Clasificación de plásticos degradables
Los plásticos degradables generalmente se dividen en cuatro categorías: Plásticos que pueden descomponerse completamente en compuestos de bajo peso molecular bajo la acción de microorganismos. Sus características son que es fácil de almacenar y transportar, siempre que se mantenga seco, no necesita protección de la luz. Tiene una amplia gama de aplicaciones. No solo se puede utilizar en películas y embalajes de abono agrícola. Bolsas, pero también ampliamente utilizadas en el campo médico. Con el desarrollo de la biotecnología moderna, los plásticos biodegradables han recibido cada vez más atención y se han convertido en un foco de investigación y desarrollo de nueva generación.
El plástico degradable PHA tiene el mejor rendimiento entre los plásticos biodegradables. Al mismo tiempo, debido a su alto costo y complicado proceso de producción, aún se encuentra en la etapa inicial del mercado. En 2010, la capacidad de producción mundial de PHA era inferior a 80.000 toneladas, de las cuales Metabolix Company en Estados Unidos tenía una capacidad de producción de aproximadamente 50.000 toneladas, lo que representa más del 60% del mercado. Las empresas chinas también están a la vanguardia en tecnología de producción e investigación y desarrollo de PHA. Tianjin Guoyun Biomaterials Co., Ltd. tiene una capacidad de producción de PHA de 10.000 toneladas, Ningbo Tianan tiene una capacidad de producción de 2.000 toneladas y Shenzhen Yikeman Biotechnology Co., Ltd. tiene una capacidad de producción de 5.000 toneladas de capacidad de producción. Kaneka Company de Japón y PHBIndustrial Company de Brasil también son representantes típicos de la industria de PHA. Estas empresas son promotoras de la industria de PHA. Aunque la aplicación de PHA es relativamente limitada, el volumen real de ventas de Metabolix por año no supera las 100 toneladas. Con la expansión gradual de las aplicaciones posteriores en el futuro, especialmente la mayor madurez de las aplicaciones en envases de película, películas agrícolas, vajillas comestibles, telas no tejidas y otras industrias, la PHA tiene un enorme potencial de mercado. Agregar sustancias absorbentes de agua a los plásticos puede disolverlos cuando se desechan en el agua después de su uso. Se utilizan principalmente en aparatos médicos y sanitarios (como guantes médicos) para facilitar la destrucción y la desinfección.
Plásticos a base de almidón
Hasta ahora, los plásticos degradables a base de almidón incluyen principalmente cuatro categorías: tipo relleno, tipo foto/biodegradable, tipo híbrido orgánico y plástico totalmente de almidón.
1. Plásticos rellenos de almidón. En 1973, Griffin obtuvo la primera patente para plásticos rellenos de almidón modificado en la superficie. En la década de 1980, algunos países habían desarrollado plásticos biodegradables rellenos de almidón basándose en la patente de Griffin. El plástico de almidón relleno también se llama plástico biodestructivo. Su proceso de fabricación consiste en agregar una cierta cantidad de almidón y otras pequeñas cantidades de aditivos a los plásticos en general, y luego procesarlos para darles formas. El contenido de almidón no supera el 30%. La tecnología de plástico de almidón relleno está madura, el proceso de producción es simple y se puede producir con ligeras mejoras en el equipo de procesamiento existente. Por lo tanto, la mayoría de los productos de plástico de almidón degradable domésticos son actualmente de este tipo.
Las moléculas de almidón natural contienen una gran cantidad de grupos hidroxilo, que forman enlaces de hidrógeno extremadamente fuertes dentro y entre las moléculas. Las moléculas son altamente polares, mientras que las resinas sintéticas son menos polares y son sustancias hidrófobas. Por lo tanto, la superficie del almidón natural debe tratarse para mejorar la hidrofobicidad y la compatibilidad con los polímeros. Hay dos métodos principales: modificación física y modificación química.
