc. Es factible agregar estos fotosensibilizadores a polímeros como PE, PP, PVC y PS.
En los últimos años, el Instituto Changchun de Química Aplicada de la Academia de Ciencias de China ha completado la investigación sobre polietileno fotodegradable hecho de casas de derivados de alquil ferroceno de cadena larga y la investigación exitosa de películas plásticas de PE fotodegradables que usan compuestos de hierro como fotosensibilizadores. Película de PE fotodegradable con metal como fotosensibilizador desarrollado por Dalian Plastics Research Institute.
Plástico biodegradable
Desde la perspectiva del proceso de biodegradación, se divide en dos categorías: plásticos totalmente biodegradables y biodegradables; Desde la perspectiva de los métodos de preparación, se puede dividir en cuatro tipos: síntesis de biofermentación, síntesis química y el uso de macromoléculas o minerales naturales de animales y plantas.
Los plásticos completamente biodegradables se degradan fácilmente durante la síntesis química utilizando poliésteres alifáticos, alcohol polivinílico (PVA) y polietilenglicoles. Los plásticos biodegradables se investigan y desarrollan utilizando las propiedades fácilmente biodegradables de estos polímeros. Entre ellos, la investigación sobre poliésteres alifáticos es sobresaliente. Entre los muchos poliésteres alifáticos, la policaprolactona (PCL) se usa ampliamente. Es un poliéster cristalino termoplástico que puede ser hidrolizado por lipasa en moléculas pequeñas y luego asimilado por microorganismos. La compañía UCC en los Estados Unidos se ha producido en masa y se ha utilizado en productos quirúrgicos, membranas mucosas, agentes de liberación y otros productos. Después de mezclar PCL y PHB, también se pueden preparar plásticos biodegradables. El poliéster alifático y el nylon experimentan una reacción de intercambio de aminas para sintetizar un copolímero de poliacrilamida (CPAE). CPAE es un nuevo tipo de plástico biodegradable.
En la síntesis de polímeros naturales de plantas y animales, la celulosa, el almidón, etc. de las plantas, el quitosano, la glucosamina, el pegamento animal y las algas de la vida marina se pueden usar para hacer un valioso plástico biodegradable.
Los métodos químicos y la tecnología de mezcla de polímeros naturales también se pueden utilizar para sintetizar plásticos degradables. Las variedades principales son PHB / PCL, almidón gelatinizado / PCL y otros productos. Su característica principal es que pueden degradarse por completo y, al mismo tiempo, su resistencia al calor, resistencia al agua y costo se reducen mediante la mezcla, lo que los convierte en un plástico degradable universal.
Los plásticos biodegradables son plásticos biodegradables incompletos. Se mezclan con sustancias biodegradables en plásticos olefínicos de uso general, lo que hace que los materiales pierdan sus propiedades y formas mecánicas. El compostaje produce los mismos efectos que los plásticos biodegradables. Bajo costo, este método se ha adoptado en el hogar y en el extranjero.
Los plásticos biodegradables de poliéster alifático son plásticos de uso general que son muy delgados y fibrosos y se dispersan uniformemente en poliésteres biodegradables para hacer que los copolímeros sean biodegradables. Plásticos alifáticos universales como PE, PP, PS, P
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