浅析塑料
摘要:从第一个塑料产品赛璐珞诞生算起,塑料工业迄今已有120年的历史。经历了天然高分子加工阶段, 合成树脂阶段,19世纪70年代聚烯烃塑料系列成为了重中之重,同时出现了多品种高性能的工程塑料,到70年代末塑料工业趋于稳定增长阶段,生产技术更加合理完善,性能优异的材料开始问世。塑料以其优异的性能在人类的生产和生活中发挥了不可估量的作用,推动了整个世界的进步.
关键词:塑料的合成 分类 降解与节能 发展前景
正文:20世纪以来,在人类生活的深刻变化中,塑料材料革命发挥了极其重要的作用。特别是近50年,各种塑料由于具有广泛的用途及良好的使用性能在农业,包装,轻工,纺织,建筑,汽车,电子电气乃至航空航天,国防军工等各个领域中,与钢铁,木材,水泥构成现代工业的四大基础材料。进入21世纪,随着信息技术等高新技术的不断渗透,合成树脂即塑料性能进一步改善,应用更加广泛,对国民经济和社会发展以及人民生活水平的提高将产生越来越重要的影响。
一、塑料的合成
1.1塑料的定义:塑料是以合成或天然高分子化合物维基本成分,附加填料和各种助剂,在一定的条件下塑化成行,最终能保持形状不变的材料。
1.2原料:制造塑料的原料是树脂,而单体是构成高分子化合物即合成树脂的基本结构单元。单体的来源经历过从易到难的发展过程:动物,植物,煤,石油和天然气。至今四种单体来源同时存在,石油和天然气是目前各工业国家制造塑料的最重要原料来源。
1.3制造: :从单体到塑科制品要经过聚合和加工二大步骤。聚合的方法来说有本体、悬浮、乳掖、镕液聚合法四种。通过一定的温度、压力、催化剂使单体分子活化聚合成大分子,聚合后得到没有一定的形状和强度从而无实用性粉粒状聚合物,通过挤压、注射、压延、砍塑、压制(模压、层压)等各种加工方法变成有实用价值的塑料制品,加工之前必须根据制品的使用要求添加适当的助剂最常见的有增塑剂、稳定剂(热、光稳定剂)、抗氧剂等。
二、塑料的分类
塑料的分类体系比较复杂,各种分类方法也有所交叉。以下就结构和使用性质进行简单的分类介绍。
2.1按结构分:塑料高分子的结构基本有两种类型。
第一种是线型结构,具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物。线型高分子制成的是热塑性塑料,加热可熔融可再造,常见的热塑性树脂有:聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶等。其优点是加工成型简便,具有较高的机械能。缺点是耐热性和刚性较差。
第二种是体型结构 ,具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物,由体型高分子制成的是热固性塑料,因其形成键与键之间的不可逆共价键从而不能再熔融和流动而无法从新塑造。它包括大部分的缩合树脂,热固性树脂的优点是耐热性高,受压不易变形。其缺点是机械性能较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。
2.2按使用特性分:1、通用塑料:一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。2、工程塑料:一般是指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺过稳定性较好,可以用作工程结构件的塑料。如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料盒特种工程塑料两大类。
三、塑料的应用:
