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納米碳酸鈣在降解塑料中的應用

2021-06-08

塑料是二十世紀的重大發明,也是最常見的化工產品之一,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、便于儲存和運輸,推動了快遞、外賣等行業的迅猛發展。但是塑料袋降解困難,會對環境造成很大的破壞,以塑料袋為代表的白色垃圾成為了世界公認的白色垃圾。

生物降解材料時代已來臨

國家發改委2020年發布《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。當我們走進超市,看著印著“全生物降解”的購物袋時,生物降解材料時代已經來臨。

2019年全球生物降解塑料產能合計約為107.7萬噸,淀粉基塑料占比高達38%,當前使用量最大,其次分別是PBAT(25%)和PLA(24%)。據預測,到2025年,快遞包裝、一次性塑料餐具、塑料購物袋和農用地膜四個領域對可降解塑料的需求空間分別達到100萬噸、70萬噸、50萬噸和30萬噸,合計形成約250萬噸的市場空間,500億元左右的市場規模。

限塑政策逐步加碼,高成本、力學性能低等仍是瓶頸

全球限塑始于20世紀80年代的,我國于2008年開始實施首個限塑令,但效果不甚顯著。自2017年我國開始禁止進口“洋垃圾”開始,限塑力度顯著加大,2020年1月發改委聯合生態部發布《關于進一步加強塑料污染治理的意見》,重點針對不可降解塑料袋、一次性塑料餐具、賓館和酒店一次性塑料用品、快遞塑料包裝四個領域提出禁止、限制使用的要求和時間推進節點。限、禁塑政策的推動是可降解塑料行業發展的動力和契機,但與此同時,由于可降解塑料較高的生產成本,我國可降解塑料仍處于行業導入期。而且力學性能低等問題仍然是限制行業健康發展的瓶頸。

納米碳酸鈣在降解塑料中的應用

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、橡膠等領域有廣泛應用,其與聚合物共混制備的納米復合材料有優良的性能。

納米碳酸鈣可作為無機納米粒子填充物加入高分子材料中,聚合物/納米復合材料具有優異的物理力學性能:納米塑料熔體黏度低、結晶速率快,可使材料加工性能得到提高;納米粒子具有很好的剛性、熱穩定性等,且聚合物韌性良好,當納米粒子均勻分散時,復合材料能結合二者的優點,少量納米粒子的填充,復合材料性能就有很大提高,同時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合及改性技術、通過添加納米碳酸鈣提高力學性能等技術,有效改善了生物降解材料的工業化水平。

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