绿色包装材料的发展和现状

绿色包装材料的发展和现状新世纪以来，我国经济持续高速发展，然而在经济发展的同时也面临着一些矛盾。一方面，由于上世纪在核能技术、信息技术、生物技术和先进制造技术上的进步，人类社会积聚了空前强大的物质财富和精神文明，人们追求更高的生活质量，希望生活的更健康，更安全，更长寿。另一方面，人们又面临历史上最严重的危机，如资源短缺、能源枯竭、环境污染、自然生态恶化（冰盖、草原、湿地、生物多样性减少、荒漠化、酸雨、沙尘暴、赤湖、干旱频繁、温室效应、厄尔尼诺气候反常），这些都威胁人类生存。基于上述矛盾，可持续性发展的理念越来越被提到日程上来了。可持续发展是指既能满足当代人的需求，又不对后代人的需求构成危害的发展。换句话说，就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。全球可持续发展包含了五大要点：发展援助、清洁水源、绿色贸易、能源开发和环境保护。可持续发展与环境保护既有联系，又不等同。环境保护是可持续发展的重要方面。本文就来想从环境保护出发，以可持续发展的角度来谈谈我们每天都离不开的塑料包装材料的发展和现状。塑料在进入我国的短短20多年里，产量已居世界第四位。塑料制品难以降解，其“白色污染”的严重危害性已经给社会和环境造成了难以估量的损失，每年浪费大量的土地掩埋塑料垃圾。如不加以控制，将会给我们的子孙后代、给我们生活的地球带来极大的危害，影响全球的可持续发展。因此，寻找可持续发展的新资源，探索和研究环境友好的绿色包装材料已经成为目前人类社会可持续发展的一个重要课题。20世纪80年代中期至今，世界各国科技工作者从塑料包装材料的回收，到寻求用新的材料代替不可降解的塑料包装材料，作了大量的探索性的工作。根据用于包装材料的塑料降解方式不同，目前，主要分为五大类：双降解塑料、聚丙烯、草纤维、纸制品、全生物降解包装材料。1、双降解塑料：在塑料里面加淀粉称为生物降解塑料，加光降解引发剂称为光降解塑料，同时加入淀粉和光降解引发剂的称为双降解塑料。双降解塑料由于不能完全降解成分子状态，只能降解成小碎片或粉末，对生态环境的破坏一点不能减弱，反而更甚。光降解塑料和双降解塑料中的光敏剂有不同程度的毒性，有的甚至是致癌物。光降解引发剂大多是由蒽、菲、茂、苯酮、烷基胺、蒽醌及其衍生物组成，这几种化合物都是有毒物质，接触久了会致癌。这些化合物在光照下产生自由基，而自由基在衰老、致病因素等方面都会对人体产生不良影响，这是人所共知的，并且对自然环境造成的危害很大。1995年美国FDA（FoodandDrugAdministration食品和药物管理局的简称）就明文规定光降解塑料不能用于接触食品包装。2、聚丙烯：聚丙烯是在原国家经贸委发出“禁止一次性发泡塑料餐具”的6号令之后，在我国市场逐渐形成起来的。因为原国家经贸委禁止“发泡塑料”，没有禁止“非发泡塑料”制品，让一部分人钻了国家政策的空子。聚丙烯的毒性已经引起北京市政府学生营养餐办公室的注意，北京已经开始禁止聚丙烯餐具在中小学生中使用。3、草纤维类包装材料：由于草纤维类包装材料的颜色、卫生、能耗问题难以解决，而1999年12月由原国家经贸委组织，国家技术监督局颁发包装材料的标准中，又将包装材料的颜色、卫生、重金属作为重点考察项目，限制了该类材料在市场的应用。而且草纤维类包装材料强度问题也没有解决，不能作为家电及仪器的防震包装，并且成本较高。4、纸制品包装材料：出于纸制品包装材料需要大量的纸浆，而且根据不同的要求还加入大量的木质纸浆（如方便面碗需要加入木质纸浆85－100%，才能保持方便面碗的强度和挺括），这样纸制品所用的纸浆前期污染十分严重，木质纸浆对于自然资源的影响也是相当大的。