中國粉體網訊  20年前，國內開始全面禁止生產和使用一次性發泡塑料餐飲具，而如今餐飲外賣行業興盛，外賣塑料包裝也發展出新花樣，如“降解塑料、易回收塑料、紙塑復合材料”等。在10月15日，“美團外賣青山計劃2021年度綠色包裝名錄發布，分“易回收易再生塑料包裝容器”、“紙質外賣包裝”、“降解塑料外賣包裝”三大類別，包含PLA(聚乳酸)、PBAT(聚己二酸對苯二甲酸丁二酯)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)餐盒，以及紙質餐具等共161件環保產品。

包裝塑料 圖片來源：pixabay

作為一類新型包材，降解塑料的性能始終是行業關注的重點。從主流降解塑料產品看，PLA具備較高的硬度和高透明性，是理想的透明容器、管材制造原料；但其韌性較差，缺乏柔性和彈性，耐水解性能不佳。PBAT性能接近傳統石油基塑料，具備較好的延展性和斷裂伸長率，成膜性能突出；但降解速度慢，粘性大易粘連。PHA具備良好的降解能力，不要求工業堆肥等苛刻條件；但其價格過于高昂。短期來看，可降解塑料應用存在一定困難。

1、碳酸鈣與可降解塑料共混改性

聚乳酸(PLA)作為目前研究較多、商業化較為成功的可生物降解材料之一，具有優異的光澤性及阻隔性能，但也存在質硬而韌性較差，缺乏柔性和彈性等缺點。因此將高韌性的聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(PBAT)與PLA進行共混，不僅可以提高PLA的韌性，同時加快PBAT的分解速率。

1.1、改性CaCO₃增強PLA韌性和降解能力

劉逸涵等用鋁酸酯偶聯劑(ACA)對碳酸鈣(CaCO₃)進行處理，成功制備鋁酸酯改性碳酸鈣(Al- CaCO₃)，并將CaCO₃和Al- CaCO₃分別與PLA進行熔融共混，制備了PLA/ CaCO₃和PLA/Al- CaCO₃體系并進行了一系列測試。

其中，力學測試結果表明：CaCO₃降低了PLA的韌性而Al- CaCO₃能夠有效地提升PLA的韌性。蛋白酶K降解試驗結果表明：無機粒子的加入提升了體系的降解性能，提高了材料的應用性。觀察材料斷面發現：CaCO₃存在于PLA表面，Al- CaCO₃被包埋在PLA基體中，ACA使無機粒子與PLA能夠緊密地結合，從而提高材料的韌性。

1.2、CaCO₃/PBAT/PLA復合材料兼具韌性和可降解性

晏永祥等對PBAT的共混改性研究認為，將高韌性的PBAT與PLA進行共混，不僅可以提高PLA的韌性，同時加快PBAT的分解速率。另外，D.B.Rocha等制備了CaCO₃/PBAT/PLA復合材料，研究結果表明，CaCO₃改善了基質中聚合物之間的界面相容性，可獲取低成本的柔性薄膜。

小結：

(1)鋁酸酯偶聯劑能使無機粒子與PLA能夠緊密地結合，能提高材料的韌性。

(2)無機粒子的加入提升了PLA體系的降解性能。

(3) CaCO₃/PBAT/PLA復合材料能具備相容性，有共混改性的潛力，有兼具韌性和降解性的條件。

碳酸鈣晶體形貌

2、聚乳酸(PLA)的降解原理解析

研究表明，聚乳酸可以發生水解降解、熱降解、光和輻射降解、酶促降解以及微生物降解等。1981年，威廉姆斯最先發現源于白色念珠菌的蛋白酶K對PLA具有降解作用，此后，蛋白酶K一直被用作降解聚乳酸的酶，被研究者們用來研究聚乳酸及其共混體系的降解性能。

在上述研究中，隨著CaCO₃和Al- CaCO₃的加入，PLA體系的降解性能明顯增強。無機粒子含量在30%以上的體系在2天的時間基本就可以完全降解，含有10%和20%無機粒子含量的體系的降解能力較純聚乳酸也有較大提高。

Al- CaCO₃共混改性PLA體系

這一變化可能有如下幾個方面的原因：

首先，無機粒子的加入使得體系結構發生變化，使更多PLA與降解液接觸。其次，隨著PLA的降解，樣品中無機粒子會脫落，使PLA與降解液有更充分的接觸面積。最后，PLA降解產物為乳酸分子，其可能與碳酸鈣發生化學反應，進一步清除掉了隨著降解進行裸露出來的碳酸鈣。

結語

目前，幾乎每一種可降解塑料都存在一定的應用難題，通過近似體系共混改性，再輔助各種填料和補強劑，反復探索技術原理，完善一套實用性較強的降解材料制備方案是十分必要的。從目前應用技術水平來看，無論是碳酸鈣或是其他塑料制品中廣泛應有的粉體材料，在降解塑料中都具備很高的研究價值。

參考來源

劉逸涵，等：聚乳酸/鋁酸酯改性碳酸鈣體系的性能研究，長春工業大學

晏永祥，等：可生物降解塑料PBAT共混改性研究進展，長沙理工大學

美團外賣青山計劃2021年度綠色包裝名錄，中商網