[发明专利]一种提高生物降解塑料制品使用寿命的表面增强方法

说明书

本发明提供了一种提高生物降解塑料制品使用寿命的表面增强方法，本发明通过在生物降解塑料制品表面喷涂含改性剂的涂层，封闭生物降解塑料制品表面活性吸水基团；从而隔绝生物降解塑料制品和水分接触；或者在生物降解塑料制品表面喷涂一种使用期很长的另外一种对水分不敏感的降解材料的涂层。通过该方法制得的生物降解塑料制品表面能有效阻隔制品与水分、微生物以及紫外线的接触，从而延长使用寿命，使得生物降解塑料可以长期循环使用，避免了一次性使用带来的资源浪费。

技术领域

本发明涉及一种对水分敏感的生物降解塑料制品表面改性方法，具体涉及一种提高生物降解塑料制品使用寿命的表面增强方法。

背景技术

塑料制品具有综合性能优异、价格较低、易成型加工等特点，已广泛深入国民经济各部门以及人民生活各个领域，随着塑料制品应用领域的不断扩大，其使用量也急剧上升。根据国家统计局数据显示，2019年国内塑料制品产量达到8184.17万吨，同比大幅增长35.5％，消费量、产量均居世界首位。然而塑料制品在给人们带来方便的同时也带来了废旧塑料处理的困扰，常用塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等，在自然界中都很稳定，难以降解，例如PE在自然条件下的降解周期一般为200年以上。随着时间的推移，自然界中废旧塑料的含量会越来越高，塑料污染也越来越严重，已经影响到生态环境和人身健康。

随着上述“白色污染”问题日趋严重和人们环保意识的不断提升，可降解塑料因其制品的各项性能可满足日常使用要求，在保存期内性能不变且使用后能被自然界微生物完全分解成CO₂、H₂O及其他对环境无害的低分子化合物的塑料，而得到越来越多的认可，契合了当下全球环保潮流，对消除当下愈演愈烈的“白色污染”，推动绿色包装及物流产业发展具有重要意义。

可降解塑料主要分为生物降解塑料、光降解塑料和热氧降解塑料。其中，“光降解”或“热氧降解”最终只能将塑料降解成细小的塑料碎片，不仅不利于塑料的回收利用与清理，碎片化的塑料进入到环境中还会产生更多污染问题。因此，“光降解”或“热氧降解”塑料并不环保，在行业内也引起了许多反对声音。生物降解塑料是目前市场上的主流；生物降解塑料可分为生物基降解塑料和石油基降解塑料，生物基可降解塑料包括聚乳酸(PLA)、聚羟基二甲酯(PHA)等；石油基生物降解塑料包括聚己内酯(PCL)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)等。

生物降解是一种化学过程，环境中可利用的微生物将生物降解塑料转化为如水、二氧化碳和堆肥(不需要人工添加剂)等天然物质。但是需要注意的是，生物降解塑料并非在任何情况下都可以进行，而是取决于周围的环境条件，同时还需要依据相应的标准规定才能进行，如在工业堆肥、家庭堆肥下进行生物降解。因此，当生物降解塑料进入海洋等非标准规定的环境时，生物降解性能会降低。以常见的PLA为例，在工业堆肥情况下(温度58±2℃，湿度为98％且有一定微生物)，PLA样条在50天左右失重达到70％，在3-6个月内降解完全；在模拟自然土壤条件下，1年以后的PLA样条失重仅为0.23％，基本没有发生降解；将PLA样条放置在淡水中或海洋中，在经过一年的浸泡后，PLA样条没有观察到明显失重，GPC测试表明分子量无明显变化。同时其他生物降解塑料如PBAT、PBS在海水中浸泡一年以后，其失重率也均小于2％，降解很缓慢。所以，生物降解塑料制品不仅需要选择合适的生物降解塑料，还应当在合适的环境要求下对使用后的塑料制品进行处理，应尽量将其投放到可送往堆肥的渠道。但是一般只有欧美等发达国家才具备大型的工业堆肥厂，同时生物降解塑料对垃圾分类体系也有较高要求。所以如果没有垃圾分类和工业堆肥厂做保障，大量的生物降解塑料会进入自然界或者海洋中，很难降解实现循环再生。

目前能在海水中降解的塑料有聚乙醇酸(PGA)、聚羟基脂肪酸(PHA)、、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)等，但这些材料大多因为价格或本身性能而难以大规模使用，所以，世界各国也在大力开展海水降解材料的研究来改善这一状况。