可降解包装技术最终论文 - 图文

《包装技术》结课论文说明书

可降解包装技术

学生姓名：闫 攀 学 号：20114062120 任课教师：李 娟 所在学院：食品学院 专 业：包装工程

中国·大庆 2014年12月

摘 要

资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主要问题。随着世界经济的发展，合理使用地球资源和注重保护生存环境日益受到全球的关注。保护资源与环境，创造良好的生存和发展空间，已是实现全球经济可持续发展的基本战略。当代社会，每天千万吨的垃圾中，焚烧—填埋—回收再利用是最为普通的处理手段，而由此带来的环境问题已经不可收拾. 对可降解技术的需求已经极为迫切 关键词：可降解；环境

Abstract

Resources, environment and population are three main problems faced by the current human society.With the development of world economy, the rational use of the earth's resources and pay attention to protect the environment by global attention increasingly.Protection of resources and environment, to create a good survival and development space, is a basic strategy to realize the sustainable development of the global economy.In the contemporary society, ten million tons of garbage a day, incineration, landfill, recycling is the most common means of processing, and the resulting environmental problems already. The demand for biodegradable technology has very urgent

Key words: Biodegradable；The environment

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目 录

1可降解技术概况 ............................................................ 1 2.市场调研及分析 ............................................................ 1 3.可降解定义与降解原理 ...................................................... 1

3.1可降解定义 ........................................................... 1 3.2可降解原因 ........................................................... 1 3.3可降解原理 ........................................................... 1 4.可降解性包装材料的类型 .................................................... 2

4.1可降解塑料主要分类 ................................................... 2 4.1.1光降解塑料 ......................................................... 2

（1） 光降解塑料 .................................................... 2 （2） 降解原理 ...................................................... 2 （3） 光降解在包装行业的应用 ........................................ 2 4.1.2生物降解塑料 ....................................................... 3

（1） 生物降解定义 .................................................. 3 （2） 生物降解三种形式 .............................................. 3 （3） 生物降解主要三大类 ............................................ 3 （4） 生物降解在包装行业的应用 ...................................... 5 （5） 生物塑料入世还存在的问题 ...................................... 7 4.1.3光—生物双降解塑料 ................................................. 7

（1） 制备 .......................................................... 7

（2） 降解时间 ...................................................... 7 4.1.4复合降解塑料 ....................................................... 8 5. 可降解材料存在的主要问题 ................................................. 9 6. 可降解塑料的发展趋势 ..................................................... 9 7.设计小结 ................................................................. 10 参考文献 ................................................................... 11

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1.可降解技术概况

我国降塑的研究开始于20 世纪70 年代后期，80 年代也仅有少数单位进行实验室研究，90 年代才掀起研究开发的热潮。初期主要集中在农地膜的研究和开发，90 年代中期研究开发的热点转向塑料餐具、包装袋、垃圾袋，这一时期已开发出部分技术经济上较好的产品，并推向市场，但产品较多地投向市场是90 年代后期，到目前为止，降解农用塑料地膜已处于示范应用阶段，包装材料及制品已处在市场推广阶段。

我国目前从事降解塑料研发的有100 多家，部分形成了产学研相结合的开发体系。其中天津丹海股份有限公司是国家计委批准的降解塑料产业化示范工程项目，已形成30 kt / a母料及制品的生产能力，是亚洲最主要的降解塑料生产基地，其产品出口到日本、澳大利亚等国。另外规模在万吨级以上的企业有吉林金鹰实业有限司、南京苏石降解树脂有限公司，但其技术路线不同于天津丹海，价格昂贵，有两条国外生产线，设备投资较大。国内除合成型光降解、完全生物降解塑料外，降解塑料的研发进程与世界同步，技术水平和先进水平接近或相当。其中淀粉细化、疏水改性技术和淀粉高填充等技术己拥有自主知识产权。

2.市场调研及分析

随着塑料污染问题的日益凸显，可降解塑料渐渐受市场青睐，在国外市场中，需求增长迅猛，据统计，他们对可降解塑料的需求将会以每年百分之十二的速度快速的增长着，发展脚步轻盈。

从降解塑料的种类分析，在北美地区，1989年，降解塑料总销售量88万吨，其中生物降解塑料为16万吨。当时预测至2000年，降解塑料总需求达320万吨，其中生物降解塑料为110万吨，光降解塑料为105万吨，光-生物降解塑料为90万吨，其他降解塑料为15万吨，1994-2000年，年平均增长率生物降解塑料为7.1%，光降解塑料为9.6%，光-生物降解塑料为11.2%，其他降解塑料为5.3%.据此预测光-生物降解塑料增长将是最快的。

目前世界主要生产降解塑料的国家有美国、日本、德国、意大利、加拿大、以色列等国，品种有光降解、光/生物降解、崩坏性生物降解、完全生物降解塑料等。

3.可降解定义与降解原理

3.1可降解定义

可降解是指：高分子材料在一定的条件下 会自动分解、消失.