国内塑料制品市场未来需求主要集中在包装、建筑、农用、工业交通及电子通讯等几个方面;体育健身器材和医疗器械行业应用将大幅增长;玩具行业有可能转为使用具有环保特性的塑料;ABS树脂在建材管材和管件、医疗器械和合金共混物等的应用上也有良好前景。工程塑料仍将是增长最快的领域。工程塑料是电子信息、交通运输、航空航天、机械制造业的上游产业,在国民经济中占据着重要的地位,其发展不仅对国家支柱产业和现代高新技术产业起着支撑的作用,同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。近年来,随着我国制造业的快速发展,工程塑料的应用领域日趋广。
评价:由其具有强烈抗腐蚀能力,重量轻且坚固,加工方便又高效,原料广而廉还可以用于制备燃料油盒燃料气从而降低的原油的消耗,用途广泛立于材料之林,但是塑料也有不足之处,这是创造一系列改性品种的动力,总起来说塑料尺寸不稳定,容易老化,可燃,必须加各种不同助剂来改善。某些塑料制品有毒性,普通塑料具有抗氧化,难腐蚀,难降解使回收利用废弃塑料时十分困难,生态环境危害极大。此外塑料是由石油炼制的产品制成的,而石油资源是有限的。
随着人类文明的进步,人们开始重视自然环境以及人类的可持续发展,这凸显了废旧塑料所带来的环境问题,白色污染”成为了一个全球性问题,而且由于石油等资源的有限性,人们开始注重资源更加有效的利用。这些都为塑料的发展即带来了挑战也带来了机遇,随着可降解塑料和废旧塑料的回收利用技术的研发,在逐渐减少对生态环境的危害的同时,塑料在材料生产与应用中,目前和将来的能耗、材料成本以及材料使用中的节能优势使其有了更大的发展空间。
四、发展方向:将来最主要的是充分利用具有多种性能和加工工艺优越性的现有材料。增强其在较高温度下使用保持较高强度,降低塑料强度和变形性能的时间和温度的依赖关系,加强研究塑料的燃烧特性,在老化影响因素下使塑料稳定。白色污染主要是由废旧塑料高分子的难降解性以及添加剂的毒害性引起的,目前,世界各国都在大力投入可降解塑料的研发和废旧塑料的回收利用技术的研发。在积极开发塑料回收利用技术的同时,研究开发生物降解塑料成为当今的研究热点。而且为了适应市场需求和高科技发展的需要,开发高性能,功能性材料也将成为热点。
塑料的降解和节能
1可降解塑料制品研究现状
一般来说,塑料除了热降解外,在自然环境中的光降解和生物降解都比较慢。用C14同位素跟踪考察塑料在土壤中的降解,结果表明,塑料的降解速度随着环境条件的不同而有所差异,但通常都需要200~400年
为了解决这一问题,世界各国投入了大量的研发力量来开发和应用可降解塑料。可降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求,在保存期内性能不变,而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料,从而对环境进行保护
塑料的降解主要是高分子化学键断裂所引起的,其降解的方式和程度与环境条件有关。其主要降解方式有:水解降解、氧化降解、微生物降解和机械降解。但从实际应用的角度,一般是运用光降解、光-生物双降解和生物降解等方式
2节能:在用塑料等合成材料同样可以制造出与传统材料效用相同或相近的制品上替代使用,以求节省材料生产、加工能耗;在使用等合成材料后可以让用能过程或设备节约能源。
实例:据估算,美国1978年使用了150,000吨塑料用于创造冰箱和冶藏箱的部分绝热作用的部件,节约了60%重量的金属或玻璃。不用塑料而用玻璃或金属则需耗能23万亿英热单位,二用塑料部件耗能15.8万亿英热单位,节约了能量7.2万亿英热单位,相当于120万桶原油。
五、结尾:随着能源危机的时隐时现带来的压力,节能已成为主流话题,而塑料以其在生产及使用中的节能优势将必定获得更大的发展。而且各国对可降解塑料的研发和废旧塑料的回收利用技术的大力支持,白色污染的危害性逐渐减少,绿色塑料的出现指日可待。源于自然,归于自然,塑料的前景无限光明!
食品包装材料卫生安全性研究概况
杨 阳,甘平胜,胡国媛,胡毅志
(广州市疾病预防控制中心,广州510080)
【综述】
