可降解塑料的研究利用现状

第一篇：可降解塑料的研究利用现状

可降解塑料的研究利用现状

摘要：本文简介了白色污染的现状、危害及目前处理废旧塑料的方法，重点介绍了可降解塑料的研究现状，并分析了可降解塑料存在问题、发展方向及前景。关键词：可降解塑料 白色污染 现状 前景

1.白色污染的现状、危害及目前处理废旧塑料的方法

塑料自问世以来，以其优异的性能和低廉的成本，在各个领域得到广泛的应用。随着经济的发展，人民生活水平的提高，塑料制品的需求量也日益增加，而塑料带来的“白色污染”也越来越严重。开发降解塑料是治理城乡废弃物对环境污染的一个重要途径。当前各国都急切需要降解塑料及分解材料，因此降解塑料及分解材料将成为一种最具有巨大市场潜力和生态效益的环保新型材料。

1.1“白色污染”的现状

塑料作为一种新型材料，以质轻、防水、耐用、生产技术成熟、成本低的优点，需求量呈逐年增长趋势。仅就中国而言，塑料产量从1975年的1.4万t激增到2001年的1401万t，预计2005年将达到2500万t。随着塑料产量的不断增加，废弃塑料制品也同比例增多。近年来，在国民经济高速发展的同时，人们的生活方式也由“节俭型”向“消费型”转变，一次性塑料制品的使用量更是大幅增加，以杭州为例，600万人口每月仅一次性塑料包装袋的使用量就达800t。由于最初人们对废旧塑料引起的环境危害缺乏认识，将大量的废旧塑料制品随意抛弃，从而引发了严重的“白色污染”问题。1.2“白色污染”的危害 1.2.1破坏臭氧层

在生产一次性发泡塑料餐具的过程中，所使用的发泡齐会严重破坏大气臭氧层。.1.2.2破坏土壤结构

残留在土壤中的不可降解塑料制品会使土壤板结成块，阻碍农作物吸收营养和水分，导致农产品产量下降。1.2.3危害人体健康 食品包装用的塑料制品，多为聚苯乙烯的二聚体和三聚体，易被食物吸收转而拢乱人和动物的荷尔蒙分泌，损害生育能力。当受热达65℃时，塑料制品会释放出大量毒素，严重损害人体的肝脏、肾脏及中枢神经系统。【1】 1.3目前处理废旧塑料的方法

目前处理废旧塑料的方法主要有：填埋处理、焚烧处理、再生利用和再资源化、用可降解塑料代替现有塑料。但在治理塑料污染过程中存在这多种困难，比如：回收以及分类较为困难，废弃的塑料与其他生活垃圾混在一起，造成废弃塑料的污染以及收集工作困难，增大了回收成本；缺乏专用回收设施，限制了回收塑料再次加工的质量和种类；回收焚化后产生的有毒气体造成二次污染等一系列问题。【2】 2.可降解塑料的研究现状

降解塑料是一个新产业。目前国外主要生产降解塑料的有美、日、德、英等国，品种主要有光降解、光/生物降解、水解降解和完全生物降解塑料等。其中光降解技术较为成熟，而完全生物降解塑料的研究开发最为活跃；但其回归自然仍需一定周期和特定条件，特别是由于其技术较复杂、价格高昂，尽管美、日、西欧等发达国家已建成千吨级甚至万吨级的工业化装置，仍难以进入量大、面广的一次包装材料和地膜等市场，目前主要用于医用卫生器材和高附加值包装材料。

我国降塑的研究开始于20世纪70年代后期，80年代也仅有少数单位进行实验室研究，90年代才掀起研究开发的热潮。初期主要集中在农地膜的研究和开发，90年代中期研究开发的热点转向塑料餐具、包装袋、垃圾袋，这一时期已开发出部分技术经济上较好的产品，并推向市场，但产品较多地投向市场是90年代后期，到目前为止，降解农用塑料地膜已处于示范应用阶段，包装材料及制品已处在市场推广阶段。

降解塑料的种类有： 光降解塑料、生物降解塑料、光/生物双重降解塑料。其中具有完全降解特性的完全生物降解塑料和具有双重降解特性的光/生物降解塑料是目前研究的主要方向。【3】

2.1 光降解塑料 2.1.1 共聚型光降解塑料 由美国杜邦公司开发的聚乙烯(PE)和乙烯基酮共聚而成的聚合物,可增强PE塑料的光降解性,称为Guillet共聚物。含5%(质量分数)羰基的Guil-let共聚物,商品名为Ecolyte[1]。后来,发展出聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺(PA)等含羰基的共聚物[2],都具有光降解性。在欧美等国,PE光降解膜已用作地膜、食品袋和垃圾袋。2.1.2 添加型光降解塑料

其制备方法是在高分子材料中添加光敏剂和其它助剂。由光敏剂吸收光后产生自由基,促使高分子材料发生氧化反应以达到分解。典型的光敏剂有芳香酮、芳香胺、乙酰丙酮铁、2-羟基-4-甲基苯乙酮肟铁、硬脂铁、二烷基二硫代氨基甲酸铁和二茂铁衍生物等。由英国阿斯顿大学的Geral Scott和以色列塑料技术大学的Dan Gillead合作开发的一种可实现光敏控制的光降解聚合物,其商品名为Plas-tigone[3-4]。据文献报道[5],中科院上海有机化学研究所研制了长链烷基二茂铁衍生物及胺烷基二茂铁衍生物两个系列光敏剂;中科院长春应用化学研究所已研制成功了一种以铁合物Fe(F)x和Fe(I)x为光敏剂的光降解PE薄膜;福州市塑料研究所研制成功了二烷基二硫代氨基甲酸铁(FeDRC)光敏剂及其光降解PE薄膜。添加型光降解塑料的研究开发较早,技术比较成熟,其产品已广泛应用于农业及包装等领域。2.2 生物降解塑料

近几年来生物降解塑料发展较快,其消费量占塑料消费总量的1%,仅2000年生物降解塑料的消费量约在400万~500万t左右。生物降解塑料,按生物降解过程可分为完全生物降解塑料和生物崩环塑料两类;其制备方法可分为:生物发酵法、化学合成法和天然高分子共混。2.2.1 完全生物降解塑料