3.2可降解原因

降解的原因：因为高分子材料的化学结构发生显著的变化，造成某些性能下降，能被生物体侵蚀或代谢而降解。

3.3可降解原理

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在材料中加入一些促进其降解功能的助剂，或合成本身具有降解性能的材料，或采用可再生的天然原料制造的材料，在使用和保存期内能满足原来应用性能要求，而使用后在特定环境条件下，使其能在较短时间内化学结构发生明显变化，而引起某些性质损失的一类材料。

4.可降解性包装材料的类型

4.1可降解塑料主要分类

可降解塑料根据降解原理,可分光降解塑料、生物降解塑料、光/ 生物双重降解塑料。其中具有完全降解特的完全生物降解塑料和具有双重降解特性的光/ 生物降解塑料是目前研究的主要方向 4.1.1光降解塑料 （1） 光降解塑料

光降解塑料是在塑料中引入光增敏基团或加入光敏性物质，使其在吸收太阳紫外后引起的光化。

（2） 降解原理

降解原理是塑料中添加光敏剂及促进剂等助剂。在阳光照射的情况下, 由于紫外线的作用可分裂为小分子链常用的塑料，如聚乙烯(PE)等受光的照射不能发生分解。这是因为照射到地球表面的波长为290-400nm的近紫外光的光能比共价键的离解能小得多。但如果某种塑料含有醛、酮等羰基以及双键，就能吸收光能，进而引起降解。

如果要使聚乙烯发生降解，可在聚乙烯基材中添加光敏剂，由光敏剂吸收更大的光能后产生自由基，然后促使其发生氧化反应而降解段。但是由于不能完全降解, 故对环境产生二次污染, 具有一定的局限性。 （3） 光降解在包装行业的应用

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4.1.2生物降解塑料 （1） 生物降解定义

生物降解：即是指材料在微生物的作用下发生降解。由于内部结构和成分的特殊因素, 材料在自然环境中各种细菌、酶、微生物等的作用下逐渐分解成小分子化合物, 最后分解成水和二氧化碳等无机物质。 （2） 生物降解三种形式

(a) 生物物理作用：微生物细胞的生长对塑料起到物理性的机构破坏作用 (b) 生物化学作用： 微生物产生的某些物质对废弃物起化学作用

(c) 酶的直接作用：微生物的酶对废弃物的某些组分发生作用, 导致其分裂或氧化降解。 （3） 生物降解主要三大类

(a) 第一类：淀粉基生物降解塑料材料

淀粉填充型生物分解塑料, 是目前国内外研究最充分的生物分解塑料, 在我国尤受青睐、物理改性淀粉或化学改性淀粉, 也可以是与单体反应形成的共聚物。可与淀粉共混的合成树脂主要有聚乙烯、聚乙烯醇、聚脂、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。其中聚乙烯或聚乙烯醇添加淀粉的降解塑料为主要研究对象。

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这种材料的缺点：被过氧化物分解的塑料分子颗粒无法再进一步降解, 所以在一定程度上限制了其使用。淀粉塑料的机械强度较小, 在包装物要求比较高的情况下, 难以满足要求。淀粉的热稳定性差, 且易受微生物作用, 所以在制造和储藏上都受一定影响。但总的说来, 这种材料的出现无疑是材料界的重大突破, 它为以后探索完全降解材料迈出了坚实的一步。乙烯等。其中聚乙烯或聚乙烯醇添加淀粉的降解塑料为主要研究对象。 (b) 第二类：合成高分子型微生物可降解塑料

其降解机理为：生活在土壤中的许多细菌真菌、霉菌, 大多能够分泌出一种脂肪酶, 这种脂肪酶能够对高分子中的酶键进行水解。酶键经过脂肪酶的水解后, 会逐渐地键断、裂解成小分子, 最后成为水。二氧化碳，二氧化氮, 等小分子而被土壤吸收, 进入生态物质循环的途径。

目前已开发的主要产品有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乙醇酸交酯、聚丙醇酸交酯、聚琥珀酸丁二酯(PBS)等。

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(c) 第三类 ：淀粉与其他可降解材料的复合材料

淀粉与天然大分子如果胶、纤维素、半乳糖、甲壳质等复合成完全生物可降解材料。可用于制备包装材料或食品容器。但是这种材料由于原料的性质影响, 结构强度小, 防水性能差等缺点, 只能在很小的范围使用。

(d) 第四类 ：天然高分子型微生物可降解塑料

像细菌里面含有聚β-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基酸酯等，它们同属于聚羟基烷酸酯(PHA)。其中，聚羟基丁酸是低毒材料，它具有一般塑料的性能, 既能作为包装材料来使用, 又有生物降解性。但是要想获得大量的PHA最好的办法是利用生物工程技术.

