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有哪些塑料制品的替代品?
浏览: 发布日期:2019-11-21
还记得小时候妈妈用玻璃瓶给你装的牛奶吗?或是送奶员为你送来的玻璃奶瓶?可如今再看看家中的厨房,基本上都是塑料的,水杯、苏打瓶、食品保鲜盒全是塑料的,很有种“沧海桑田”的感觉吧   在美国,如果你不把东西装进塑料袋的话,那结账时会很麻烦。也无怪乎塑料遍地都是了。美国每年要消费十亿只塑料购物袋,但是只有不到百分之一的会被回收利用[数据来源:Clean Air Council]。这些超过300,000吨的垃圾堆积成山,破坏城市的卫生,并且其中有很多进入了海洋[数据来源:Clean Air Council]。每年,死于误食塑料袋的海龟、海鸟和海洋哺乳类动物的数量可达数百万[数据来源:Environment California]。尽管我们的生活离不开这些购物袋,但我们可以从现在开始使用可回收的购物袋   补充:不使用塑料购物袋有很多好处,你不用再担心塑料袋填满你的储物柜,更不用在倒垃圾的时候担心这些塑料袋最终会不会杀死海洋生物   除了找到塑料制品的替代品外,我们还可以将塑料做成可降解的。使用的方法很简单,在制备的过程中将添加剂—助老化剂浓缩液(PDCs)。PDCs是金属混合物,含有钴和猛的硬脂酸盐。它可以催化氧化塑料,将其分解小块的碎片。而只要塑料一分解成这些小块,微生物就将分解掉这些小块,将这些塑料变成二氧化碳、水和生物能,基本上不存在环境污染的问题   环顾添加剂技术,你会发现TDPA(完全可降解塑料添加剂)和MBP。它们都可以用来加工制造一次性塑料袋,例如薄薄的购物塑料袋,一次性纸尿裤,垃圾袋,遮罩或是食品容器(包括快餐盒)   在聚乙烯(标准的塑料袋原料)中加入3%的PDCs,可以催化塑料完全降解。其中95%的塑料都在几周内就变成能被细菌分解的物质[数据来源:Nolan-ITU Pty]。尽管含有PDC的高分子并不是完全具有生物可降解性(或是说‘生物可蚀性’),但它比以前的塑料袋都要环保,不可降解的塑料袋能在自然界中存在超过100年   最近,科学家宣称牛奶可用于制备可降解的塑料制品,比如家具的衬垫,绝缘膜,包装袋之类的。研究人员实现了利用酪蛋白(牛奶中主要含有的蛋白质)的想法,将其和聚苯乙烯制成了生物可降解材料   酪蛋白塑料早在19世纪80年代就有了,一个法国科学家用甲醛处理了酪蛋白,制备出了能替代象牙和龟甲的材料。不过,尽管连玛丽女王都曾称赞这种珠宝一样的材料,但是酪蛋白材料还是比其他装饰品脆且易碎了   多亏了一种叫做钠蒙脱石的硅酸盐材料,科学家们找到了让酪蛋白塑料免受碎裂之苦的方法。将钠蒙脱石冷处理,得到海绵状的气凝胶材料,然后注入多孔粘土和酪蛋白塑料。结果如何呢?这种聚苯乙烯塑料一旦被掩埋就会开始完全降解[数据来源:TheEconomist]。现代的牛奶塑料并不那么易碎了,这要归功于硅酸盐骨架,并且材料的毒性也下降了很多,在制备过程中使用的甲醛用甘油醛来代替了   酪蛋白塑料的前景并不明朗,但是和石化产品制得的聚苯乙烯一比,让我们多了一个爱牛奶的理由   如果一项技术能够将掩埋的垃圾变成可降解的塑料,想想就觉得这种技术很吸引人。鸡毛的处理是一个让人头疼的问题,美国每年有超过三十亿磅(140亿公斤)的鸡毛需要处理[数据来源:ScienceDaily]。而有了这种方法,这些垃圾将成为防水热塑性塑料的原料   鸡毛中主要含角蛋白,一种非常坚硬的蛋白质,能增加材料的硬度和耐用性。这种蛋白在毛发、蹄和角中都有   研究人员决定要充分利用角蛋白优异性能,用丙烯酸甲酯来加工鸡毛,丙烯酸甲酯是指甲油中成分。结果表明,角蛋白塑料相比于由大豆或淀粉加工制得的塑料硬度更大,且不易碎,研究人员也对鸡毛塑料的表现很满意。毕竟,成本低、来源广的鸡毛可以看成是一种可再生资源   接下来要介绍的是一种新兴的生物塑料,或者说生物高分子,液体木材。这种材料看起来,感觉起来甚至于它表现出来的性质都特别像塑料,但和石化产品制成的塑料不同,它是可降解的。