所以，其应用受到限制。美国上世纪80年代大量使用纸制品包装制品，到现在已基本由淀粉类生物降解材料所代替。5、全生物降解包装材料：90年代初，我国同美国、德国、日本和韩国等发达国家相继开展以淀粉为原料的生物降解包装材料的研究，取得了可喜的成果。生物降解型聚合物作为一种可自然降解材料，在环境保护方面起到了独特的作用，其研究和开发也得到了迅速发展。所谓生物降解材料必须是能被微生物完全消化，并只产生自然副产物（二氧化碳、甲烷、水、生物质等）的材料。淀粉作为一次性包装材料，生产和使用过程中无污染，而且使用后可做饲料，用于鱼及其他动物的喂养，也可降解后做肥料。在众多的全生物降解包装材料中，由生物合成的乳酸聚合而成的聚乳酸(PLA)因其良好的性能及同时兼具生物工程材料和生物医用材料应用特性，成为近年来研究最活跃的生物材料。聚乳酸是由生物发酵生产的乳酸经人工化学合成而得的聚合物，但仍保持着良好的生物相容性和生物可降解性。因此聚乳酸可以被加工成各种包装用材料，而且PLA的生产耗能只相当于传统石油化工产品的20%—50%，产生的二氧化碳气体则只为相应的50%。近20多年迅速发展起来了一种新型的全生物降解包装材料——聚羟基脂肪酸酯(PHA)，它是很多微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料，具有良好的生物相容性能､生物可降解性和塑料的热加工性能，同时可作为生物医用材料和生物可降解包装材料，这已经成为近年来绿色包装材料领域最为活跃的研究热点。但就目前技术水平而言，认为采用这些可降解材料就可以解决白色污染还是不恰当的，因为这些产品的应用性能并不理想，还存在很多问题。首先，生物降解高分子材料的价格高，不易推广应用。如我国在铁路上推广的降解聚丙烯快餐盒比原用的聚苯乙烯泡沫快餐盒价格高50%~80%。其次，使用性能尚不尽如人意。其使用性能主要缺点之一是凡含淀粉的降解塑料耐水性都不好，湿强度差，一遇水则力学性能大降，而耐水性恰恰是现行塑料在使用过程中表现的优点。如光-生物降解聚丙烯快餐盒与现用聚苯乙烯泡沫快餐盒相比，实用性较差，质软，装热食品易变形，且资源耗费大，以每个餐盒计算，质量比聚苯乙烯泡沫塑料餐盒大1~2倍。聚乙烯醇-淀粉型生物降解塑料作为包装用的一次性缓冲材料，与普通聚乙烯醇缓冲材料相比，其表观密度稍高，高温、高湿情况下易收缩、遇水易溶解，为水溶性材料。第三，降解高分子材料的降解控制问题有待于解决。作为包装材料要求有一定的使用期，准确的时控性和用后完全、快速降解离实用要求还有相当大的差距，特别是填充型淀粉塑料，其大部分根本不可能在1年内降解，虽然很多试验证明它们在紫外线作用下分子量大幅度下降，但这与实用要求是两回事，在美、欧等发达国家已不能被环境组织和公众接受。第四，高分子材料的生物降解性评价方法有待完善。由于降解塑料的降解性能制约因素很多，各国的地理环境、气候、土壤成分、垃圾处理方式等又有许多差异。因此降解到底意味着什么，其降解时间是否应有所定义，降解产品是什么，这些问题均未能达成共识，其评价方法和标准更是五花八门，要建立起统一、完整的评价方法还需时间。第五，降解高分子材料的使用会影响高分子材料的回收利用，对使用后的生物降解材料需要建立相应的基础处理设施等。尽管目前开发的可降解塑料包装材料尚未彻底解决日益严重的白色污染问题，但它仍然是一条缓解矛盾的有效途径。它的出现不仅扩大了塑料的功能，更缓解了人类和环境的关系，促进了全球的可持续发展。