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新聞詳細

生物塑料在食品藥品包裝中的應(yīng)用與展望

作者: 來源: 日期:2021/1/19 17:17:01 人氣:1478
盡管塑料制品質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕、運輸方便,被評為 20 世紀最偉大的發(fā)明之一,但塑料污染已成為影響人類生活環(huán)境的重要問題。

塑料產(chǎn)品由于物理化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在自然環(huán)境中可能數(shù)十至數(shù)百年都不會被分解 ;大部分塑料作為包裝材料在一次性使用后即被丟棄;廢棄塑料,特別是塑料袋隨處可見,無論是北極還是南極,都發(fā)現(xiàn)了微塑料。所以,塑料袋被評為 20 世紀最糟糕的發(fā)明。

我國大力推廣采用生物塑料來解決塑料污染問題。中央全面深化改革委員會第十次會議審議通過 了《關(guān)于進一步加強塑料污染治理的意見》。國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)文,明確要求“推廣使用可降解包裝膜,可降解購物袋,符合性能和食品安全要求的秸稈覆膜餐盒等生物基產(chǎn)品、可降解塑料袋等替代產(chǎn)品”。這些替代產(chǎn)品即為生物塑料 (bioplastics)。

本文圍繞生物塑料的概念、幾種常用生物塑料的特性及其在食品藥品包裝中的應(yīng)用進行概括性論述,并對其未來在藥品包裝方面的應(yīng)用做出展望。 

1 生物塑料簡介 

照歐洲生物塑料協(xié)會和日本生物塑料協(xié)會的定義,生物塑料是生物基塑料 (bio-based plastics) 和生物降解塑料 (biodegradable plastics) 的統(tǒng)稱。生物基塑料是從原材料來源角度提出的概念,而生物降解塑料主要是從塑料廢棄后對環(huán)境的消納性能角度提出的概念。

依據(jù)原材料的來源和生物可降解性能不同,生物塑料可分為 3 類。第一類是全生物質(zhì)來源及部分生物質(zhì)來源的不可降解的塑料 (based on renewable raw materials),如將玉米淀粉轉(zhuǎn)化為生物乙醇,再進行加工所得的基于生物乙醇的聚乙烯 (PE)、聚苯烯 (PP),以及部分基于生物乙醇的聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 等,都屬于生物基生物塑料 。

第二類是生物質(zhì)來源且可生物降解的塑料 (biodegradable and based on renewable materials),如熱塑性淀粉 ( 來源于淀粉,在助劑等作用下使其具有熱塑性 )、聚乳酸 (PLA,由玉米淀粉降解為乳酸,再經(jīng)過聚合而成 )、乙酸纖維素 ( 原料來源于植物纖維素,通過羥基乙?;瞥?) 等,既屬于生物基塑料,又屬于生物降解塑料。

第三類來源于石油基,但可生物降解 (based on fossil resources and biodegradable), 如聚丁二酸丁二醇酯 (PBS,由丁二酸和丁二醇聚合而成 )、聚己內(nèi)酯 (PCL,由 6- 羥基己酸縮合而成 ), 屬于生物降解塑料。

由此可見,生物基塑料不一定能生物分解,而生物降解塑料也不一定是生物基塑料;生物塑料不只是一種單一的材料,它們是由一系列具有不同性能和用途的材料所組成的。

生物基塑料采用生物碳占總碳的百分比來評價其環(huán)保價值。傳統(tǒng)塑料使用石化原料 ( 如石油、 煤等 ),而石化原料因年代久遠而不含14C,所以可利用 14C 測定生物基塑料中生物碳的含量。

基于此,美國材料與試驗協(xié)會建立了 ASTM D6866 標準,該標準等同于歐洲 CEN/TS 16137 標準。通常由獨立的第三方認證機構(gòu)依據(jù)上述標準對由生物塑料制成的包裝材料進行評估認證,給予認證標識,如圖 1 所示。這有利于引導(dǎo)公眾消費由生物基塑料制成的產(chǎn)品。

生物塑料與石化塑料的主要區(qū)別是組成不同, 一般石化塑料僅含 C 和 H,生物塑料含 C、H 和 O。生物塑料的廣泛使用主要有利于 :①減少二氧化碳排放,防止溫室效應(yīng)繼續(xù)惡化 ;②減少白色污染, 減少垃圾填埋占用寶貴的土地資源。65%以上的生物塑料被用于包裝領(lǐng)域,還被用于餐飲、消費電子、汽車、農(nóng)業(yè)或園藝、玩具等產(chǎn)品的制造方面。但目前生物塑料的價格較高, 限制其大量使用。 

2 常用生物塑料以及在包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用 

商品化的生物塑料主要有淀粉基塑料、PLA、 聚羥基脂肪酸酯類 (polyhydroxyalkanotes,PHA) 化合物、脂肪族二元酸二元醇共聚物、各種纖維素 類等。以下分別介紹其來源、特性以及在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用。 

2.1 淀粉基生物塑料 
淀粉由于來源廣、可再生、成本低和可完全降解,已被廣泛用于制備淀粉基塑料 ( 簡稱淀粉塑料,starch plastics)。我國國家標準 GB/T 21661—2008 中指出 :塑料中淀粉含量在 15%以上即可稱為“淀粉塑料”。 

淀粉塑料發(fā)展至今經(jīng)歷了填充型、共混型和全淀粉塑料 3 個階段 ( 圖 3),也稱 3 種類型,每一階段中淀粉含量均比上一階段顯著增加。



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