完全生物降解塑料在细菌或其水解酶作用下,最终分解成CO2及水等物质,回归环境,被称为“绿色塑料”。2.2.1.1 生物发酵法

主要用于生产脂肪族聚酯类聚合物,如聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)、PHB和PHV的共聚物(PHBV)、聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯、聚羟基乙酸及其共聚物等。但由于发酵法降解聚合物成本太高,而未被广泛应用。目前,脂肪族聚酯类聚合物大都用化学合成法生产。2.2.1.2 化学合成法

化学合成法可降低降解聚合物生产成本,是最终把降解塑料推向市场的有效方法。目前,用化学合成的聚合物主要有聚己内酯(PCL)、聚琥珀酸丁二酯(PBS)、脂肪族聚酯/芳香族聚酯共聚物(CPE)、脂肪族聚酯/氨酯共聚物、脂肪族聚酯互聚物等。

PCL由ε-己内酯经开环聚合而得,是一种热塑性结晶型聚酯,熔点为80℃,可在2000℃以上加工,且与多种聚合物有较好的相容性。另外,低相对分子质量的PCL二元醇可以用作生物降解聚氨酯的原料,PCL与PHB共混,也可制备生物降解塑料。PBS由缩合反应合成,熔点为113℃,但其降解速度较慢。可将己二酸与PBS共聚,或将羟烷基二羟酸用作PBS的二元酸成分共聚,以提高降解性。

为了改善脂肪族聚酯的耐热性和机械性能等物性,开发了芳香族与脂肪族聚酯的交替共聚物CPE。CPE的脂肪酶降解性随芳香族聚酯配比的增加而降低。研究表明,CPE中的芳香环可使CPE链具有刚性,这是使CPE的脂肪酶降解性降低的主要原因。脂肪族聚酯/氨酯共聚物可由脂肪族聚酯与氨酯进行酯交换反应制得。该类聚合物与脂肪族聚酯相比,是一种新型生物降解塑料。2.2.1.3 天然高分子共混

利用化学合成高分子混入具有生物降解性的天然高分子(如淀粉、甲壳素、木质素、纤维素及动物胶等),以使产品具有降解性,这是近年来开发的热点。主要品种有PHB/PCL、糊化淀化/PCL、糊化淀粉/PHBV及天然橡胶/PCL共混制品[5]。这类塑料可完全生物降解,通过共混可提高其耐热性,改善物性和耐水性,降低成本,可望成为通用生物降解塑料。2.2.2 生物崩环塑料

生物崩环塑料属于不完全生物降解塑料,是在聚烯烃通用塑料中混入具有生物降解性物质,使其丧失力学性能,在一定条件下,此类塑料能通过堆肥化获得与生物降解塑料同样的效果。此类塑料的主要优点是可使用通用塑料的加工工艺和设备,从而可降低生产成本;缺点是降解不完全,不能完全消除对环境的污染。此类塑料主要有淀粉类和脂肪族聚酯类两种。淀粉类生物崩环塑料是淀粉与通用塑料的共混物,目前,对该类塑料的争议较多,对其降解性和使用安全性尚需进一步研究。通用塑料的加工和使用性能良好,但不易降解,如能确认共混物在被微生物分解解体后,能和腐殖质一起稳定地存在于土壤中,不对土壤结构造成破坏,就这一点而言,此类塑料较完全生物降解塑料更优越,其用途将会不断扩大[5]。2.3 光/生物降解塑料

光—生物降解塑料具有光及生物降解双重性是当前世界降解塑料的主要研究方向之一。国外开发的主要品种有美国Ecostar International公司的E-costar plus母粒;美国Ampact公司的PolygradeⅢ产品和美国ADM公司的Poly clean产品;法国CL-EX-TRAL公司的聚烯烃/磷化催化型聚合物[7]。我国开发的光—生物降解塑料主要是光—生物降解地膜现已基本满足要求,并正在开发其它领域所需产品。

3.存在问题与今后发展方向

3.1存在问题

降解塑料作为一种治理塑料废弃物的全新技术途径，经过多年研究开发，目前已取得令人满意的进展，但也存在一些问题困:(l)生物降解高分子材料的价格高，不易推广应用，如我国在铁路上推广的降解聚丙烯快餐盒比原用的聚苯乙烯泡沫快餐盒价格高50一80%。

(2)使用性能尚不尽如人意。目前国内外公布的各种品牌淀粉塑料，力学性能一般。

(3)降解高分子材料的降解控制问题有待于解决。准确的时控性和用后完全、快速降解离实用要求还有相当大的差距，特别是填充型淀粉塑料，其大部分根本不可能在1年内降解。

(4)高分子材料的生物降解性评价方法有待完善。由于降解塑料的降解性能制约因素很多，因此降解到底意味着什么，其降解时间是否应有所定义，降解产品是什么，这些问题均未能达成共识，其评价方法和标准更是五花八门。3.2发展方向

为使降解塑料技术在已取得较大成就的基础上有更大的发展，从发展趋势看来，有以下几个方面的问题值得在今后进行深人的探讨和研究:(l)利用纤维素、淀粉、甲壳素等天然高分子材料制取生物降解塑料，进一步开发改良天然高分子的功能与技术。(2)利用分子设计、精细合成技术合成生物降解塑料。

(3)采用生物基因工程，利用绿色天然物质制造降解高分子材料，如纤维素、菜油、桐油、松香等天然物质。

(4)通过微生物的培养获得生物降解塑料。寻找能合成高分子塑料的微生物，通过现有方法及基因工程的手段提高其生产性。

(5)可降解塑料改性也是一个重要的方面。通过淀粉或纤维素等可降解的高聚物对通用型聚合物(如聚乙烯和聚丙烯等)进行共混改性或接枝改性，可制备一种光一生物共降解塑料薄膜。

可降解塑料的发展是一项长期工作，需国家政策、法律、资金扶持以及科研与企业界两方面的互动。企业的活力决定了可降解材料产业的活力，而科研力量的强弱决定了可降解材料产业的层次。如何整合资源，在新形势下求得共赢，是该行业需要破解的问题。【4】 3.3发展前景

