塑料

嘉 兴 学 院

《生活用品化工添加剂概论》课程论文

题 目：高分子材料与环境问题探究 学生姓名：庞冬妮 学 院：商学院

年级专业：09级信息管理与信息系统 学 号：200953275123

二 〇 一 一 年 十一 月

高分子材料与环境问题探究

庞冬妮

嘉兴学院商学院学院09级信息管理与信息系统专业

摘要：高分子材料在带给人类巨大效益的同时，也带来了严峻的环境问题。本文阐述了高分子材料的资源化方法，比较光降解塑料、生物降解塑料和光-生物降解塑料，并展望高分子材料与可降解塑料的发展。

关键词：高分子材料；资源化；循环利用；可降解塑料

高分子材料自问世以来，因具有质量轻、加工方便、产品美观实用等特点 , 颇受人们青睐，广泛应用于各行各业。高分子工业的发展不仅服务于工农业生产及人们日常生活，而且为发展高新技术提供更为有效的高性能、多功能材料，已有取代木材、水泥和金属的趋势。塑料作为一种高分子材料，其用途已渗透到国民经济各部门以及人民生活各个领域。随着塑料制品消费量的不断增长及其用途的不断扩大，值得关注的是塑料的使用在为社会带来便利的同时，塑料废弃物也与日俱增，废塑料弃物的处理也成为不容忽视的全球性问题。

由于塑料制品具有耐腐蚀、不易分解等特性，在自然环境或垃圾场中难以降解、腐烂，采用传统的焚烧、掩埋等处理技术均存在一定的缺陷，而回收利用又存在一定局限性，因此带来严重的污染问题，对生态平衡造成很大的破坏。其次，高分子材料的原料是石油和天然气，都是不可再生的资源。近年来，石油原料的有效开采储量迅速下降，能源价格不断上升，而塑料制品需求量却日益上涨，如何解决高分子材料需求量上涨和环境能源之间的矛盾加速了废旧高分子材料的资源化进程。开发新型环保高分子材料，加大废弃高分子材料回收再利用力度，创建环境保护型、能源节约型、经济发展型社会是当前塑料领域的一个热门课题，因而实现废旧高分子材料的资源化和开发环境可接受的可降解塑料是解决塑料废弃物污染问题的重要途径。

我国1996年4月1日实施的《固体废弃物污染环境防治法》[1]所遵循的主要原则是实行：减量化、资源化和无害化”。减量化是在对资源能源的利用过程中，要最大限度地利用资源或能源，以尽可能地减少固体废物的产生量和排放量。资源化是对已经成为固体废物的各种有形或无形物质采取措施，进行回收、加工使其转化成为二次原料或能源予以再利用的过程。无害化是对于那些不能再利用、或依靠当前技术水平无法予以再利用的固体废物进行妥善的贮存或处置的过程，使其不对环境以及人身、财产的安全造成危害。无论是从环境科学的原理着眼，还是从环保和节约资源的角度看，废旧高分子材料资源化是处理废旧高分子材料，保护环境的有效途径。不仅可以消除环境污染，还可以获得宝贵的资源和

能源。

填埋是最容易和最老的处理固体垃圾的方法，但是填埋会造成耕地减少和地下水污染，因此就塑料而言，实现高分子材料的资源化的有效途径主要是焚烧获取能量和循环利用。焚烧生活垃圾中的易燃物可作为发电设施的能源，但由于易燃物的热值不稳定，焚烧温度很难控制，同时焚烧使大气中二氧化碳、二氧化硫、氯化物、氮氧化物等有害物质的含量增加，因此焚烧处理在一定程度上受到了限制。循环利用是废弃高分子材料的回收再生、循环使用，可以称作是最好的生态学方法[2]。同时循环利用也是减少固体废物最有效、最有前途的处理方法。不仅使环境污染得到了妥善的解决，还能让资源得到有效的利用。循环利用大致可分为两种方法：物理循环利用和化学循环利用。物理循环主要是废旧高分子材料经收集、分离、提纯、干燥等程序之后，加人稳定剂等助剂，重新造粒，并进行再次加工生产的过程。可根据废旧高分子材料的特性选择合适的分离方法。化学循环是利用光、热、辐射、化学试剂等使聚合物降解成单体或聚合物链段的过程，主要方法有水解、醇解、热裂解、加氢裂解、催化裂解等。由于化学循环一般都是裂解过程，产生的气体、液体和固体残留物都可加以适当的利用，既可节省和利用资源，又可消除或减轻高分子材料对环境的不利影响。高分子材料资源化虽然是解决高分子材料的成效方法之一，但是化学循环的代价很高，缺乏市场竞争力，有的废旧高分子材料杂质多，不易除去，各种混合材料不易分离等问题促进了可降解塑料的发展。

