PLA和PBAT改性技術(shù)：用硅灰石填充，可以增強(qiáng)增韌

熱氧全降解塑料廠商是目前研究、工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)為成熟、并且在周圍環(huán)境中可以生物降解的一種脂肪族聚酯材料。然后，熱氧全降解塑料廠商因其自身的高脆性、低降解速率、以及耐熱性差等缺陷，限制了其應(yīng)用推廣。

因此，為了克服上述局限性，國內(nèi)外的科研工作者通過化學(xué)改性、物理改性以及物理-化學(xué)協(xié)同改性等手段對PLA進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)控，以此提升熱氧全降解塑料廠商的綜合性能。

熱氧全降解塑料廠商是由己二酸丁二酯(PBA)和對苯二甲酸丁二酯(PBT)無規(guī)共聚生成的脂肪族-芳香族共聚酯，由于其具有高斷裂伸長率，高沖擊強(qiáng)度和可生物降解性，因此被廣泛用于增韌改性PLA。

為了降低生產(chǎn)成本，成功制備出綜合性能較好的PLA基復(fù)合材料，張云飛在前人的工作基礎(chǔ)上，利用硅灰石填充改性PLA/PBAT共混體系，并系統(tǒng)研究了硅灰石對PLA/PBAT復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能的影響。

FTIR結(jié)果表明，硅灰石與PLA／PBAT共混物之間沒有發(fā)生明顯的化學(xué)鍵合，其在PLA／PBAT共混物中是一種物理分散。

FESEM照片顯示，硅灰石在PLA／PBAT／硅灰石復(fù)合材料中形成了取向排列，并且隨著硅灰石含量的增加，硅灰石與PLA／PBAT相之間的界面粘附力減弱；DSC分析顯示，硅灰石的加入促進(jìn)了PLA的結(jié)晶，使得其熔融溫度向高溫方向移動。添加少量硅灰石可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，當(dāng)添加1份硅灰石時，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度從41.08?MPa增至44.89?MPa，缺口沖擊強(qiáng)度從67.89?kJ／m2增至70.32?kJ／m2。

全降解為什么添加偶聯(lián)劑

  熱氧全降解塑料廠商為了提高塑料的某些性能并降低產(chǎn)品成本，有效的辦法是填充改性，即在聚合物中添加大量廉價的無機(jī)填料。

由于無機(jī)填料與有機(jī)架合物之間在化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)上的顯著差異，缺乏親和性往往會導(dǎo)致復(fù)合塑料的力學(xué)性能和加工性能等受到不良的影響，偶聯(lián)劑的應(yīng)用可以解決這些問題。

  偶聯(lián)劑也稱為表面改性劑，它是一種增強(qiáng)無機(jī)填料與有機(jī)聚合物之間親和力的有機(jī)化合物。一般由兩部分組成：一部分是親無機(jī)基團(tuán)，可與無機(jī)填充劑或增強(qiáng)材料作用；另一部分是親有機(jī)基團(tuán)，可與合成樹脂作用。

  采用偶聯(lián)劑對無機(jī)填料表面進(jìn)行物理化學(xué)處理，可以使其親水性表面變成親油性，達(dá)到與聚合物的緊密結(jié)合。改善了填料與聚合物之間的相容性，在塑料加工過程中降低合成樹脂熔體的粘度，改善填充劑的分散度以提高加工性能，進(jìn)而有利于改進(jìn)塑料的力學(xué)性能、加工性能和之品質(zhì)量，用量一般為填充劑用量的0.5~2%

各國“禁塑限塑”

  歐盟今年7月，歐盟成員同意對塑料包裝廢物征收新的歐盟。據(jù)報道，新稅是歐盟針對新冠病毒疫情7500億歐元經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計劃的一部分，收入將用作償還該復(fù)蘇計劃所需的部分。

  該征將于2021年1月1日開始執(zhí)行，征額將以未回收的塑料包裝廢料的重量為基準(zhǔn)計算，征標(biāo)準(zhǔn)為每公斤廢塑征收0.80歐元（相當(dāng)于6.4元）收。歐盟早在2018年5月就提出了要對每公斤非回收塑料包裝廢料征收0.80歐元款以籌集40億至80億歐元的計劃，這項計劃可為歐盟財政預(yù)算提供4%的資金來源。