据预测，2005年中国将产生难以回收利用的塑料废弃物350万吨，若部分以可降解塑料替代，则可减轻其对环境的污染程度。2005年中国塑料包装材料需求量将达到500万吨，其中难以回收的废弃物产生量达150万吨；中国所需地膜，加上育苗钵、农副产品保鲜材料等预计需求量达100万吨；一次性日用杂品和医疗材料中的一部分也是难以回收或不宜回收利用的塑料，预计其需求量达100万吨。若将其中的50%用可降解塑料替代，则可降解塑料的需求量达到175万吨，其市场前景良好。【5】

参考文献:

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环卫科技网 2010-07-19 【4】史吉平,杜风光,闫德冉,董青山,张龙,.我国可降解塑料研究与生产现状[J].上海塑料,2006,(2)【5】钱伯章,朱建芳.可降解塑料的应用现状和发展趋势[J].上海化工,2004,(10)

第二篇：可降解塑料的研究现状及发展前景

可降解塑料的研究现状及发展前景

吴进喜

(新疆工业高等专科学校化工系,新疆 乌鲁木齐 830091)摘要：文章综述了国内外降解塑料的研究现状，介绍了降解塑料的定义、评价标准以及降解塑料的分类，以及光降解塑料，生物降解塑料以及光/生物双降解塑料的研究动态，展望了降解塑料的光明前景。关键词：降解塑料；光降解；生物降解；光/生物双降解

中图分类号：TQ320 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2010）24-0006-02 随着现代社会农业科学技术的发展，薄膜的使用逐渐深入到农业生产的各个领域。曾给农业生产带来福音的“白色革命”在极大地促进我国农业生产发展的同时，也给我国的生态环境造成了极大的“白色污染”。农膜主要以化纤为原料，其主要成分是聚丙烯，聚氯乙烯以及聚乙烯，可在田间残留几十年不降解。连年不降解的碎膜逐年累积于土壤耕层造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻，后茬作物减产，有些作物减产幅度达到20%以上，并且这一情况正在进一步恶化。由此产生的环保负面效应已引起社会各界的严重关注和忧虑。1降解塑料的定义以及评价方法

降解塑料是一类新型功能塑料，从世界范围来看，其技术在不断发展，用途在不断开拓，定义、评价方法以及评价标准也均在不断规范和完善中。近年来，国内外都在努力寻找一个能被人类所接受的降解塑料的定义及其评价方法。影响比较大的是，欧洲制定的Comite′ Europe′en de Normalisation(CEN)标准，强调包装材料的回收再利用以及堆肥处理；英国标准组织BSi则强调了包装材料的环境效应，着重于薄膜的氧化降解；其中，被大家所共识且认可程度最高的是美国材料试验协会(American Society for Testing and Materials，ASTM)对降解薄膜所作的定义及评价方法。

随着国内降解塑料的不断发展，与之相关的测试标准，规范也不断被制定出来。与ASTM一样，国标并没有对降解时间，降解产物以及检测方法做出明确的规定。2 降解塑料的分类

降解塑料按照降解机理可大致分为光降解塑料、生物降解塑料和光-生物双降解塑料。其中，具有完全降解特性的生物降解塑料和具有光-生物双重降解特性的光/生物双降解塑料，是目前主要的研究开发方向和产业发展方向。

光降解塑料

光降解塑料一般是指在太阳光的照射下，引起光化学反应而使大分子链断裂和分解的塑料。一般光降解塑料的制备方法有两种，一是在高分子材料中添加光敏剂，由光敏剂吸收光能后产生自由基，促使高分子材料发生氧化作用后达到劣化；另一种是利用共聚的方式将光敏基团(如羧基、双键等)导入高分子结构内赋予材料光降解的特性。因此光降解塑料可分为添加型和合成型两类。

合成型光降解塑料是通过共聚反应在塑料的高分子主链上引入羰基等感光基团而赋予其光降解特性的，并可以通过调节光敏基团的 含量来控制光降解活性。现在已知的有乙烯-CO共聚物、乙烯酮-乙烯共聚物等。以一氧化碳或乙烯酮类为光敏单体与烯烃类单体共聚，可合成含羰基结构的聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)等光降解聚合物。

添加型光降解塑料是在聚乙烯、聚苯乙烯等通用塑料中添加光敏性添加剂，制成的光降解塑料制品。在紫外光作用下，光敏剂可离解成具有活性的自由基，进而引发聚合物分子链断裂使其降解。常用的光敏剂有过渡金属络合物、硬脂酸盐、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸铁等，用量约1%~3%(质量)。另外可以根据添加剂本身所具有的光催化氧化作用以及氧化还原作用来促进聚合物的光降解。

可控光降解塑料可以说是光降解塑料向深层发展的一种标准。它除具有光降解的必备特性外，还必须具有特定的光降解行为。美国伦斯勒理工学院的克里维络采用能同紫外线可降解塑料的研究现状及发展前景吴进喜（新疆工业高等专科学校化工系，新疆乌鲁木齐830091）-7-发生反应的化学物质，研制成功了该类塑料。

国内有些研究单位和厂家在此方面做了大量的研究开发工作，并能生产一定量的可控光降解薄膜。研究发现可以通过调节光敏剂的添加量以及光敏剂与抗氧化剂的配比来实现薄膜的光降解可控性。生物降解塑料

光降解塑料由于价格较高，又只能在光照下降解，受地理环境、气候制约性很大，埋地部分不能降解等问题，使大面积应用受到一定限制。光降解表现出来的诸多缺点使得光降解最终退出历史舞台，而 生物降解所变现出的优良的全降解性能，使得各国开始把研究目光转向生物降解。目前研究开发的生物降解材料有天然高分子材料、微生物合成高分子材料、人工合成高分子材料以及共混性高分子(添加型)材料。

天然高分子型是利用淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等天然高分子材料制备的生物降解材料。2001年5月，美国的Bio-Corps公司生产出用热塑性淀粉材料制成的塑料杯上市销售。

生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有机物作为食物源，通过生命活动合成的高分子化合物。通过微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羟基脂肪酸酯(PHA)类为多，其中最常见的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。PHB/PHV共聚物已经有产品出售，商品名为Biopol。

