納米碳酸鈣在降解塑料中的應(yīng)用
2021-06-08
塑料是二十世紀(jì)的重大發(fā)明，也是最常見的化工產(chǎn)品之一，生活中的方方面面都能見到塑料的影子：快遞包裝、外賣盒、超市購(gòu)物袋、塑料瓶等等。塑料可以替代金屬、木材或玻璃等物料，使用便捷、便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，推動(dòng)了快遞、外賣等行業(yè)的迅猛發(fā)展。但是塑料袋降解困難，會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的破壞，以塑料袋為代表的白色垃圾成為了世界公認(rèn)的白色垃圾。
生物降解材料時(shí)代已來臨
國(guó)家發(fā)改委2020年發(fā)布《固體廢物污染防治法》等一系列法令，2021年生物降解材料橫空入市。當(dāng)我們走進(jìn)超市，看著印著“全生物降解”的購(gòu)物袋時(shí)，生物降解材料時(shí)代已經(jīng)來臨。
2019年全球生物降解塑料產(chǎn)能合計(jì)約為107.7萬噸，淀粉基塑料占比高達(dá)38%，當(dāng)前使用量最大，其次分別是PBAT（25%）和PLA（24%）。據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年，快遞包裝、一次性塑料餐具、塑料購(gòu)物袋和農(nóng)用地膜四個(gè)領(lǐng)域?qū)山到馑芰系男枨罂臻g分別達(dá)到100萬噸、70萬噸、50萬噸和30萬噸，合計(jì)形成約250萬噸的市場(chǎng)空間，500億元左右的市場(chǎng)規(guī)模。
限塑政策逐步加碼，高成本、力學(xué)性能低等仍是瓶頸
全球限塑始于20世紀(jì)80年代的，我國(guó)于2008年開始實(shí)施首個(gè)限塑令，但效果不甚顯著。自2017年我國(guó)開始禁止進(jìn)口“洋垃圾”開始，限塑力度顯著加大，2020年1月發(fā)改委聯(lián)合生態(tài)部發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，重點(diǎn)針對(duì)不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、賓館和酒店一次性塑料用品、快遞塑料包裝四個(gè)領(lǐng)域提出禁止、限制使用的要求和時(shí)間推進(jìn)節(jié)點(diǎn)。限、禁塑政策的推動(dòng)是可降解塑料行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力和契機(jī)，但與此同時(shí)，由于可降解塑料較高的生產(chǎn)成本，我國(guó)可降解塑料仍處于行業(yè)導(dǎo)入期。而且力學(xué)性能低等問題仍然是限制行業(yè)健康發(fā)展的瓶頸。
納米碳酸鈣在降解塑料中的應(yīng)用
與普通碳酸鈣相比，納米碳酸鈣比表面積更大、顆粒更小，顆粒直徑約在50~120nm，在塑料、涂料、造紙、油墨、橡膠等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，其與聚合物共混制備的納米復(fù)合材料有優(yōu)良的性能。
納米碳酸鈣可作為無機(jī)納米粒子填充物加入高分子材料中，聚合物/納米復(fù)合材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能：納米塑料熔體黏度低、結(jié)晶速率快，可使材料加工性能得到提高；納米粒子具有很好的剛性、熱穩(wěn)定性等，且聚合物韌性良好，當(dāng)納米粒子均勻分散時(shí)，復(fù)合材料能結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，少量納米粒子的填充，復(fù)合材料性能就有很大提高，同時(shí)也可降低聚合物用量，使成本降低。
目前通過生物降解樹脂復(fù)合及改性技術(shù)、通過添加納米碳酸鈣提高力學(xué)性能等技術(shù)，有效改善了生物降解材料的工業(yè)化水平。
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