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塑料制品的10种替代品和20种常用塑料必备知识
来源: | 作者:pmo5f41bd | 发布时间: 2016-06-12 | 569 次浏览 | 分享到:

 

塑料制品10种可能的替代品

 

10.玻璃

 

玻璃是由沙子制成的,原料并不是化石燃料。

 

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。

 

9.环保购物袋

 

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。

 

8.塑料添加剂

 

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。

 

7.牛奶蛋白

 

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。

 

6.鸡毛

 

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。

 

5.液体木材

 

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。

 

因为它是由木材制成的,所以它也可以回收制成木材。

 

4.聚己内酯

 

由能缓慢分解的塑料—聚己酸内酯制成的手术缝合线。

 

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。

 

3.聚羟基脂肪酸酯

 

 

“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]。

 

2.聚乳酸

 

由玉米制成的塑料容器

 

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。

 

1.淀粉塑料

 

提高生物降解性意味着我们的环境中将不会到处都是这样的白色垃圾

 

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。

 

因此,尽管制备绿色塑料没有万全之策,但是要将回顾旧方法和创造新技术有机结合起来,这才是正确的方向。