生物降解包装材料的技术现状及发展趋势研究

钟长文　黎镇非　邓鸿英　谢淑华　张宏涛

摘 要：目前，包装材料在生产中使用的越来越多，产生了大量的薄膜垃圾，严重影响了生态环境。填埋、焚烧和回收再利用等三种方法是目前废弃包装材料处理的主要方法。无容置疑，回收再利用是最可靠、有效、可持续的方法。但是，复合薄膜行业面对的是大量无法回收再利用的复合薄膜，就算能够回收，其也没有其他用途。如果将其填埋起来，不仅会损害土壤，还会浪费土地。如果焚烧它，会产生大量的有害气体，污染大气。因此，开发合适的可降解包装材料对废弃包装材料的处理是十分必要的。

关键词：生物降解；包装材料；复合薄膜；生态环境

中图分类号：G257.37 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.039

随着我国经济的快速发展，工业和农业方面有了很大的进步。但是，现在工业的废料和农业中的农药、农用地膜等严重污染了生态环境，加快了水资源的污染，导致水土流失严重，土壤质量急剧下降，耕地面积不断减少等很多环境问题。在这种情况下，人们的身体健康就受到了很大的危害，各种疾病的发病率不断上升。因此，相关人员要高度重视生态环境保护方面的内容。

1 生物降解高分子材料的分类

1.1 微生物生产高分子

高分子材料是由微生物发酵而来的。这种产品具有较强的生物分解能力，但是，其生产成本很高，价格十分昂贵，所以，它的消费率很低。因此，要努力开发新的工艺方法，从而降低生产成本。

1.2 天然高分子材料

天然高分子材料是指用纤维素、淀粉、甲壳素、单宁和树皮等为原料合成的塑料，用这些原料制成的材料可以完全降解，给环境造成的压力几乎可以忽略不计。这种材料很好地解决了资源枯竭和生态环境治理等方面存在的问题，具有重要的现实意义。现在，很多国家都在积极研制、开发这类生物降解塑料，它们具有很好的完全生物降解性和透气性。

虽然天然高分子材料具有很多优点，但它的热力学性能相对比较差。因此，如何制得具有更好降解性和实用性的生物降解材料是摆在国内外研究者面前的一个重要研究课题。

2 可生物降解包装材料应具备的特性

可生物降解包装材料应具备以下特性：①维持原有的机械性能、功能，具有相似的货架期。②维持原有的物理和化学属性，可以在保留终端产品其他所需性能的同时，赋予其生物降解性能。③维持原有材料的可回收性。④在堆填区或污水处理的过程中，具有生物可降解特性。⑤可以被地球上几乎无所不在的微生物群代谢成惰性生物体，生物降解过程可在有氧和无氧，有光照和无光照的条件下进行。⑥符合食物安全标准。⑦经认证安全无毒，在水中或泥土中不会产生任何对生物有害的有毒物质。同时，其衍生物是有用的，包括腐殖质（可以令土壤更肥沃）和甲烷（可用来做原料）。

3 生物降解高分子材料的应用

3.1 容器包装材料中生物降解材料的应用

发泡聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯是大多数容器包装材料中主要的化工材料，主要用于一些一次性使用的商品包装和一些容器中。其在这些物品中的应用是导致白色污染的罪魁祸首。基于这个原因，人们开始考虑用一些可降解的塑料来取代这些污染比较严重的材料。这一举措有利于缓解塑料垃圾对环境的破坏，帮助人们更好地治理塑料污染带来的环境问题。比如，用生物降解塑料制成的各种包装袋和各种包装容器等，废弃后可与垃圾一起被降解成肥料，给垃圾处理带来极大的便利。在现有的食品包装用材料（发泡聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯）中加入淀粉、生物降解剂、生物降解促进剂、光敏剂、光敏促进剂和其他一些添加剂，可以制成生物降解食品包装材料，或生物和光双降解食品包装材料，并被广泛应用于食品包装材料中。

3.2 玩具和体育器械中生物降解材料的应用

在生产玩具时，塑料的使用率非常高，而废弃玩具的回收在实际操作中具有很大的难度。日本有一种被称为“自由树脂”的塑料，它在60 ℃的温下能够展示出很好的延展性。利用这个特性，可以将这些塑料捏造成各种各样的形状，制成玩具、装饰品、文具等。这种材料冷却以后又具有很好的硬度，有利于形状的保持。同样，将其再加热到60 ℃以后又开始变软，可用于重新塑形。大一点的孩子或成人对滑雪这项运动不会陌生，但是，对滑雪板的弯曲强度和抗冲击强度与材料的关系的了解的人可能不多。最近一些材料专家将聚酰胺纤维、碳纤维和环氧树脂作原料，采用拉挤工艺生产出了一种滑雪杖。这种滑雪杖抗冲击强度高、弯曲强度大，已经被大力开发和使用。

4 结论

目前，环境保护已经成为全球关注的焦点——从不关注到认识，再到深入研究，环境污染治理已经从早期的末端治理向着污染控制、清洁生产、源头治理等方面发展，不断沿着可持续发展的道路前进。随着环境污染治理技术的发展，新型的清洁污染治理技术发挥着巨大的作用，而生物降解技术在整个环境治理中也发挥着非常重要的作用，其所覆盖的学科范围广，研究的内容涉及众多领域。生物降解技术的发展不仅能推动环境科学领域的发展，还能带动其他交叉学科的发展。

参考文献

[1]曾少华，申明霞，段鹏鹏，等.可生物降解高分子材料的研究与进展[J].粘接，2015（01）：72-76.

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[3]高晋云.生物降解萘和1-萘酚的研究[D].太原：太原理工大学，2015.

〔编辑：白洁〕