[摘要] 食品包装材料与食品卫生安全有密切的关系,食品包装必须保证被包装食品的卫生安全,才能成为放心食品。
因为只有合格的原材料、食品添加剂、包装材料和容器才能生产出符合质量安全要求的食品。从食品卫生检验工作者的
角度,谈谈食品包装材料的卫生安全,以帮助人们关注食品卫生安全.提高消费者的鉴别能力。
[关键词] 食品包装材料;国家卫生标准;安全性评价
随着生活水平的提高,人们越来越注重食品的安全和卫
生问题,而食品包装材料作为保证食品安全卫生的重要手段
得到了更广泛的重视。从对餐饮具、食品包装的抽查结果看,
我们发现食品包装材料的卫生安全存在着不容忽视的问题:
基于食品包装与健康安全密切相关,并且存在问题较多较重,
对食品包装材料的安全性研究显得尤为重要。
1 食品包装材料的种类和卫生标准
1.1 食品包装材料的种类
目前我国允许使用的食品容器、包装材料以及用于制造
食品用工具、设备的有(1)塑料制品一热塑性塑料、热固性塑
料等系列化产品、塑料添加剂;(2)橡胶制品一天然橡胶、合成
橡胶、橡胶助剂等系列化产品;前3种有机物所用的助剂必须
符合GB~85一l994《食品容器、包装材料用助剂使用卫生标
准》的要求;(3)食品容器内壁涂料一常温成膜涂料、高温固化
成膜等系列化涂料及助剂;(4)陶瓷器、搪瓷食具;(5)铝制品、
不锈钢食具容器、铁质食具容器、玻璃食具容器;(6)食品包装
用纸等系列化产品;(7)复合包装袋一复合薄膜、复合薄膜袋
等系列化产品。
1.2 食品包装材料的主要卫生指标
食品包装材料的卫生指标主要包括:蒸发残渣(乙酸、乙
醇、正己烷)、高锰酸钾消耗量、重金属、残留毒素等。在食品
容器、包装材料的卫生标准中,均以各种液体来浸泡,然后测
定这些液体的有关成分的迁移量。溶剂的选择以食品容器、
包装材料接触食品的种类而定,按照不同物理状态下,一般用
化学物质,如蒸馏水(代表中性食品)、4% 乙(醋)酸(代表酸
性食品)、8% ~60% 乙醇(代表含有酒精的食品)、正己烷(代
表油脂食品);浸泡后的蒸馏水溶剂中的高锰酸钾消耗量或叫
做耗氧量(代表向食品中迁移的总有机物质及不溶性物质的
量);脱色试验;其他根据易造成食品污染的砷、氟、重金属
(铅、镉、锑、锗、钴、铬、锌)、有机物单体残留物、裂解物(氯乙
烯、苯乙烯、酚类、丁腈胶、甲醛)、助剂、老化物等有害元素的
测定。蒸发残渣代表向食品中迁移的总可溶性及不溶性物质
的量,它反映食品包装袋在使用过程中接触到液体时折出残
渣、重金属、荧光性物质、残留毒素的可能性。如果用这样的
食品包装承装食品,食品就会受到不同程度的污染,人们食用
后毒素就会进人人体,长期沉积在内脏器官,引起慢性中毒。
特别是人体中过量的重金属会减弱人体免疫功能.损伤神经、
造血和生殖系统,尤其是对处于成长期的儿童和青少年的身
体和智力发育产生阻碍减缓甚至不可逆转的毒副作用。
1.3 食品包装材料的卫生标准
在卫生标准上,分原材料和制品这两个方面。在原材料方
面的卫生标准,有GB9691《食品用聚乙烯树脂的卫生标准》、
GB96~(食品用聚苯乙烯树脂的卫生标准》和GB9693{食品用
聚丙烯树脂的卫生标准》。在这3个树脂标准中.聚乙烯和聚
丙烯用量最大,聚苯乙烯用量最少,而且会越来越少。另外,国
外除了这3个树脂标准外,还有聚酯(PET)、尼龙(PA)等其他
树脂的卫生标准。在这些原材料的卫生标准中,有重金属含量、
蒸发残渣、高锰酸钾消耗量、脱色指标等规定,而国外的指标中,
还有醛含量,镉、砷、汞等重金属含量,酚和胺含量等规定。
在成型品方面的卫生标准,有GB%87{食品包装用聚乙
烯成型品卫生标准》、GB9688{食品包装用聚丙烯成型品卫生
标准》、GB9689《食品包装用聚苯乙烯成型品卫生标准》和
G~683{复合食品包装袋卫生标准》。前面3个成型品卫生标
准项目中,有蒸发残渣、高锰酸钾消耗量、重金属含量的具体