这种生物高分子可由纸浆中的木质素制备,木质素是可再生资源   制备方法是将木质素(造纸厂的副产品)溶解在水中,接着置于高温高压下,得到坚硬且无毒的热塑性复合材料。德国的研究人员已经将这种塑料应用于很多产品当中了,像玩具,高尔夫球钉,甚至是高保真扬声器盒   接下来要介绍的四种材料都是生物可降解塑料,都是脂肪族聚酯。一般来讲,它们不如芳香族聚酯的功能多样,像聚对苯二甲酸酯乙二醇盐(PET),是水杯的制造原料。但由于芳香族聚酯是难以降解的,所以要在脂肪族聚酯中寻找替代物   以聚己酸内酯为例,它是合成的脂肪族聚酯,并不是由可再生原料制成的,但是它能在6周的堆肥后完全降解。它的制备方法并不复杂,但由于成本较高一直没有大量投入生产。不过,将PCL和玉米淀粉掺杂在一起能降低成本   有些医疗器械和手术缝合线就是由缓慢降解的脂肪族高聚物制成的,组织工程研究人员也正在研究它在领域内的应用。它也被用于制备要接触事物的产品,像托盘   “纯天然聚酯”这个词听起来像是某个营销活动的标语,但是给某些细菌提供糖浆养料真的可以生产出塑料   所能得到的塑料就是聚羟基脂肪酸酯(PHA),它的主要成分是聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基戊酸(PHV)。这种可降解的塑料很像人工的聚丙烯。尽管它的弹性比石油塑料要差,但是用来作包装袋,塑料膜或是注塑瓶都是绰绰有余的   PHA的成本相较于石油塑料来说并不低,但是在原料的选择上多花点心思就能避免这点。用酒精发酵的玉米,糖浆和活性污泥都可以为细菌提供生产塑料的糖   PHAs通过堆肥就能实现降解;PHB/PHV复合材料(92%的PHB和8%的PHV,质量分数)能在20天内被厌氧消化污泥完全降解,厌氧消化污泥是是生物污水处理厂的主要手段[资料来源:Nolan-ITU Pty Ltd]   利用加工过的玉米来制造塑料听起来就很不可行,但是它是真的在发生的。聚乳酸(PLA),也是一种脂肪族聚酯,生产原料是乳酸,能通过玉米湿磨法淀粉发酵产生。除了玉米以外,还可以用小麦或甘蔗来制备PLA   PLA的硬度比聚苯乙烯和PET都要大,而且它还有一个更大的优势:在工业堆肥条件下,它能在47天内分解,并且在燃烧时不产生任何有害物质,制备它所消耗的能源也比石油塑料低20%到50% [资料来源:Nakazawa]。通常,制造商都会在PLA掺淀粉以降低成本,同时也增强了它的可降解性   消费者能在杯子,袋子和薄膜中见到PLA,不过这一材料的前景还是很广阔的。沃尔玛的高管们预计,如果沃尔玛每年使用1.14亿PLA的包装盒,那么将省下800,000桶石油[数据来源:Royte]。此外,科学家也正在尝试让PLA更坚硬,耐热性更强。如果能成功,这种广受欢迎的绿色塑料将有更广阔的应用空间,从汽车零部件到咖啡杯都将能胜任   淀粉是完全可生物降解、低成本、可再生的纯天然高聚物,并且在最近的可持续发展材料研发中受到极大的关注。淀粉并不能完全替代塑料:它的机械性能较差,注定了它无法用于坚固的产品中,而塑料不存在这种问题   可降解塑料的主要研发方向是如何让塑料变得更容易降解。在所有你说得出的塑料中,都有不同程度的掺杂淀粉,并且取得了一定的成效   为了制备能完全降解的淀粉塑料,使用的高聚物通常是脂肪族聚酯,例如PLA和PCL,还有聚乙烯醇。掺入淀粉也可以降低塑料的生产成本。淀粉的含量通常要超过60%才会对材料的降解性能产生明显的影响,随着淀粉含量的上升,高聚物的生物降解性也随之上升[资料来源:Nolan-ITU Pty Ltd]。不过,加入淀粉同时也会影响塑料的其他性能,如果你将一片湿树叶放进淀粉袋一会,等你再拿出来时可能会看到一片狼藉   塑料制品应用广泛,加工成型,容易使人们常常见的物品,但是他的加工过程和塑料残片降解时间太长,对环境造成了巨大的危害,如果条件允许,找一些替代品是可以的,玻璃不锈钢唐迟之类的还有,之类的替代品,或者是开发一种新的,降解类快的植物替代品就可以了   代替塑料制品就有一些,比如说玻璃啊,然后那种可以回收的东西,回收的材料,然后又比如说冈啊,这些都可以代替的

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