但是要想获得大量的PHA , 最好的办法是利用生物工程技术, 把细菌生长的PHA 的基因移植到植物体上, 使植物在具有PHA基因的情况下长出大量的PHA , 而不是通常的淀粉或油类。通过这种高科技手段即可以获得丰富的PHA 而用于生产可降解性材. （4） 生物降解在包装行业的应用

目前使用较多的就是现有包装材料（聚乙烯、聚丙烯）中加入淀粉等生物降解剂使其容易降解。2002年春，大日精化工业公司开发了可生物降解墨。该商品系采用专用有机颜料,和天然衍生物材料（作添加剂）配制而成，其功能几乎与传统的照相印刷墨相当。

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（5） 生物塑料入世还存在的问题

(a) 价格问题。生物塑料现阶段比普通塑料价格要高两三倍，阻碍了这类材料的迅速普及。

一些日本企业在其产品中使用生物塑料，主要是为了树立企业的环保形象。不过，一旦生物塑料进入批量生产阶段，成本可大大下降。

(b) 生物塑料和生物燃料一样可能会与人争粮。生物燃料来源于玉米、小麦等粮食作物，

会带动世界粮食价格上涨。以玉米等为原料的生物塑料也可能导致同样的问题。 目前，日本、美国等国的科学家已着手用废木材、野草等制造生物塑料。 (c) 生物塑料供应仍较有限。产品价格在一定程度上仍受石油价格的推动。

(d) 生物塑料的寿终管理问题。其重心是PLA瓶对再生流的污染问题。尽管当前的PLA水

平还未构成严重的污染威胁，但大量的PLA瓶将有害于PET瓶的再生经济。 (e) 缺乏统一的生物塑料贴标方法。

(f) 生物塑料的消费者意识日益增加，但多数消费者不懂得如何辨别这些材料—如生物材

料与生物可降解材料，或是可再生材料与再生含量—和如何权衡不同的属性。因此加强对消费者的宣传很重要，比如准确地阐释相关术语的定义。 此外消费者对生物降解材料的最佳处置路线也了解甚少。生物塑料行业需加强营销，以打消某些消费者的不信任同样也是十分重要的。

(g) 全球变暖问题。生物塑料可以不同程度的进行生物降解，它为世界指明了一条不再依

靠石油生产塑料的道路。但生产商的“绿色论点”十分复杂，环保主义者也对其持保留看法。生产生物塑料会产生二氧化碳，导致全球变暖。

(h) 对转基因材料安全性的疑虑。生物塑料所采用的原材料是农作物——玉米、柳枝稷、

甘蔗，甚至是甘薯——这些都需要土地和水源才能种植。为促进发酵，生产商采用的往往是转基因生物，而回收利用这种塑料也存在一些缺陷。 4.1.3光—生物双降解塑料 （1） 制备

光，生物双降解塑料比光降解型塑料和生物降解型塑料有了很大的改进，迄今为止具有工业规模的光—生物双降解塑料是在普通非降解聚烯烃塑料中添加光降解剂（如铁盐类光敏剂）和微生物营养剂（如淀粉，纤维素，甲壳质等）掺混性光—生物双降解塑料。 （2） 降解时间

双降解塑料完全分解为二氧化碳和水是需要很长时间的，一般而言2-12个月内。制

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品失去了原形变成小的碎片即可认为降解已基本完成。（到目前为止无论国际还是国内，无论光降解型、生物降解型还是光生物双降解型的塑料膜或容器都未能降解到水和二氧化碳，目前所能做到的最好的情况就是强度降低，在外力作用下破碎成小块，制品失去了原形变成小的碎片即可认为降解已基本完成。 4.1.4复合降解塑料

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5. 可降解材料存在的主要问题

（1） 因为可降解塑料袋承重能力低，不能满足顾客多装东西和反复使用的要求 （2） 可降解塑料袋色泽暗淡发黄，透明度低，给人一种不够清洁和难看之感，用起来

不放心。

（3） 价格太高，成本难以接受

（4） 降解的可控性差，受地理环境和气候的制约大，尤其对于包装用的降解塑料很难

做到在使用期内性能不发生变化，而废弃后又能很快降解。 （5） 使用性能不佳，可加工性差

（6） 可降解塑料及其制品在国际上至今尚无统一的定义、试验评价方法、识别标志和

产品检测标准，致使市场比较混乱。

6. 可降解塑料的发展趋势

（1） 开发复合型可降解塑料，在配方中采用高比例的低价材料来生产性能符合要求的

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可降解材料，以解决可降解塑料成本偏高的问题。

（2） 将可降解塑料的应用重点放在不便回收或回收成本较高的包装制品上。

7.设计小结

通过这次结课论文，我对可降解包装技术有了很大的了解，而且对所学的知识进一步掌握，也知道了我们所生活的环境多么迫切需求这种能降解的塑料来改善环境。通过多方面的了解和研究可降解塑料，也为以后工作学习打下了坚实的基础。

这次结课论文是一次思维的扩展。很多东西在这次的设计中可以说是第一次遇到，但是经过不懈的努力终于弄出了此次的成果，查阅各种资料，整理有用的文件。这次论文同时也丰富了我的课外知识。我查阅了许多的资料，比如说包装环保方面的，国外可降解研究等等。在其过程中我收获到了课堂里无法得到的东西，也就是自我的提升。如果在平时的时候知道自己缺少什么，然后补足它，当你要用的时候就能随心应手了。

总而言之，这门结课论文使我对包装工程专业有进一步的了解和认识，在自己以后的学习和工作中做了一个很好的铺垫。

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参考文献

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