指标,而第四个《复合食品包装袋卫生标准》中,又增加了二氨
基甲苯含量不得大于0.004 m L的指标。这是因为在食品
包装材料中,胶粘剂中的微量有害健康的物质,也会影响整个
体系的卫生性能,而且其中的二氨基甲苯是一种致癌物质,必
须严格控制。对成型品还要有相应的卫生标准,其目的就是
防止乱用和滥用添加剂,就是要更好地保障直接包装和接触
食品的材料具有高度的卫生安全性能。
除了上述的卫生标准项目和指标外,我国的复合包装材
料标准中,还有一项残留溶剂不得大于10 m kg的规定,例
如GBIO0(~ 和GB10005,最近还增加了其中甲苯的残留量不
得大于3 m kg的内容。这是因近年来大家对包装材料的异
味和潜在毒性要求越来越严格有关,所以,除了限定它的残留
量之外,随之而来的就发展了水性油墨和胶粘剂、醇溶性的油
墨和胶粘剂以及无溶剂胶粘剂等新产品,目的是想保障复合
材料具有更高的纯净、卫生和安全性能。为了控制食品容器
和包装材料的卫生安全,我国又制定了GB9685{食品容器、包
装材料用助剂使用卫生标准》,在这个助剂的卫生标准中,规
定了添加剂、溶剂、胶粘剂等17个大类、58种具体物质的名称
和最高使用量,类似于FDA2l CFR&175.105和日本接着剂
“自主规定”,列出可以用在食品包装领域中的辅助材料名称
清单及其最高用量,除此以外就不准使用。
1.4 食品包装材料中不得使用的有毒有害物质
我国规定不得使用酚醛树脂用于制作食具、容器、生产管
道、输送带等直接接触食品的包装材料;氯丁胶一般不得用于
制作食品用橡胶制品,氧化铅、六甲四胺、芳胺类、ot一巯基咪
唑啉、ot一巯醇基苯并噻唑(促进剂M)、二硫化二甲并噻唑(促
进剂DM)、乙苯一B一萘胺(防老剂J)、对苯二胺类、苯乙烯代
苯酚、防老剂124等不得在食品用橡胶制品中使用;我国规定
在食品工业中使用的橡胶制品的着色剂应是氧化铁、钛白粉。
因此在外观上规定用红、白两种色泽的橡胶为食品工业用,强
调黑色的橡胶制品为非食品工业用;容器内壁涂料不得使用
极毒或高毒的助剂。陶瓷器、搪瓷食具、金属、玻璃食具容器
原料不得使用有害金属,金属食具原料混有铅、镉等有害金属
或其他化学毒物,国内曾发生用镀锌铁皮容器制作饮料,饮后
发生食品中毒,国家规定白铁皮不准用于食品机械部分,食品
工业中应用的大部分为黑铁皮;在高档玻璃器皿中如高脚酒
杯往往添加铅化合物,这是玻璃器皿中较突出的卫生问题;不
得使用废旧回收纸作为制纸原料,因为废旧回收纸虽然经过
脱色只是将油墨颜料脱去,而铅、镉、多氯联苯等仍可留在纸
浆中;在食品包装用纸中严禁使用荧光增白剂,使用食品包装
级石蜡,注意玻璃纸软化剂问题,应符合GB11680—89(食品
包装用原纸卫生标准》要求;复合薄膜食品包装袋采用聚氨酯
型粘合剂,带来甲苯二异氰酸酯(TDI),在食品蒸煮时,会迁移
至食品中并水解生成具有致癌性的2,4一二氨基甲苯(TDA),
应符合GB9683—1988(复合食品包装袋卫生标准》;食品中的微
生物超标有的也是由于不合格的包装材料、容器引起的,尤其是
质量不卫生安全的纸包装用品、皮革、天然橡胶、木材等材料容
易造成食品尤其是液体食品发生霉菌(真菌)污染问题。
2 国外对食品包装材料的卫生安全管理方式
欧美发达国家食品包装安全管理各具特色,但也有一些
共同点:
2.1 科学立法
首先,立法、执法、司法机构要权利分开,以确保立法决策
的科学性、透明性和公众参与性。美联邦和各州(法国是各
省)法律的基础是严格的、灵活的、科学的,联邦和各州法律都
规定,食品生产和包装行业有按法律义务生产安全食品的法
定责任。联邦政府、各州以及地方政府在用法律管理食品和
食品加工时,承担着互为补充、内部独立的职责。
2.2 执法公正
宪法赋予执法、立法、司法各自的职责,执法、立法、司法
机构在国家食品安全体系中均承担责任。作为立法机构的国