化学合成法合成的生物降解塑料大多是在分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯，目前具有代表性的产品有聚己内酯(PCL)，聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)，聚乳酸(PLA)，以及最近国内研究最热的二氧化碳基生物降解塑料等。

添加型生物降解高分子材料是指在普通聚合物中添加易被细菌等微生物分解的物质而得到的高分子材料。美国Agti-Tech公司于1998年投1亿美元建立了一条以玉米淀粉为基料的生产降解塑料垃圾袋的成套生产线。我国淀粉塑料首先于1988年由江西科学院研究成功并建立国内第一条淀粉基聚乙烯醇流延法生产可降解薄膜的生产线，以后陆续看到有关报道。光-生物双降解塑料

尽管目前对光降解塑料和生物降解塑料的研究和报道较多，但在推广过程中遇到不少问题：(1)经济问题。生物降解塑料的价格要比普通塑料高2～15倍，高昂的价格成为其进入市场的阻力；(2)技术问题。生物降解塑料在不同应用领域要求有不同的降解速度，如在作包装材料时要求有一定的使用期，作医药材料时则要求降解速度快，要做到能有效控制降解时间，在技术上还待提高；(3)安全问题。

面对光降解塑料与生物降解塑料不可忽视的缺点，各国开始考虑两种降解的结合，即光-生物双降解塑料。光-生物双降解塑料具有光、生物的双重降解性。是当前世界降解塑料的主要开发方向之一。其制备方法是采用通用高分子材料(如PE)中添加光敏剂、自动氧化剂、促氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等的添加型技术比较普遍。

光-生物双降解塑料分为合成型双降解塑料和掺混型双降解塑料，但由于合成型光降解塑料成本较高，研究较少。目前研究较多的是掺混型光-生物双降解塑料。当前国外开发的主要品种有美国Ecostar International公司开发的Ecostar Plus母料，美国Ampact公司开发的PolygradeII、PolygradeIII以及美国ADM公司的Polylean产品。加拿大St.Lawrance公司的Ewster母料以及EPI公司生产的TDPA母料也具有光-生物双降解性，以及其他欧美产品。

我国通过“八五”攻关研究，在光-生物双降解薄膜方面取得了可喜的进展。北京塑料研究所采用聚乙烯为基础料，添加含有光敏剂、光氧化稳定剂等组成光降解体系和含有N、P、K等多种化学元素作为生物降解体系的浓缩母料，可挤出吹塑制成厚度为0.005mm的可控降解薄膜。降解塑料的发展前景

降解塑料目前仍处于不断成熟的阶段，技术含量较高，特别是随着人们对环境污染问题的日益关注和可持续发展战略的实施，降解塑料的研究前景看好，应用领域也将会得到拓展。然而就目前的研究成果而言，欲使其普遍使用仍需较长的时间。为了使降解塑料更好地服务于人类，今后的主要研究领域应当是：

(1)根据不同用途及环境条件，开发准时光/生物可控性环境降解塑料。

(2)进一步提高准时、可控性、用后快速降解性和完全降解性。(3)加速研制生物降解塑料或普通塑料与淀粉、纤维素或无机材料填充共混或合金化技术，以及完全生物降解塑料与天然材料涂复层合技术。

(4)加速研究和建立统一的降解塑料的定义、降解机理、评价方法和标准。

(5)探索及培育能降解普通塑料的菌株。

合作开发；组织支柱产业和优势产业的共性、关键性技术的引进、消化、吸收和再创新。

参考文献

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[2] 许宁宁．商机：企业对接[M]．南宁：广西人民出版社，2005.[3] 傅建球．新趋势背景下国际科技合作的发展战略研究[J]．经济与社会发展，2004，（11）．

[4] 阳国亮，吕伟斌，程启原．泛北部湾国际科技合作及其模式选择[J].学术论坛，2009，（7）．

作者简介：

谭钢（1958-），男，广西科技情报研究所高级工程师，专利代理人，研究方向：专利信息研究与应用、技术转移；李小燕（1976-），女，广西桂林人，广西科技情报研究所综合部副主任，研究方向：科技文献信息资源共建共享、科技信用管理。参考文献

[1] 马可．白色污染和可降解塑料探索[J]．A视点终结塑料时代，2008，（41）．

[2] 陈荣国，游瑞云，肖良建，等．降解塑料标准化及其生物降解性能测试方法述评[J]．福建师范大学学报（自然科学版），2008，24（4）．

[3] 黄格省．降解塑料发展现状述评（Ⅰ）[J]．石化技术与应用，2001，19（4）．

[4] 贾芳．低密度聚乙烯的光降解特性的研究[D]．广东工业大学工学硕士学位论文，2008．

[5] 张政委，任鹏刚．淀粉基可生物降解塑料的研究现状[J]．材 料导报，2008，22（7）．

[6] Iwamoto A，et al.Biodegradable thermo plastic resin moldingswith good heat and water resistance and their manufacture[J]．Polymer Degradation Stability，1994，（45）.[7] 梁兴全．聚乙烯/淀粉共混材料及其降解特性的研究[D]．华南理工大学，2002．

作者简介：

吴进喜（1977-），男，江西万年人，新疆工业高等专科学校化工系研究生，研究方向：高分子材料加工与应用。

第三篇：淀粉塑料研究现状

毕业设计（论文）

淀粉塑料研究现状

Starch plastics Research

班级 高聚物111 学生姓名 杨 振 学号 1132403127 指导教师 杨 昭 职称 讲师

导师单位 材料工程系 论文提交日期 2013年1月7日

淀粉塑料研究现状

杨 振

徐工院高聚物111

徐州

221400

摘要：

发展淀粉降解塑料有利于节省石油资源、保护环境。国内外这方面的研究较多, 并且在技术的实用性方面也取得了较大进展。目前研究热点集中在3 个方向: 淀粉与其它可生物降解高分子的直接填充;对淀粉表面修饰使其能与合成高分子相容;在淀粉与合成高分子体系中加入增塑剂。虽然淀粉基可生物降解塑料在综合性能上还不能与合成高分子相比, 但由于淀粉的综合优势, 淀粉基可生物降解塑料的研究和发展极具潜力。