英國

  10月1日，英國環(huán)境大臣喬治·尤斯蒂斯(George Eustice)宣布，為了保護(hù)環(huán)境，英國正式開始實施禁止使用塑料吸管、塑料棉簽和塑料攪拌器的禁令，這是減輕塑料污染對環(huán)境影響的嘗試。該項禁令規(guī)定，英國將禁止使用熱氧全降解塑料廠商吸管、攪拌器和棉簽，企業(yè)出售此類物品皆為。該項禁令豁免醫(yī)院、酒吧和餐館向殘疾人或有需求的人提供塑料吸管。一次性塑料袋子5便士費用將翻倍至10便士，并從2021年4月開始擴(kuò)展到英國所有零售商店。

法國

今年2月，法國開始升級“限塑令”。法國國會通過了反污染和循環(huán)經(jīng)濟(jì)法案的主要內(nèi)容。新法案對禁用一次性塑料產(chǎn)品、減少塑料污染等提出了量化目標(biāo)，對禁用一次性塑料產(chǎn)品規(guī)劃了路線圖：到2024年禁止一次性熱氧全降解塑料廠商包裝使用，到2025年實現(xiàn)100%塑料循環(huán)利用，到2030年實現(xiàn)一次性塑料瓶出售量減少一半。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，法國政府對塑料生產(chǎn)者出臺了新規(guī)定。目前，法國已有15個行業(yè)遵循“污染者付費”原則，即企業(yè)提供一定資金，用于處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的垃圾。根據(jù)新規(guī)定，從2022年起，該原則將進(jìn)一步擴(kuò)展至建筑材料、玩具、運動休閑用品、裝修和園藝用品等行業(yè)。新規(guī)還要求生產(chǎn)者必須在產(chǎn)品上標(biāo)注該產(chǎn)品是否可修復(fù)，并注明維修該產(chǎn)品所需的配件信息，為后續(xù)的產(chǎn)品回收再利用提供參考。

可降解塑料面臨的挑戰(zhàn)

  主要體現(xiàn)在性能和成本以及產(chǎn)量上。對于可降解塑料的適用領(lǐng)域而言，性能不是瓶頸，成本是制約可降解塑料市場化替代傳統(tǒng)塑料的主要因素。除了淀粉基塑料外，其他可降解塑料的平均售價均為傳統(tǒng)塑料的1.5~4倍。這主要是因為可降解塑料的生產(chǎn)工藝上更加復(fù)雜，需要使用昂貴的天然生物分子進(jìn)行聚合，無形地拉高生產(chǎn)成本。在對于成本和性能敏感的領(lǐng)域，傳統(tǒng)塑料在體量、價格和綜合性能上仍然保持著優(yōu)勢，短期之內(nèi)的地位依舊牢固?？山到馑芰现饕娲氖且活愓唑?qū)動下的，對價格敏感度相對較低的傳統(tǒng)塑料領(lǐng)域。目前，常見的石油基塑料有PP和PE。2016年全球塑料產(chǎn)量達(dá)到3.35億噸，2017年達(dá)到3.48億噸，而且還在不斷增長?？缮锝到馑芰蟽H占塑料年產(chǎn)量約3.35億噸的0.5%，預(yù)計2023年將增加到約262萬噸。雖然可生物降解塑料的產(chǎn)量仍在增加，但對于解決全球塑料環(huán)境積累的問題來說，這不過是滄海一粟。全球可降解塑料企業(yè)數(shù)量較多，生產(chǎn)的產(chǎn)品種類也具有很大的差異化，市場分散度較高。目前，全球可降解塑料總產(chǎn)能達(dá)到136.2萬噸，但單家公司的產(chǎn)能都較小，大部分公司的產(chǎn)能都不足5萬噸。截止2019年，全球PLA產(chǎn)能Natureworks公司的可降解塑料產(chǎn)能為15萬噸，全球市占率為11.0%；淀粉基塑料產(chǎn)能Novamont公司的熱氧全降解塑料廠商產(chǎn)能為15萬噸，全球市占率為11.0%；PBAT產(chǎn)能BASF公司的可降解塑料產(chǎn)能為7.4萬噸，全球市占率為5.4%；