会,要制定并颁布法令,确保食品安全;国会还授权执法分支
机构贯彻这些法令,这些执法分支机构可以通过制定和实施
法规来贯彻法令。当实施法规和方针引起争端时,司法机关
要做出公正的裁决。在美国,法律、法令及总统执行令形成了
一个完整体系,以确保对公众公开、透明。
2.3 五大原则
一般地说,食品包装安全体系遵循以下5大指导原则建
立:食品安全方面的法规决策以科学为基础;政府具有公正执
法的职责;只有安全健康的食品才能进入市场销售;制造商、
配送商、进口商及其他人要遵守以上原则,否则承担法律责
任;法律法规制定过程透明并向公众开放。
2.4 国际合作
在美国、法国的食品包装安全体系中,将国际合作和以科
学为基础的安全预防与风险分析作为国家食品安全方针和决
策的重要基础。这是长期以来美国、法国执行的食品安全方
针。在合作方面,一方面通过与国际组织的合作,如与世界食
品法典委员会CAC、世界卫生组织WHO、联合国粮农组织
FAO等合作,解决技术问题、紧急问题、食品安全事件等;另一
方面通过政府机构内专家的合作及向其他科学家的咨询或合
作,为法规制定者提供技术和科学方面的推荐方案;强调食品
病原菌的早期预警体系;授权制定法规的机构根据技术发展、
知识更新和保护消费者的需要修改法规和指南。
为了食品安全体系法令的有效实施,确保食品包装安全
具有很高的公众信任度,欧美发达国家都建立了相应的管理
机构,如法国国家认证委员会、国家标签鉴定委员会CNLC、卫
生部、农业部、国家特产研究院;美国食品和药品管理局
(FDA)、美国食品安全和检验局(FSIS)、动植物健康检验局
(APHIS)、环境保护署(EPA)等机构组织,承担了保护消费者
安全、健康的首要职责。
3 加强食品包装材料的卫生管理的措施
3.1 加快食品包装的卫生标准与安全法规的修改制定工作
欧美发达国家是世界上制定食品包装安全法规的先驱,
经过100多年的发展,建成了完善的食品包装安全管理体系。
我国食品包装材料也有相应的法律法规和卫生标准,如《中华
人民共和国食品卫生法》、《食品用塑料制品及原材料管理办
法》、《食品用橡胶制品卫生管理方法》、《陶瓷食具容器卫生管
理办法》、《搪瓷食具容器卫生管理办法》等。由于一些食品包
装的卫生标准是上个世纪制定的,检测项目相对较少,对于许
多新产品由于缺乏相应的食品标准、相应的检测指标要求以
及相应的检测方法标准,使一些食品包装材料(包括基本材
料、黏合剂、油墨)中隐含的有害成分得不到控制。依据传统
工艺制造出来的食品包装物里面都会有添加剂成分,如抗氧
化剂、苯、甲苯等有害物质的溶剂,虽然其中绝大多数都在制
造过程中挥发出去,但少量溶剂会残留在复合膜之间,随着时
间的推移,从膜表面渗透入食品,使之变质、变味、增加了食品
的不安全因素。在复合包装材料中,除了树脂、助剂外,还有
十分广泛使用的油墨和胶粘剂,目前还没有它单独的卫生标
准,也没有全国统一的产品标准,只有各个生产企业的《企业
标准》,这需要引起我们重视并及时做好相关研究工作。
3.2 加强食品包装材料包括其原材料的检验监督工作
加强对食品包装的检验监督。检验监督工作要做到关口
前移,防止不合格的食品流人市场,危害社会。保证食品的安
全质量,给广大消费者一个卫生、安全、环保、方便、美观的食
品包装。
[参考文献]
[1]袁振华.食品包装材料中化学物向食品迁移和安全评估[J].浙
江预防医学,1999,(11):29—31.
[2]和东芹.浅析包装材料对食品安全性影响[J].邯郸职业技术学
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[3]GB9685—1994.食品容器、包装材料用助剂使用卫生标准[S].
[4]宋杰辰,朱强,于晓英,等.纸制食品容器与包装材料卫生标准的
探讨[J].中国公共卫生,1999,15(8):48—5O.