关键词：淀粉 降解塑料 环境污染 淀粉塑料

Starch plastics Research

Yang Chen The Xugong Institute polymer 111

Xuzhou

221400

Abstract：

Development of starch biodegradable plastic in favor of saving oil resources and protect the environment.More research in this area at home and abroad, and has made great progress in the practical aspects of the technology.Current research focus is concentrated in three directions: starch with other biodegradable polymer directly filled;modified starch surface so that it can be compatible with the synthetic polymer;adding plasticizers in starch and synthetic polymer systems.The starch-based biodegradable plastics in the overall performance can not be compared with the synthetic polymer, but great potential due to the comprehensive advantages of starch, starch based biodegradable plastics research and development.Key Words：Starch Degradable plastics

Environmental pollution

Starch plastics

引言

近10多年来，全球为应对石油资源日趋贫乏、油价不断飞涨以及环境污染、气候变暖日益严峻的资源、环境问题，引发了对可再生资源为原料的生物质材料的极大关注。目前已产业化生产的生物质塑料主要包括两大类，一类为以淀粉、植物纤维素等天然高分子为原料，经改性后单独或以不同比例与其它生物降解塑料或与普通塑料共混（或合金化），然后通过热塑料性加工制得可完全生物降解或部分生物降解塑料，如淀粉基塑料。另一类为以淀粉、糖蜜等可再生资源通过微生物或基因工程直接合成生物降解塑料，如聚羟基烷酸酯（PHA）等；或以淀粉、秸秆等农副产品为原料，通过发酵合成单体，再经化学合成生物降解塑料，如聚乳酸（PLA）等。

淀粉基塑料是当前技术较成熟、产业化规模较大、性价比较适中、市场占有率较高的一类生物质塑料。其性价比可与普通塑料PE相比拟，有利于推向市场，这为堆肥化处理用垃圾袋提供了可再生、可持续发展和生物降解的选择。

一、国内外现状分析

1、国外现状

塑料制品应用广泛, 但废弃物污染环境。国外于80 年代对塑料的生物降解开展了研究, 淀粉塑料的生物降解已开发成功并已工业化。

淀粉塑料分为两大类型: 淀粉填充型生物降解塑料和全淀粉或基本全淀粉的生物降解塑料.前者是在普通塑料中加入淀粉或改性淀粉和其他添加剂制成, 后者以淀粉为主要原料, 添加少量其他助剂经反应制成。国外概况

淀粉塑料在美国和加拿大都已商品化, 玉米淀粉塑料的重要用途之一是生产垃圾袋, 它是由43 写玉米淀粉和47 % 聚乙烯以及10 %各种助剂组成的。

2、国内现状

我国的地膜覆盖栽培技术虽然在70 年代才开始推广, 比国际上迟了20 年, 但发展迅速。19 8 0 年生产地膜0.25 万t , 覆盖面积16 67 公顷(2.5 万亩), 1 9 9 1 年生产约50 万t , 筱盖面积达46 万公顷(7 0 0 0 万亩), 预计到2 0 0 0 年, 我国地膜覆盖面积将达到6 67 万~ 1 0 0 0 万公顷(1 ~ 1.5 亿亩)。地膜栽培技术推广, 据测算可提高产量15 % ~ 20 % , 但由于地膜残留于土壤中, 污染严重, 据对北京近郊调查, 使用多年地膜筱盖的地上每亩残留地膜竟达2 3 kg , 使小麦减产20 % , 其他作物的减产幅度为8.3 % 一54.2% 不等, 且其残留膜缠绕在秸杆上被牲畜吃了患病甚至死亡。其他的塑料制品如快餐盒、塑料袋、各种容器残留也到处可见。

二、淀粉的性质及淀粉塑料降解分类

1、淀粉的基本性质

天然淀粉的高分子链间存在氢键, 分子间作用力较强, 因此, 溶解性差, 亲水而不易溶于水, 且加热不熔融, 300℃以后分解, 成型性能较差。为改善其加工工艺性能, 一般可通过打开淀粉链间的氢键, 使其失去结晶性的方法来完成。具体有两种方法, 一种是加热含水量大于90% 的淀粉, 在60~ 70 ℃ 间淀粉颗粒开始溶胀, 达到90℃以后淀粉颗粒崩裂, 高分子链间氢键被打开, 产生凝胶化;另一种是在密封状态下加热, 塑炼挤出含水量小于28%的淀粉。这种过程中淀粉可以熔融, 称为解体淀粉或凝胶化淀粉。这种淀粉与天然颗粒状淀粉不同, 因其加热可塑, 故称之为热塑性淀粉。其实, 解体淀粉与热塑性淀粉是有区别的, 从根源上说二者的区别主要是前者仍然具有结晶状的结构, 后者基本没有这种结构。图1 淀粉的分子结构

图1淀粉的分子结构

Fig.1 The molecular structure of starch 淀粉作为高分子物质, 其性质自然与分子量、支链以及直支链两种成分的比例有关。实验证明, 高直链含量的淀粉比较适合于制备塑料, 所得材料具有较好的机械性能。

2、淀粉塑料的分类

一般而言，依照其发展过程，淀粉降解塑料前后共经历了三个主要技术发展阶段，分别为第一阶段的填充型淀粉塑料、第二阶段的淀粉基塑料和第三阶段的全淀粉热塑性塑料。

（1）填充型淀粉塑料：此阶段的产品多由淀粉（约6~20wt%）与聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）等高分子的共混物制备，其最大缺点为产品的淀粉组成经降解后会留下一个不能再降解的塑料聚合物，因此此类塑料亦被称为淀粉填充型塑料或假降解塑料。

（2）淀粉基塑料：此阶段的产品使用聚乙烯醇等亲水性高分子与含量大于50%的淀粉高分子进行共混制备，藉由淀粉高分子和亲水性高分子间的物理和化学反应，此类材料具有较优异的生物可降解特性与可加工性，此类塑料亦被称为生质塑料。

（3）全淀粉热塑性塑料：利用改性方式使淀粉高分子的结构以无序化排列并具有热塑特性，在淀粉含量90% 以上的前提下，于高温、高压和高湿条件下制备全生物可降解塑料，因此全淀粉塑料是真正完全可降解的塑料。此外，虽然所有的塑料加工方法均可应用于淀粉塑料加工，但全淀粉塑料的加工却需要少量的水与高分子加工添加剂做为增塑剂（如甘油），研究发现，在进行全淀粉塑料加工时，添加20~30% 的水与甘油10~20% 当作增塑剂为最适宜条件。

