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| 無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好材料存在問(wèn)題及發(fā)展方向 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-09-28 10:01:47 瀏覽次數： |
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1 控制無(wú)機粉體改性埋料的增重問(wèn)題是國際性技術(shù)難題
無(wú)機粉體密度高，是合成樹(shù)脂的2 倍到4 倍， 影響材料最終密度的是無(wú)機粉體的真實(shí)密度，無(wú)機粉體與塑料共混后，其堆積密度不起作用，如輕質(zhì)碳酸鈣的堆積密度只有重質(zhì)碳酸鈣的一半，但重質(zhì)碳酸鈣與輕質(zhì)碳酸鈣填充的塑料密度相差不大。如何有效地控制塑料填充體系的密度，使其增加幅度小，這是國際性技術(shù)難題，當然通過(guò)發(fā)泡或降低材料的壓實(shí)度可以降低密度，但在某些領(lǐng)域應用時(shí)其力學(xué)性能和使用性能往往無(wú)法保證。
2 醋酸浸泡液蒸發(fā)殘渣超標，影響其在熟食品包裝中的應用
衛生標準中規定用4％醋酸在60℃下浸泡2h，其浸泡液的蒸發(fā)殘渣不得超過(guò)30mg/L。要想在30％以上高填充時(shí)滿(mǎn)足此要求是有一定難度的。作者利用稀土配合物復合光敏劑對無(wú)機粉體進(jìn)行處理，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的含30％碳酸鈣光鈣型環(huán)境友好PP 餐炊具的醋酸浸泡液的蒸發(fā)殘渣低于30mg/L，這可能是因為稀土配合物對無(wú)機粉體有較強的配位功能，減緩了醋酸對無(wú)機粉體的浸透能力。
隨著(zhù)無(wú)機粉體表面處理技術(shù)的提高，在一定程度上可以解決高填充塑料的醋酸浸泡液蒸發(fā)殘渣超標問(wèn)題，但作者認為醋酸浸泡液蒸發(fā)殘渣并不會(huì )對人體產(chǎn)生直接的危害，建議衛生部門(mén)放寬這一衛生指標，這將有利于無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好塑料材料在食品包裝領(lǐng)域的應用。
3 色澤深和透明度低制約著(zhù)在高檔包裝中應用
由于無(wú)機粉末的折射率與幾乎所有通用塑料的折射率不同，加入無(wú)機粉體將影響塑料基材的透明度和色澤。雖然目前已發(fā)現某些礦型的無(wú)機粉體對塑料的遮蓋力相對較小，生產(chǎn)的燃料制品透明度較好，但畢竟量小，無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要，這制約了無(wú)機粉體改性塑料在高檔包裝中應用。
希望人們的審美觀(guān)逐步適應環(huán)境協(xié)調發(fā)展的需要，不要對包裝材料的透明度和色澤過(guò)于奢求。
4 無(wú)機粉體雖然不能轉化為二氧化碳，但無(wú)機粉體的環(huán)境協(xié)調性高于淀粉
淀粉或無(wú)機粉體在塑料中都是以分散相的形式分散在塑料連續相中， 在環(huán)境條件作用下淀粉或無(wú)機粉體從塑料高分子中脫出，淀粉或無(wú)機粉體的脫出或降解并不會(huì )直接促使塑料高分子降解，僅僅是增加了塑料與環(huán)境的接觸面積，因此可以說(shuō)在增加與環(huán)境同化的機會(huì )方面淀粉和無(wú)機粉體的效果是等同的。
淀粉可轉化為二氧化碳和水，是可降解的，而無(wú)機粉體不能降解，因此人們認為淀粉比無(wú)機粉體環(huán)境協(xié)調性好，但利用產(chǎn)品生命周期分析(LCA) 原理對淀粉和無(wú)機粉體進(jìn)行系統分析可知：淀粉來(lái)源于太陽(yáng)光的光合作用，要利用土地和肥料等養分，淀粉從塑料中脫出要么進(jìn)入水體產(chǎn)生富營(yíng)養化，要么轉化為二氧化碳進(jìn)入大氣層增加溫室效應；無(wú)機粉體從塑料中脫出不會(huì )轉化為二氧化鈣和水，而是以無(wú)機粉體本身回歸自然，不會(huì )對環(huán)境產(chǎn)生明顯的不利影響。
利用有自主知識產(chǎn)權的生物活性劑對無(wú)機粉體進(jìn)行表面包覆處理，通過(guò)ASTM G21 的生物降解性能實(shí)驗發(fā)現，用常規方法處理的無(wú)機粉體改性塑料，其ASTM 生物降解性能為2 級，生物活性劑處理的無(wú)機粉體改性塑料的ASTM 生物降解性能為3 級，含15％淀粉降解PE 膜的ASTM生物降解性能為3級。
按原中國塑料工程學(xué)會(huì )降解研究會(huì )起草的“降解塑料自然土壤掩埋坑”試驗方法進(jìn)行掩埋試驗，測定其失重率，其實(shí)驗結果如表1。
表1 無(wú)機粉體表面改性PE膜在土壤中的失重率
從表1 可知，通過(guò)生物活性劑處理的無(wú)機粉體改性塑料比用常規方法處理的無(wú)機粉體改性塑料在自然土壤中的失重率明顯提高，說(shuō)明生物活性劑可促進(jìn)無(wú)機粉體在環(huán)境條件的作用下從塑料中脫出。