2. Los plásticos biodegradables foto/biológicos de doble degradación son difíciles de degradar en algunas áreas especiales como la sequía o la falta de suelo, y los plásticos fotodegradables no se pueden degradar cuando se entierran en el suelo. Los Estados Unidos, Japón y otros países han tomado la iniciativa en el desarrollo de un tipo de plástico foto/biodegradable que es a la vez fotodegradable y biodegradable. Los plásticos foto/biodegradables están hechos de fotosensibilizador, almidón, resina sintética y una pequeña cantidad de aditivos (solubilizador, plastificante, agente reticulante, agente de acoplamiento, etc.), donde el fotosensibilizador es un compuesto orgánico o una sal de un metal de transición. El mecanismo de degradación es que el almidón se biodegrada, lo que afloja la matriz polimérica y aumenta la superficie específica. Al mismo tiempo, la luz solar, el calor, el oxígeno, etc. activan el fotosensibilizador, provocando que la cadena polimérica se rompa y el peso molecular disminuya. .
3. El plástico mixto de almidón es un plástico de almidón elaborado mezclando almidón con resina sintética u otros polímeros naturales. El componente principal es almidón (30% ~ 60%), una pequeña cantidad de resina sintética de PE. , polímero de etileno/ácido acrílico (EAA), polímero de etileno/alcohol vinílico (EVOH), alcohol polivinílico (PVA), celulosa, lignina, etc., sus características Tiene un alto contenido de almidón y algunos productos pueden degradarse por completo.
Japón ha desarrollado un polímero de almidón modificado/EVOH mezclado con LDPE ***, almidón modificado con dimetilsiloxano epoxi y luego mezclado con LDPE ***. A esta categoría también pertenecen los plásticos Mster-Bi de la empresa italiana Novamont y los productos de la serie NoVon de la empresa estadounidense Warner-Lambert. El plástico Mster-Bi es una aleación de polímero formada por una red física reticulada de fase EVOH continua y fase de almidón. Dado que ambos ingredientes contienen una gran cantidad de grupos hidroxilo, el producto es hidrófilo y sus propiedades mecánicas disminuirán después de absorber agua, pero es insoluble en agua.
4. El tipo totalmente almidón deforma y desordena las moléculas de almidón para formar una resina de almidón termoplástica, y luego añade una cantidad muy pequeña de plastificantes y otros aditivos, que es el llamado plástico totalmente almidón. . El contenido de almidón es superior al 90% y una pequeña cantidad de otras sustancias añadidas no son tóxicas y son completamente degradables, por lo que el almidón es un plástico verdaderamente completamente degradable. Casi todos los métodos de procesamiento de plástico se pueden utilizar para procesar plásticos exclusivamente con almidón, pero el procesamiento de plástico tradicional casi no requiere agua, mientras que el procesamiento de plásticos exclusivamente con almidón requiere una cierta cantidad de agua para tener un efecto plastificante. Del 8% al 15% es apropiado y la temperatura no debe ser demasiado alta para evitar quemaduras.
Sumitomo Corporation de Japón, Wanlerlambert Company de Estados Unidos y Ferruzzi Company de Italia afirmaron haber desarrollado con éxito plásticos exclusivamente de almidón con un contenido de almidón del 90% al 100%. Los productos pueden biodegradarse completamente en un año sin dejar rastros. No contaminan y se pueden utilizar para la fabricación de diversos contenedores, películas, bolsas de basura, etc. El Instituto de Investigación Battelle de Alemania ha desarrollado plásticos degradables utilizando almidón de guisante verde modificado con un alto contenido lineal, que puede procesarse y formarse mediante métodos tradicionales. Como sustituto del PVC, puede degradarse completamente en ambientes naturales húmedos.