三、淀粉塑料的性能

1、生物可分解特性

全淀粉热塑性塑料含有80% 的淀粉，其制作过程中额外添加的各类助剂亦具有生物可降解性，因此全淀粉塑料能在使用完后，于短时间内被光或微生物完全降解，全淀粉塑料经降解后生成二氧化碳和水，不会对环境造成任何污染。

2、热塑可加工特性

具有热塑特性的淀粉就像聚乙烯或聚丙烯等泛用塑料一样，可以重复进行塑化加工，全淀粉热塑性塑料可透过剪切速率的调节来调整黏度，以优化其加工性能，透过传统塑料的成形加工技术（如挤出、吹塑、流延、注塑等），可以得到各种淀粉塑料制品，淀粉生质合胶亦为近年来研究之主流。此外，研究显示，其机械物性如拉伸强度约为8~10Mpa、拉伸长度约为150~200%，可以满足一般塑料制品的需求；而以此类淀粉为基材之热可塑性高分子易受到来源种类与增塑剂所影响，如高直链淀粉因其结晶度较低，以及增塑剂对材料物性严重下降而影响其加工性，是故材料筛选与来源规格控管于此领域格外重要。

3、高经济价值

全淀粉热塑性塑料其原料成本较传统塑料低约20%，也较生物可分解塑料（如PLA 或PHB 等）减少50%以上，极具市场竞争力。

淀粉塑料的物理性质如表1

表1 淀粉塑料的物理性质

Tab.1 Physical properties of pure starch plastic

性能

指标 薄膜密度/(g·cm-3)

1.15 薄膜厚度/mm

0.4 光泽度/%

拉伸强度/MPa

7~10 断裂伸长率/%

180~260 撕裂强度/(N·mm-1)

四、淀粉塑料存在的问题

1、填充型塑料的降解性为达到标准

填充型塑料的降解性能尚不能完全达到满意的程度。大部分所谓的可生物降解淀粉塑料都是部分失重、裂成碎片, 虽然有菌落生长和力学性能降低等特征, 但均不能说明产品完全消失。尤其在淀粉填充型塑料中的PE、PVC 等均不能短时间内降解。因此该类产品应归属在淘汰行列。

2、价格不具有竞争力

国内外公认降解塑料比同类塑料产品的价格高50%以上, 其中能完全降解的高4~ 8 倍。

3、综合性能不高

淀粉基塑料力学性能一般可以与同类应用的传统塑料相比, 但其综合性能不令人满意。主要缺点是含淀粉的塑料耐水性都不好, 湿强度差, 遇水后力学性能显著降低, 而耐水性好是传统塑料在使用过程中的主要优点。在不同场合使用时也产生不同问题, 如主要在列车上使用的光/ 生物降解聚丙烯餐盒与聚苯乙烯泡沫餐盒相比, 显出质软、装热食品易变形, 因而实用性较差。而且这种餐盒比较费原料, 每个餐盒重量比聚苯乙烯泡沫塑料餐盒重1~ 2 倍。

4、评价方法不一致

由于生物降解塑料的发展较晚也较快, 各国都正在建立健全生物降解塑料的评价方法。由于世界各地的气候、土壤等自然因素迥异, 致使评价标准很难在短时间内达到统一。

五、淀粉塑料的发展

开发全淀粉热塑性塑料最常使用的方式即是针对天然淀粉进行物理处理或化学处理，经过处理后的淀粉高分子除具备优异的热塑加工性与自然降解特性之外，也带有传统塑料树脂的优异物理性质，与原来的淀粉基塑料比较，其优点有：

（1）绿色环保素材经全分解后形成二氧化碳及水；（2）经适当改性与高分子加工可下游产业之需求；（3）价格优势，淀粉取之自然、量多且来源充足，因此全淀粉热塑性塑料的成本低于淀粉基塑料和传统塑料。

我们也应看到，生物降解塑料的潜在市场是巨大的，目前适于使用降解塑料的包装、农用制品及一次性塑料用品约占塑料总产量的30%，全世界降解塑料市场估计为4 000万t，我国则为300万t，因而大家都希望完全降解塑料尽快工业化生产。

国内外众多科学家仍在不断努力，随着技术不断进步，现在已有多种完全降解的降解塑料问世，而且在进一步完善，而国内则研究甚少，有些还是空白，我们必须加强对真正完全降解的塑料研究。

阻碍它发展的首要问题是成本。就目前问世的完全降解塑料品种而言，成本降低可能性最大的要数全淀粉塑料，因为不管如何，它所需的原料淀粉是可再生资源，其单位价格远比传统塑料原料低，更不说与现在合成的可降解树脂比了。

现在对于可降解塑料的定义逐渐清晰化。所谓可降解塑料就是必需在废弃后短期内能百分之百降解为无害物质(如CO2和H 2O)的塑料。上文所述的淀粉直接填充型塑料不能完全降解, 因此它不能算作真正意义上的可降解塑料。降解塑料的研究还不成熟, 在发展过程中出现问题和争议是可以理解的。可降解塑料总体的发展趋势为: 根据不同用途,开发准时可控性环境降解塑料;开发高效价廉的各种功能性助剂, 进一步提高准时可控性、用后快速降解性和完全降解性;加强对全淀粉塑料(热塑性淀粉塑料)的研究;加速研究和建立系统的降解塑料的讲解实验评价方法和标准。作为可降解塑料的一个重要发展分支的全淀粉型塑料的发展优势在于: 淀粉在一般环境中就具备完全可生物降解性;降解产物对土壤或空气不产生毒害;开拓淀粉新的利用途径可促进农业发展。但是全淀粉塑料研究的程度不深, 显然这方面仍然有巨大的研究空间。