PE 及無(wú)機粉體均不易被微生物侵蝕，故降解速度較慢，在配方中添加生物活性劑可以明顯提高PE 膜的生物降解性，與含15％淀粉的PE 膜的生物降解性能相當。
5 無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好材料的發(fā)展重點(diǎn)
隨著(zhù)填充改性技術(shù)的發(fā)展，無(wú)機粉體不僅可以改善塑料材料的強度、剛性、尺寸穩定性及耐熱性等性能，而且可以提高或賦予塑料材料阻燃、防菌、防靜電、防輻射、導電、磁性等性能，塑料填充改性具有許多其它改性方法不可替代的優(yōu)點(diǎn)。
法不可替代的優(yōu)點(diǎn)。
5.1“開(kāi)發(fā)性?xún)r(jià)比高”的無(wú)機粉體改性塑料是發(fā)展重點(diǎn)
通過(guò)自身的科研，較系統研究了無(wú)機粉體改性塑料環(huán)友好材料的綜合性能，證實(shí)了無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好材料是一類(lèi)經(jīng)濟性、功能性和環(huán)境協(xié)調性有機統一的材料。倡導加快推進(jìn)無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好材料研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的目的是要引導行業(yè)開(kāi)發(fā)具有良好價(jià)格性能比的無(wú)機粉體改性塑料，因為良好價(jià)格性能比的材料是實(shí)現可持續發(fā)展的保障，是最大的環(huán)保，也是可以實(shí)現最大環(huán)境協(xié)調性的材料。
通過(guò)對無(wú)機粉體的特殊表面處理，實(shí)現無(wú)機粉體對聚合物基體的增韌增強功能是開(kāi)發(fā)好的價(jià)格性能比的無(wú)機粉體改性塑料的前題，如于建教授提出的界面誘導與調控理論和應用技術(shù)，采用偶聯(lián)劑和助偶聯(lián)劑使高聚物和無(wú)機粉體形成了新的過(guò)渡層，可使含碳酸鈣50％的聚烯烴復合材料的缺口沖擊強度提高數倍；歐玉春研究員提出核一殼結構剛性粒子增韌技術(shù)；黃銳教授提出納米無(wú)機粒子在聚合物中分散的“沙袋效應”模型，為納米無(wú)機粉體的表面處理技術(shù)和應用提供了理論依據；陳慶華高工提出的生物活性劑處理無(wú)機粉體應用于一次性包裝材料，實(shí)現了光鈣型環(huán)境友好材料通過(guò)HJBZ12 包裝制品的光一生物降解性能檢測；章文貢教授提出無(wú)機粉體表面原位組合化學(xué)改性技術(shù)(CCM/IP—S)是提高無(wú)機粉體改性塑料綜合性能的最佳方法之一，目前已逐步構建起無(wú)機微粉體表面原位組合化學(xué)改性的系統框架；
如何開(kāi)發(fā)長(cháng)壽命的無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好材料，實(shí)現好的價(jià)格性能比，關(guān)鍵要根據不同的使用要求在盡量減少高分子材料和有機功能助劑的前提下，挖掘無(wú)機粉體的潛在功能和復配及表面處理效果增加其功能，降低其成本，這需要全行業(yè)的共同努力，同時(shí)必須充分利用相關(guān)學(xué)科的高新技術(shù)。
5.2 光鈣型多功能環(huán)境友好塑料是狹義上的無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好塑料
為了實(shí)現粉體改性塑料環(huán)境友好材料在廢棄后能盡快與土壤同化， 同時(shí)符合HJBZ12-2000包裝制品的標準，必須對無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好材料進(jìn)行技術(shù)處理，作者提出了“光鈣型多功能環(huán)境友好塑料”的研究思路并進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)，在國內多家企業(yè)實(shí)現了產(chǎn)業(yè)化，在制訂DB343/35-1999 可降解聚乙烯薄膜、袋的福建省強制性地方標準中增列了“光降解可焚燒塑料”這一新品種，成為降解塑料的一類(lèi)新產(chǎn)品， 經(jīng)2004 年“第三屆塑料與環(huán)保學(xué)術(shù)研討會(huì )”決定，已成立了“光鈣型環(huán)境友好聚乙烯塑料”的國標制訂及申報籌備組。雖然就目前所處的技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，“光鈣型多功能環(huán)境友好塑料”還不能徹底解決“白色污染”問(wèn)題，也不能像某些生產(chǎn)降解塑料的企業(yè)所宣傳的那樣包治“白色污染”，但無(wú)機粉體改性塑料環(huán)境友好材料的提出和產(chǎn)業(yè)化將開(kāi)辟塑料工業(yè)與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的新紀元，它不同于只考慮價(jià)格和性能的傳統塑料材料，又與光降解、生物降解、光一生物降解塑料有著(zhù)本質(zhì)的區別。
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