生物降解塑料的发展
[摘 要]近年来,世界工业发达国家十分重视生物降解塑料,特别是原料来自可再生资源或产业废气综合利用(如CO2)的生物降解塑料。我国生物降解塑料的研发和生产均得到了发展,尤其是可再生材料的生物降解塑料的发展更是取得了长足进步。
[关键词]生物降解;塑料;发展;微生物;材料
生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作用而引起降解的塑 料[1]。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的高分子材料。纸是一种典型的生物降解材料,而合成塑料则是典型的高分子材料。因此,生物降解塑料是兼有纸和合成塑料这两种材料性质的高分子材料。生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料。
1 国内生物降解塑料产业化情况
20世纪90年代中期,在国家禁白令的支持下,国内出现了一百多条各种类型的生物降解塑料生产线。进入21世纪,我国生物降解塑料的研发和生产均得到了显著的发展,尤其是可再生材料的生物降解塑料的发展更是取得了长足进步。武汉华丽环保科技有限公司生产的由葡萄糖组成的可塑淀粉生物降解塑料,可用于千次性餐具、酒店用品、工业包装等领域,市场推广良好;宁波天安生物材料有限公司生产的一种由微生物合成的可降解的聚羟基脂肪酸酯塑料,具有很好的抗热湿气性能,可以在食品包装上应用;内蒙古蒙西分子材料有限责任公司研制开发的二氧化碳聚合物降解塑料,用在农业地膜上效果很好;台湾瑞旗生物科技股份有限公司用玉米等植物淀粉发酵后,再经过聚合制造出的植物塑料聚乳酸特别适用于餐饮用品、服装制造等领域;浙江海正生物材料股份有限公司研制生产的聚乳酸是一种玉米塑料,可制成高性能的一次性碗、盘、杯、叉、刀、勺等;中科院理化所国家工程塑料中心开发的全生物降解塑料柬丁二酸丁二醇酯,产业化势头尤为迅速,目前已形成超过2万t/a的生产能力[2]。
2 生物降解塑料新产品开发情况
通常降解塑料的定义为:在特定环境条件下,其化学结构发生明显变化,并用标准的测试方法能测定物质性能变化的塑料。按原料生物降解塑料可分为天然生物降解、微生物降解塑料和化学合成生物降解塑料几大类。按降解机理可分为光降解塑料、生物降解、光-生物降解塑料。
近年来,世界工业发达国家十分重视发展生物降解塑料,特别是原料来自可再生资源或产业废气综合利用(如CO2)的生物降解塑料。目前全球研发的生物降解塑料品种已有几十种,可批量生产和工业化生产的品种主要有微生物发酵合成的聚羟基脂肪酸酯(PHA、PHB、PHBV等);化学合成的聚乳酸(PIA)、聚己内酯、二元醇二羧酸脂肪族聚酯(PBS)、脂肪族/芳香族共聚酯、二氧化碳/环氧化合物共聚物(APC)、聚乙烯醇(PVA)等;天然高分子淀粉基塑料及其生物降解塑料共混物、塑料合金等。目前已进入中试或批量生产的品种有PHA(PHB、PHBV、PHBHHX等)、PLA、PBS、APC、改性PVA、淀粉基塑料、淀粉/PVA、PLA、PCL等塑料合金及共混物等。
生物降解塑料又分为天然生物降解塑料、微生物降解塑料和化学合成生物降解塑料[3]。
2.1 生物降解塑料
天然生物降解塑料是指以天然聚合物为原料,可通过各种成型工艺制成生物降解塑料制品的一类材料。这类材料包括由淀粉、纤维素、甲壳素、大豆蛋白等天然聚合物及其各种衍生物和混合物。
2.2 微生物合成生物降解塑料
2.2.1 聚乳酸(PLA)聚乳酸耐水,不能忍受>55 ℃的温度。虽然它不是水溶性的,但是海洋环境中的微生物也能使之降解成二氧化碳和水。这种塑料类似透明的聚苯乙烯,表现出很好的外观(有光泽和透明度),缺点是硬且脆的材料,在大多数实际应用中需要改性。例如,用增塑剂来提高其柔韧性,它可以和许多热塑性塑料一样被加工成纤维、薄膜,热成型或者注塑成型。
2.2.2 聚羟基烷酸酯(PHA)
利用可再生资源得到的生物降解塑料,把脂肪族聚酯和淀粉混合在一起,生产可降解性塑料的技术也已经研究成功。在欧美国家,淀粉和脂肪族聚酯的共混物被广泛用来生产垃圾袋等产品。例如,国际上规模最大、销售最好的是意大利的Novamont公司,其商品名为Mater-bi,公司的产品在欧洲和美国有较大量的应用[4]。