可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂（如淀粉、改性淀粉或其它纤维素、光敏剂、生物降解剂等），稳定性下降，较容易在自然环境中降解的塑料。其主要优点是在其失去利用价值变成垃圾后，不但不会破坏生态环境，而且会提高大地的生物活性，使其在各种环境因素作用下经过一定时间后能自动降解为对环境无污染的小分子物质，甚至进而参与生物代谢循环而被同化吸收。

可降解塑料按照降解机理可大致分为光降解塑料、生物降解塑料和光-生物降解塑料[3]。光降解塑料是聚合物在日照下，受到光氧作用吸收光能而发生光引发断链反应和自由基氧化断链反应而降解成对环境安全的低分子量化合物，主要通过高分子材料的共聚反应和添加光敏助剂赋予光降解特性而制得。光降解性塑料的缺点是需要光的照射一旦埋入土壤或被植株遮蔽时，就不能被降解或降解速度太缓慢，受地理环境、气候制约性很大，同时由于光降解塑料价格较高，使得光降解塑料逐渐退出历史舞台，而生物降解所表现出的优良的全降解性能，使得各国开始把目光转向了生物降解塑料的研究。生物降解塑料主要是通过自然界存在的微生物和藻类的作用而引起降解，理想的生物降解塑料具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化重新进入生物圈，成为自然

界中碳素循环，是最“干净”处理塑料方法。但是生物降解性塑料的降解速度和降解程度也要受诸如土壤中微生物的种类、含量、温度、湿度、肥力等因素的影响；此外生物降解塑料的价格要比普通塑料高2～15倍，高昂的价格成为其进入市场的阻力；生物降解塑料在不同应用领域要求有不同的降解速度，如在作包装材料时要求有一定的使用期，作医药材料时则要求降解速度快，要做到能有效控制降解时间，在技术上还待提高。为了克服这两种降解材料的各自不面对光降解塑料与生物降解塑料不可忽视的缺点，各国开始考虑两种降解的结合，即光-生物双降解塑料。光-生物双降解塑料具有光、生物的双重降解性，可达到较完全的降解目地，成为了当前世界降解塑料的主要开发方向之一。主要采用通用高分子材料(如PE)中添加光敏剂、自动氧化剂、促氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等的添加型技术。光-生物降解塑料的处理工艺和设备较复杂，温度控制、产品质量控制难度较大，同时由于其设备投资大，进行市场化、产业化推广不容易，使得光-生物降解塑料发展受到限制。

由此可见，降解塑料研究除要解决物理、化学上的问题外，还需主要解决两个问题：一是提高经济性，设法降低成本，提高为社会所容纳和接受的能力，以替代现有通用塑料；二是提高降解速度的可控性，控制降解速度、降解时间，生产降解速度不同的多种产品以适应不同的需求。

结语

充分利用资源和减少环境污染是高分子材料资源化的主要目的，将来会日益受到重视，前景是光明的。在世界能源日趋紧张的情况下，高分子材料资源化显得更为重要，今后高分子材料资源化的工作将主要集中在下列几个方面： ①材料循环的研究，即分离技术开发、加工技术开发、应用产品开发等； ②化学循环的研究，包括解聚和裂解两方面工作的深入； ③开发新型可循环高分子材料或高分子材料的新型循环技术； ④研究合适的方法和设备来降低现有的回收技术成本；

⑤研究价廉质优的高效裂解催化剂和简化裂解设备，降低回收成本[4]。

从长远发展看，随着人们环保意识的加强，降解技术的提高，降解塑料的生产使用拥有广阔的应用前景，将是必然的发展趋势。当前，光降解塑料技术相对较成熟，生物降解塑料则处在不断发展阶段 ,是开发的热点，技术含量高，应用前景看好，而光-生物降解塑料具有光、 生物双重降解功能，在可降解方面取得很大突破，今后可在降解塑料的降解可控性、 快速降解性和完全降解性等方面进行深入研究，并进一步提高产品性能，降低产品成本，拓宽应用领域。

参考文献

[1] 《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》.1995年10月30日由第八届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议通过.

[2] 董丽杰,熊传溪,张惠玲,刘起虹.高分子材料产业的可持续发展[J].武汉理工大学学报,2001,23(8):88-271.

[3] 应宗荣.现代塑料加工应用,2000,12(1):40-43.

[4] 袁利伟,陈玉明,李旺等.高分子材料的循环利用技术[J].攀枝花学院学报 [5] 宋昭峥,赵密福.可降解塑料生产技术[J].精细石油化工进展,2005,6(3):13-20.