PE、PP、EVA、沙林淋膜纸的光氧生物降解技术

以前一些食品包装的内表面所涂布的全氟物质PFAS 具有一定的致癌性，因此许多生产纸类快餐包装的厂家转为在纸张表面淋涂一层PE、PP、EVA、沙林等树脂塑料薄膜，以达到防水防油的目的，并避免全氟物质PFAS 对人体健康的危害。但这些塑料薄膜在自然环境下，就像PFAS 一样分子结构比较稳定，不能降解，从而形成了白色塑料污染。

山东华利环保工程有限公司研发的高分子材料（如塑料、橡胶、化纤）用光氧生物降解技术，可以实现垃圾填埋生物降解、堆肥降解。

光氧生物降解母粒是生物降解中最接近在自然环境下进行快速降解的技术，添加量1%，可实现快速降解，不改变材料、生产设备、生产工艺以及材料的综合性能。

而传统的聚乳酸PLA、PBAT、PBS、PHA 等全生物降解技术，其成本至少增加100%～200%，综合性能也达不到传统塑料的性能，需要改变材料、生产设备和生产工艺。

PE、沙林等塑料薄膜用光氧生物降解技术可用于中国市场的淋膜纸类快餐包装的生产。

光氧生物降解技术

技术原理

山东华利环保工程有限公司的塑料薄膜光氧生物降解技术是一种完全依据塑料薄膜丢弃在自然环境条件下进行生物降解的一类创新技术。该技术的设计宗旨是保留其作为商品所需的全生命周期中的使用寿命及其力学、机械、阻隔、透明等商业性能，丢弃后可使塑料薄膜在自然条件下实现生物降解。

该技术是在塑料薄膜中加入光氧生物降解母粒，使其发生作用变成可光氧生物降解的塑料烯薄膜，其机理是光氧生物降解助剂加速塑料高分子与氧的反应，并提高氧原子插入塑料高分子聚合物链的速度，塑料高分子在有氧环境中被断链成小分子物质，然后被自然环境中普遍存在的微生物分解（见图1）。

图1 山东华利环保工程有限公司光氧微生物降解全过程示意图

采用光氧生物降解技术的塑料薄膜降解过程可分为两个阶段。

第一阶段：添加了光氧生物降解母粒的塑料薄膜与空气中的氧反应，引发添加剂攻击高分子聚合物碳链，碳主链被氧化形成相对分子质量≤10000 或更小的分子碎片（欧洲和日本的科学家认为，相对分子质量＜40000 的高分子低聚物即可以被微生物吞噬）。

在这个阶段中，降解是一个非生物过程，是促使氧原子插入高分子聚合物断裂处碳主链上形成各种官能团（如羧酸、酯、醛和醇等）。

高分子聚合物从疏水性大分子链变为亲水性小分子链，从而使分子链碎片更容易被细菌侵蚀消化。

第二阶段：自然界普遍存在的微生物(细菌、真菌和藻类) 把塑料薄膜作为营养源吞噬分解，最终分解为二氧化碳、水和生物质，这个段阶的降解称之为生物降解过程。

检测及标准

无论是在露天暴晒还是在实验室状态，这种技术的降解率都可达到60%以上，我国国家标准GB/T 20197—2006 与GB/T 19277.1—2011 中，对生物降解率的最高检测要求是60%。

在实验室状态，对于厚度小于15μm 的薄膜，模拟3 个月自然环境老化后，就可进入生物降解阶段。模拟老化可选择UV 紫外线老化或者氙灯老化。

进入生物降解阶段，国际上最先进的聚烯烃降解标准（PAS 9017 :2020）要求在730 天达到90%以上的降解率，远高于我国国家标准。

塑料薄膜光氧生物降解技术达到的技术水平远超国家标准，与国际上最先进的聚烯烃降解标准（PAS 9017 :2020）相吻合。

在PE、沙林等塑料树脂中混入光氧生物降解母粒后，生产的产品已经具备了生物降解的性能，且其180 天生物降解率可达60%，达到了国家标准GB/T 38082—2019 所要求的生物降解率。无论是在露天抛弃、垃圾填埋还是有氧堆肥等条件下都可做到全生物降解。

光氧生物降解技术可通过以下中国国标的检测：GB/T 20197—2006、GB/T 19277.1—2011、GB/T 38082—2019。符合当前的双碳政策与理念。

不同淋膜的生物降解技术路线的选择

由表1 和表2 可见，EVA 淋膜、PP 淋膜比较适合采用山东华利环保工程有限公司的（厌氧+海洋）生物降解技术，当然也可以采用山东华利环保工程有限公司的光氧生物降解技术。

表1 两种不同生物降解母粒在螺杆挤出机中的最高耐温

表2 不同淋膜树脂在螺杆挤出机中的熔体温度范围

沙林树脂、LLDPE、LDPE 等淋膜比较适合采用山东华利环保工程有限公司的光氧生物降解技术，当然也可以通过把熔体温度降低到310℃以下，以方便采用（厌氧+海洋）生物降解技术。