2.2.3 聚己内酯(PCL)
这种塑料具有良好的生物降解性和吸力性能,溶点是62 ℃。分解它的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。作为可生物降解材料可把它与淀粉、纤维素类的材料混合在一起,或与乳酸聚合使用[5]。
3 生物降解材料发展面临的问题
对适用于医学研究的生物降解材料,人们首先关心的是它的降解产物是否具有毒性,以及如何人为地控制降解速度。因此,生物降解材料合理的工艺配方、准确的降解时控性,用后降解的彻底性以及回收利用等技术的进一步提高和完善显得尤为重要。
在组织工程研究领域,比如研究者选用生物降解材料来构建人体的组织或器官,要求不仅有疗效,而且要保证安全、无毒、无刺激性,与人体有良好的生物相容性。
目前,可生物降解材料存在的主要问题:(1) 天然高分子材料及其改性物没有热塑性,多数加工困难,产品强度不高,还未完全达到实用阶段;(2) 价格昂贵,是通用塑料的5~10倍,不易推广应用;(3)可生物降解材料更合理的工艺配方、准确的降解时控性,用后降解的彻底性以及回收利用等技术还有待进一步提高和完善;(4) 一些可生物降解材料的最大问题是只能部分降解,人工合成生物降解材料大多还存在生产工艺复杂、产品性能不稳定的缺陷;(5) 国内外至今尚无统一认可的评价方法和标准[6]。
4 可降解塑料发展动向
随着塑料工业的迅速发展,当前世界塑料总产量已超过1.8亿t,但因废塑料难于降解,而成为环境垃圾。发展可降解塑料能减少白色污染,有显著的经济效益和社会效益。现生产降解塑料的主要国家有美国、意大利、德国、加拿大、日本、中国等。随着PLA等可降解塑料材料的应运而生,在原有聚乙烯等传统不可降解塑料制品中加入适量PLA等生物材料的塑料制品,既可部分实现生物降解,原有的力学性能又没有改变[7]。
生物塑料的耐热温性能不好,很多生物塑料在50~55 ℃就会变形,其应用领域和适用范围因此受到很大限制。进一步改善生物降解塑料产品的性能,将其推广到电子产品、汽车材料领域,真正使生物降解获得大规模推广应用。美国普立万公司一直在为提高生物塑料的耐高热性能而努力,该公司开发的产品,改善了材料的抗冲击性并可在100 ℃以上加工使用的可生物降解塑料技术。总之,可生物降解塑料的耐高温性能正在逐步提升,进一步推广应用条件正在逐步成熟[8]。
5 建议与展望
近年来,随着原料生产和制品加工技术的进步,生物降解材料备受关注。无论是从能源替代、二氧化碳减少,还是从环境保护以及部分解决“三农”问题,都具有重要意义[7]。目前我国生物降解材料发展的状况,在自主知识产权、创新型产品等方面的研发能力、投入量等均待提高,存在生物降解材料的产业化与市场化规模不大、生物降解材料的回收处理系统不很完善等问题,为了解决这些情况,应制订配套的政策及法规。
浅谈化学与生活的联系
关键词:化学课程 社会生活
摘要:化学与生活互动能激发学习兴趣,激发求知欲,使化学教育富有生命力。
基础教育要由“应试教育”转向素质教育,这是我国教育的重大改革,它为中小学教育指明了正确的方向。而素质教育旨在把学生培养成有理想、有道德、有文化、有纪律的社会主义公民,使学生在德、智、体、美、劳诸方面得到全面发展。
在化学课堂教学中,教师在坚持教好化学知识的同时,应不断地把已有的或新接受的化学知识与日常社会实际相联系,给学生以“学习是为了更好地认识与改造社会”的认识,从而进一步激发他们的学习热情,调动他们的学习情趣,最终达到他们主动、深入地学习,提高自身综合素质。
中学化学课本中包含着丰富的社会生活常识的教育内容,对这些内容加入挖掘、整理、补充、丰富,然后生动地介绍给学生,不失时机地把社会生活研究与化学课堂教学融为一体。在课堂教学中充分地把基础理论、基本知识的教学与社会生活研究之间的关系处理好,对提高课堂效率,优化学生综合素质有着广泛而深远的意义。
在教学实践中应从以下五个方面入手。
一、以化学史内容的教学,培养学生的综合素质