结论

淀粉塑料的开发应用，其主要优点是集实用性、经济性于一体，其原料来自可年年再资源，作为日益减少的石化资源的补充替代，对于摆脱对石化资源的长期依赖、缓解石化资源的供求矛盾有着十分重要的作用，也是当今各国寻求可再生资源替代不可再生资源，确保经济可持续发展的主要方向；另外，当前低碳经济已成为全球瞻目的热点和不可抗拒的发展潮流，淀粉基塑料垃圾袋作为PE塑料垃圾袋的替代品，每年可实现相当可观数量的碳减排。未来有机会逐步取代传统不可分解塑料之产品，减少塑料废弃物造成的白色污染及焚化处理时生成的废气污染。参考文献

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致谢

大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。首先诚挚的感谢我的论文指导老师-------老师，她在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。还有教过我的所有老师们，你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了三年的学习生活。

第四篇：报废汽车典型塑料零部件回收利用技术现状

报废汽车典型塑料零部件回收利用技术现状

汽车中的塑料零部件，已经从普通装饰件发展到结构件、功能件，所用的材料也从普通塑料扩展到强度更高、冲击性更好的复合材料或塑料合金。主要的塑料零部件有保险杠、散热格栅、照明灯、仪表板(含副仪表板)、座椅、车门内板、顶棚、杂物箱、燃油箱等。近年来，我国轿车产销量大幅增加。从图1中可以明显看出，近两年我国轿车消费量呈阶梯式快速上升。在销量的不断攀升的同时，越来越多的汽车进入报废阶段。如按每辆汽车平均耗用塑料60kg计，年均近500万辆报废汽车产生废旧塑料高达30万t。这些废旧塑料如得不到妥善处理，将会污染我们赖以生存的自然环境，对人们健康造成严重的威胁。本文分别介绍汽车主要内外塑料零部件的国内外回收利用技术状况。

国内外乘用车典型外饰件再利用技术及专利现状

乘用车典型外饰件主要有保险杠、燃油箱、散热器格栅及车灯等。其主要成分及回收利用的特点如表1所示。

1.保险杠

图2为典型的保险杠回收工艺流程图。国内废旧汽车保险杠一般采用熔融法进行再利用，先使用化学溶剂浸泡脱除表面的漆膜，然后采用简单或复合再生法加工制作外观、性能要求不高的塑料制品。该法除漆效果及处理能力都比较低，产生的废液对环境危害较大。一些企业采用热解法进行回收利用,将回收的保险杠用于热解炼制燃油或燃气，但是其热解后的残余产物难以处置，易产生二次污染。此外，部分企业在回收的过程中加入少量化学药品改性他用。

国外汽车保险杠回收利用过程中，除了采用化学法以外，更多采用物理法。根据塑料的透光性、密度或溶解性的差异，实现不同材料分。日本东京都立大学采用密度法，对水槽内塑料片施以强磁场，根据塑料带磁性能及浮沉深度不同而分离不同保险杠材料。高效去除表面涂膜是保险杠再利用的技术难点，国外的一些机构正在从事相关研究。韩国现代汽车公司采用水射流冲击的方式去除保险杆表面的漆膜。日本Tatsuda N等在用高压水脱除漆膜后，采用双螺杆活性挤出机获得可满足制造新保险杠要求的塑料。日本SINTOKOGIO公司将保险杠粉碎至0.8mm左右，然后高速喷丸冲击塑料表面，将涂漆剥落，然后清洗回收。Yamamoto等人采用差速辊筒法去除塑料涂层回收塑料。

2.燃油箱

目前，国内报废燃油箱的回收利用主要有能量回收和热解两种方法。能量回收法是指将废旧燃油箱与煤混合后在水泥窑中焚烧生热，利用其产生的热量。热解法是指通过预处理、热裂、高温分解、冷却回收等流程处理报废塑料，获得热解燃油及燃气。这两种方法回收利用率较低，且回收过程中易产生二次污染。

近年来，国外出现了多种新的燃油箱回收再利用技术。美国J.M.YERNAUX等建立了一套报废燃油箱回收系统，回收的HDPE材料性能良好，可用于燃油箱再生产。美国Brooks等采用蒸汽爆破法回收HDPE燃油箱，将报废塑料燃油箱和木材一起转化成一种混合纤维。日本的ITOM等通过热分解，催化反应及蒸馏等一系列过程回收报废燃油箱等塑料作为石油工业的原料。德国BASF公司采用蒸馏法去除油箱表层易爆物质和油污，通过延长加热时间防止油箱塑料物性的劣化。

3.散热器格栅和车灯

散热器格栅和车灯的主要材料是ABS和PMMA，其回收技术的难点的是去除格栅表面的油漆，以及格栅和灯具中的金属、玻璃等杂质。

国内目前尚未报道专门针对散热器格栅和车灯的回收利用技术。除了焚烧及直接填埋处理外，大多用于生产低级的塑料产品或改性后他用，例如，将报废PMMA清洗、干燥、粉碎，然后加入到适量的丙酮溶液(CH2COCH2)中，可作于粘结玻璃、陶瓷、石材等的粘结材料。国外对上述两者的回收研究亦较为深入。荷兰Foma Engineering公司开发了可用于PMMA和ABS分离的离心分离系统，利用该分离系统可以获得精细分离的塑料，为生产高附加值的制品创造了条件。比利时K.Smolders等通过采用流化床进行热分解的方法将PMMA分解成MMA，使其回收率达到90%~98%。韩国的GARAMTECH公司将回收的报废车灯整体粉碎后，去除金属成分同ABS新原料混合后用于制造新的灯壳。

国内外乘用车典型内饰件再利用技术及专利现状

乘用车典型内饰件主要有仪表板、座椅、车门内板、顶棚及杂物箱等。其主要成分及回收利用的特点如表2所示。

1.仪表板

目前大多数的软质汽车仪表板由PVC外壳、反应注射PU泡沫和ABS/PC基体三部分构成。它是汽车上的重要功能件与装饰件，其组分及形状复杂，难以回收利用。国内多采用同燃油箱类似的回收方法，即能量回收和热解两种方法。国外相应的研究较多。Toshino等开发一套PP类仪表板回收再利用的技术，将废旧的PP仪表板粉碎，添加由70％~92％的石蜡聚合物和8％~30％的无机填料组成的混合物，之后加热熔融和捏炼，生产出PP占45％~65％、乙烯橡胶占10％~20％、无机填料占20％~40％的树脂合成物，将该树脂合成物用作生产新仪表板的基体。G.Ragosta等开发了一套针对具有多层结构的聚烃烯类仪表板回收再利用技术。该技术在再生过程中添加一种乙烯-丙烯共聚物和PP新料，使再生塑料的性能得到显著提高，可用于生产新的仪表板或相似的塑料部件。Botsch,M.利用风选和电选分离由ABS/PC、PU和PVC构成的仪表板，先把仪表板粉碎用风选分离出PU泡沫，然后用电选分离出ABS/PC和PVC。

