聚乳酸塑料袋厚度对生物分解性能的影响

郭迎迎 ，关 欣 ，刘俊会 ，李尚禹 ，李桂杰 ，张 健 ，葛 磊

（1.吉林省产品质量监督检验院，吉林长春130103；2.吉林省安信食品技术服务有限责任公司，吉林长春130012）

聚乳酸作为一种可生物降解的高分子聚合物，可广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服装业等领域，以替代传统材料；聚乳酸还是一种低能耗产品，比以石油产品为原料生产的聚合物低30%～50%能耗。由于2015年1月1日吉林省“禁塑令”的实施，聚乳酸类塑料袋作为环境友好型材料代替了不可降解类塑料产品，聚乳酸塑料袋产业迅速发展。随着聚乳酸产业的迅速崛起，相应的产品标准、方法检验标准较少，禁塑前期按照国家标准《塑料购物袋的环保、安全和标识通用技术要求》（GB 21660-2008）控制产品质量，标准中强制性条款限制了聚乳酸塑料袋厚度不能低于0．025 mm，许多生产厂家提出对于聚乳酸类可降解塑料袋厚度可相对减小，同时国家标准GB 21660-2008于2017年3月转化为推荐性标准。

本文旨在研究聚乳酸塑料薄膜袋厚度对其生物分解性能的影响，考察厚度与生物分解性能的内在联系，为聚乳酸塑料袋的生产、使用、贮存提供理论依据，从而推进聚乳酸产业的快速发展，同时为聚乳酸塑料袋的监督检验提供技术支持。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

总有机碳分析仪（德国元素公司，Vario）。薄层色谱级（TLC）纤维素（正控制参比材料，粒度小于20um）；蛭石（粗糙型，表观密度 80kg/m3±16 kg/m3；粒径：80%在 4～12mm 之间，2%的颗粒可通过0．5mm筛）。

1.2 样品研制

分别选取 3家承重量为 6 kg，厚度为 0．010 mm、0．015 mm、0．020 mm、0．025 mm、0．030 mm、0．035 mm 的聚乳酸塑料袋。

1.3 实验方法

1.3.1 蛭石前处理 将蛭石置于马弗炉中，550℃煅烧2h。

1.3.2 配制营养液实验方法采用蛭石代替堆肥，首次接种在含有有机物、无机物和腐熟堆肥培养液中进行，培养液的组分见表1、表2和表3，蛭石与培养液的比例为1∶3（质量/体积）。

表1 1升微量元素溶液的组分

表2 1升矿物溶液的组分

表3 1升接种溶液中的组分

1.3.3 活化蛭石 配制所需质量的蛭石与培养液混合物，在每个活化反应器中放入1 kg蛭石和3升培养液混合物。活化反应器分别称量后，在50℃的环境下培育3d。

1.3.4 粉碎样品 称取聚乳酸塑料袋50g，粉碎至表面积为2×2cm正方形，待用。

1.3.5 装样 称取培育好的活化蛭石200g（干重）和粉碎好的样品50g（干重），混合均匀后放入实验材料堆肥容器中，平行实验3个；用薄层色谱级纤维素代替样品，按照上述比例放入参比材料堆肥容器中，作为参比对照实验，平行实验3个；同时进行3个空白实验，空白实验只含接种物，空白实验与样品实验中接种物的总干固体量相等。

1.3.6 监测CO2排出量 将上述实验材料堆肥容器、参比材料堆肥容器及空白容器放置在58℃的实验环境中培养，每天监测CO2排出量，计算生物分解率，45天后参比材料的生物分解百分率超过70%，继续培养，直至实验材料即样品生物分解趋于平稳或生物分解百分率达到90%，实验结束。

2 结果与讨论

2.1 结果有效性判断

根据实验结果可知：45天后参比材料的生物分解百分率为88．21%，超过70%，说明细菌生长良好，分解能力正常，实验结果有效；实验结束时不同容器的参比材料的生物分解百分率的相对偏差＜20%，说明实验精密度较好，实验结果有效；实验前10天内空白容器产生的CO2的平均值为115 mg/g挥发性固体，说明细菌存活，实验结果有效。

综上，聚乳酸塑料袋生物分解实验结果有效。

2.2 实验结果与分析

本研究以承重量6kg聚乳酸塑料袋为例，分别测试厂家A、B、C生产的不同厚度聚乳酸塑料袋的生物分解百分率。根据测试结果可知：不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解实验45天后，生物分解率均不低于60%，在150天后生物分解百分率达84%以上，说明聚乳酸塑料袋生物分解性能较好；不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解实验过程中均表现为迟滞、生物分解及平稳3个阶段，即聚乳酸塑料袋生物分解百分率随着时间的增加，生物分解百分率逐渐增大，最终趋于平稳；不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解实验前10天，生物分解百分率几乎无差别，10天后，厚度较小的聚乳酸塑料袋生物分解百分率明显高于厚度较大者，且厚度较小者生物分解百分率提前达到90%，但总体生物分解百分率低于纤维素参比材料。

3 结论

聚乳酸塑料袋厚度对其生物分解性能存在一定的影响，在生物分解阶段，厚度越小，生物分解性能越好。因此，在满足塑料袋物理性能条件时，可生产厚度较小的聚乳酸塑料袋，既能节约资源，降低成本，又可提高生物分解性能，但在使用过程中需注意聚乳酸塑料袋保质期，从而减少由于聚乳酸塑料袋在自然条件下生物分解导致物理性能下降从而对消费者造成一定的损失与不便。