在课堂讲授中增加一些化学史的内容,不仅仅使教师讲来娓娓动听和学生听宋津津有味,而且使学生对化学概念理论的来龙去脉更加清楚,易于理解,加强记忆。同时有利于培养他们的综合素质。如:逻辑思维和科学研究的热情,包括:求实、批判、创新等内涵。如:化学的发展史,尤其是我国的化学发展史,从拉瓦锡的燃烧学说到道尔顿的原子学说,从门捷列夫的元素周期表到我国的杰出制碱科学家候德榜,到诺贝尔化学奖的科学家李远哲。以伟人的事迹感染学生,培养他们的意志品质,鼓励他们求实创新。
二、以化学工业内容教学为基础,引导学生走出课本,接触社会
现行中学化学教材中有许多与化学工业有关系的内容,这些内容若不能很好地加以处理,而是简单地照本宣科,学生的学习就会很枯燥、乏味,也不能很好地把学生的学习引入广阔的社会生活实践中来,更不能由此激发他们的求知欲。
高中课本中的工业问题主要有:硫酸工业、硝酸工业、炼铁工业、炼钢工业、水泥工业、铝的冶炼、氯碱工业、石油产品概述、煤的综合利用等等。在课堂教学中应当尽可能地引导学生自己深入地去思考一些问题,尤其是偏远地区的学生,因为他们对工业生产了解很少(尤其对大型企业知之更少)。在进入工业内容学习时,先让学生在已有的对工厂的认识的基础上去预测所学内容中可能遇到的问题。如:生产规模、经济效益、原料及其处理、运输、厂址选择、副产品及其应用、环境污染及其应对措施等问题。这些问题虽然大而庞杂,但若能全面(即使是粗略的)考虑也能很好地培养他们的思维方式,从而激发他们的学习热情,鼓励他们更多地接触生活,了解社会。当然,教师还要给予适当的帮助,安排一些当地的化学工业考察或观看录像等手段。
三、把化学教学与社会生活常识相联系,着力提高学生化学兴趣
化学的实用性表现在它与人们的生活紧密联系。教学过程中应充分重视这一特点,使学生觉得学有所得、学有所用,从而引导学生学化学,用化学。如中学教材中《卤素》一章中讲到由氯气可以制漂白自来水的漂白粉、碘的酒精溶液可以用以消毒、氢
氟酸可用于雕刻玻璃、氟化钠可以用来杀灭地下害虫、溴化银可应用行照相技术、碘化笋可用于人工降雨等,这些内容在课堂教学过程中还可以展开来,介绍它们的其他用途。
在介绍与社会生活内容相关联的化学知识时,还应适当地去启发学生,诱导学生用化学科学的眼光去观察生活,甚至结合其他学科知识来思考现实中的问题,如中学课本中讲到硫酸钡可用于钡餐,可以问学生钡餐喝卞去在医院里是如何检查的,为什么可以在X光下检查胃及消化道是否发生病变,硫酸钡对人体是否有毒,硫酸钡最后怎样排出体外的等,从而激发他们去观察去思想去调查。
四、以环境保护知识教育为契机,使学生逐步养成关注生活、关注社会意识,增强他们的社会责任感
环境保护作为一个严重社会问题,已迫切地摆在了我们每一个人的面前,也成了“十五”国家发展计划讨论中极为重视的一个话题。虽然中学生尚不能去全面理解臭苎空洞的变大会有什么危害,长江三峡建设会有什么负面影响,内陆学生也无法真正懂得赤潮的形成及其后果。但是我们通过可以接触到的一些化学知识来丰富他们的思路,增强他们的意识,引导学生善于发现,善于利用。如在讲到化肥知识时可以从已有的知识设问他们;为什么农田不能多依赖无机肥、土壤改良的措施,在硫酸及硝酸工业教学中可以问他们何为酸雨,酸雨的危害有哪些,从而进一步阐述人为什么要进行尾气吸收,为什么尾气处理在解决了环境问题的同时可以提高原料的利用率等。在有机化学教学中此类问题更丰富,与生活更贴近,如白色污染问题、毒品问题、无铅汽油问题,以及近年来发现的英国的疯牛病问题,比利时的二恶英问题等。这些问题教师可以适时地与课本知识相联系,引导学生关注社会、社会生活,增强他们的社会贡任感。
五、结合课本,介绍高新科技的发展,激励学生为社会发展人类进步作贡献
化学与其他理工科一样,作为自然科学,教学内容具有较大的稳定性。但社会却又是瞬息万变的。这就要求我们教师有具有时代气息,能结合时代要求。在生活中我们常可以接触到一些新产品和新材料,我们可以适时地鼓励学生去了解这些产品或材料的组成部分、合成、制造方法、主要用途以及它们的副作用。比如日常生活中塑料包装代最初生产出来时,以它方便、快捷的作用深得人们的青睐,而目前其降解难的问题却深深困扰着人们,多鼓励学生去作一些深层次的探讨。
结合社会生活的化学教学,才不致于脱离生活,不致于培养出只会读书的“人才”。我们在教学中应适时地适当地启发学生去关心身边的事,关心他们生活生存的空间,提高综合素质,使其成长为真正有益于社会的入。