Degradación oxidativa
Esta es una tecnología que la mayoría de la gente en China no comprende. Se agregan aditivos a las materias primas tradicionales de producción de plástico, lo cual es diferente de la adición general de masterbatch de color. método. Una vez que se abandonan los productos plásticos, dos sustancias de los aditivos desempeñan un papel: una es un preoxidante (principalmente algunos iones metálicos no tóxicos) y la otra es una sustancia que promueve la biodegradación (principalmente algo de celulosa vegetal natural). El preoxidante controla el plástico para mantener su vida y función adecuadas cuando no se abandona. Una vez abandonado, reduce el peso molecular mediante una reacción de peroxidación, lo que hace que el polímero sea quebradizo y fácil de descomponer por los microorganismos. Las sustancias promotoras de la biodegradación promueven principalmente el crecimiento de microorganismos. En comparación con la tecnología de plástico a base de almidón, esta tecnología es simple y fácil de implementar, reduce los costos y puede producirse con equipos generales, según la verificación pertinente, el rendimiento del plástico también se mantiene bien. Comida guardada. La empresa británica WELLS adopta este método.
Un método de identificación simple para plásticos comunes. Antes de utilizar varios métodos de reciclaje de plástico para reutilizar los plásticos de desecho, es necesario clasificar la mayoría de los plásticos. Dado que los canales de consumo de plástico son muchos y complejos, y algunos plásticos posconsumo son difíciles de distinguir simplemente por su apariencia, es mejor indicar el tipo de material en los productos plásticos. China ha formulado GB/T16288-1996 "Marcas de reciclaje de productos de embalaje de plástico" con referencia al marcado de variedades de materiales propuesto e implementado por la Sociedad Estadounidense de Plásticos (SPE). Aunque el método de marcado anterior se puede utilizar para facilitar la clasificación, todavía hay muchos. Los productos sin marcar en China presentan dificultades para clasificarlos. Para separar diferentes tipos de plásticos para su clasificación y reciclaje, primero debemos dominar el conocimiento de la identificación de diferentes plásticos.
Identificación de la apariencia
Al observar la apariencia de los plásticos, se pueden identificar inicialmente las principales categorías de productos plásticos: termoplásticos, plásticos termoendurecibles o elastómeros. Generalmente, los termoplásticos se dividen en dos categorías: cristalinos y amorfos. La apariencia del plástico cristalino es translúcida, opalescente u opaca. Solo es transparente en estado de película y su dureza varía de blanda a córnea. El amorfo es generalmente incoloro, completamente transparente cuando no se agregan aditivos y tiene una dureza más dura que la del caucho córneo (en este momento a menudo se agregan plastificantes y otros aditivos). Los plásticos termoestables suelen contener rellenos y son opacos o transparentes sin rellenos. El elastómero tiene un tacto gomoso y una cierta tasa de estiramiento.
Identificación del calentamiento
Las características de calentamiento de los tres tipos de plásticos anteriores también son diferentes y se pueden identificar mediante el calentamiento. Los termoplásticos se ablandan cuando se calientan, se derriten fácilmente y se vuelven transparentes cuando se derriten. Los filamentos a menudo se pueden extraer de la masa fundida y, por lo general, son fáciles de sellar con calor. Los plásticos termoendurecibles se calientan hasta que el material se descompone químicamente, manteniendo su dureza original sin ablandarse y con dimensiones relativamente estables, y carbonizándose a la temperatura de descomposición. Cuando el elastómero se calienta, no fluye hasta la temperatura de descomposición química. Cuando la temperatura de descomposición alcanza la temperatura de descomposición, el material se descompone y carboniza.
Los rangos de temperatura de ablandamiento o fusión de los termoplásticos comúnmente utilizados se muestran en la tabla
Variedades de plástico
Rango de ablandamiento o fusión/c
Acetato de polivinilo
35~85
Polioximetileno
165~185
Poliestireno
70~ 115
Polipropileno
160~170
Cloruro de polivinilo
75~90
Nylon 12
170~180
Polietileno
110
Nylon 11
180~190
Policlorotrifluoroetileno
200~220
Nailon 610
210~220
Poli-1-buteno
125~135
Nylon 6
215~225
Cloruro de polivinilideno
115~140 (Ablandamiento)
Policarbonato
220~230
Plexiglás
126~160
Acetato de celulosa poli-4-metilpenteno-1240
125 ~175
Nylon 66
250~260
Polipropileno Nitrilo
130~150 (ablandado)
Tereftalato de polietileno
250~260