2.座椅

座椅使用的塑料材料主要有表皮、骨架和缓冲垫。表皮材料一般是聚氯乙烯(PVC)人造革、各种化纤纺织品、真皮和人工皮等，缓冲材料为模压发泡的软质高弹性聚氨酯(PU)材料，骨架多为热塑性玻纤增强聚丙烯(GMT)材料。座椅的缓冲材料PU泡沫回收后可用于生产地毯衬垫等减振降噪部件。Sims等开发了一套新的回收方法，其方法是将颗粒化的废旧PU泡沫与泡沫胶布板物混合，添加MDI预聚物，生产新的泡沫塑料。Stefano Andreolli等人提出了废旧汽车座椅PU两种回收模式：闭环回收和开环回收。开发出的废旧汽车座椅PU回收工艺路线(见图3)，同时分析了回收各个阶段的费用和成品的价值，显示出废旧汽车座椅PU回收具有很高的经济价值。

3.车门内板 汽车车门内板材料一般由三层结构组成：表皮主要是TPO和PVC，中间层是PU泡沫或者PP泡沫，骨架一般为ABS和增强PP等。目前，国内外对车门内板材料回收利用研究的很少。陈铭教授领导的上海交通大学绿色设计小组正在研究用机械的方法回收车门内饰材料。部分汽车车门内板有织物，粉碎后先把织物筛选掉，然后分别用浮选、多次静电分选，得到单一成分的PP、PVC、ABS和TPO塑料。

4.顶棚

顶棚是汽车内饰件中大型及显著的装饰件之一。其主要是由PU、PP、ABS/PVC等多层不同材料复合粘接压制而成。由于顶棚材料成分复杂，且各层之间难以分离，目前国内外尚没有专门的回收利用技术，大多混同其他回收采用热解回收的方式制取燃料或燃气。

5.杂物箱及地垫等的回收利用

目前大多数轿车及中小旅行车的杂物箱材料多为PP，回收过程相对简单。国内外在回收的过程中，经过简单的清洗后同其他PP材料混合回收利用或是直接采用热解法制取化工原料、燃油和燃气等。

杂物箱垫和汽车地垫材料多为橡胶或发泡软质PVC。橡胶材料回收方法比较成熟，这里不做叙述。对于发泡软质PVC材料，由于其密度小、质量轻，一般不做单独处理，混同其他难处理塑料材料采用热解法制取化工原料或燃烧法回收能量。

我国报废汽车典型塑料部件回收系统现状及未来发展方向

欧洲、美国、日本等发达国家在报废汽车塑料回收利用方面制定了比较完善的法律法规，建立起了较为有效的社会回收与再利用系统。我国报废汽车塑料的回收利用行业相关的法律法规还不健全，尚未建立完善的社会回收系统。导致报废汽车典型塑料零部件回收行业发展滞缓的原因有很多，其根本原因有以下三方面：

1.相关机构及民众的报废汽车回收利用意识较为落后。

2.是我国的报废汽车回收过程中信息流通不畅，导致管理、监督不力。

3.相应的回收技术落后，回收成本高，企业不愿从事典型塑料零部件的回收工作。

因此，要想实现我国报废汽车回收系统的良好运行，要从以下几方面入手：

第一、建立完善的法律、法规体系。政府要从宏观上规范废旧汽车回收再利用过程，为其提供发展的方向，以保证回收体系健康顺利的成长。

第二、要保证废旧汽车车流信息有效、高效。信息是建立废旧汽车逆向物流网络规范、有序和畅通的必要条件。

第三、国家应加大对报废汽车回收利用新技术的扶持力度，保证有先进、可靠、环保及清洁的回收技术应用于实际生产过程中。

报废汽车典型塑料零部件回收利用技术的发展，不仅可促进汽车再制造业的发展，同时是解决废旧汽车塑料带来的社会公害问题的重要途径，符合国家循环经济的发展要求。因此，应从绿色经济及可持续发展的角度出发，研究报废汽车典型塑料零部件的回收利用技术，对节约资源和保护环境，推动社会、经济、环境的协调发展具有重要的现实意义。

第五篇：再生混凝土利用现状研究论文

摘要：随着城市化进程的加快，社会对混凝土的需求量迅速增加。作为混凝土重要原材料的粗细骨料出现了明显不足，因此将数量庞大的废旧混凝土进行合理的回收利用，这样既解决了天然原生粗细骨料缺少的问题，又节省了废旧混凝土处理费用，并有利于环境保护，对获得良好的社会经济效益起到了不可低估的作用。

关键词：再生混凝土 粗细骨料 经济效益

进入21世纪以来，随着城市化进程的不断加快，作为城市化最主要的物质基础——混凝土的需求量也在迅速增加。目前，全世界混凝土的年生产量约28×108m3，中国混凝土的年产量占世界总量的45%，已达13×108～14×108m3。在这些混凝土原材料中，粗细骨料约占混凝土总量的四分之三。据此推算：全世界每年需要粗细骨料约21×108m3，而我国建筑行业正在蓬勃地发展，对于粗细骨料的需求量很大，我国对粗细骨料的需求约占全世界需求量的一半，而且随着发展，将来还将越来越多。对于这么大的消耗量，这个地球的天然原生粗细骨料将殆尽，因此从资源合理开发使用及可持续发展的角度，寻求原生集料的替代品非常重要。

与混凝土粗细骨料的巨大需求量相对应是数量庞大的废旧混凝土。世界上每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂的废旧混凝土的数量是惊人的。2006年年4月在厦门召开的“建筑垃圾综合利用与新技术推广研讨交流会”上有最新资料显示我国每年因拆出建筑产生的固体废弃物2亿吨以上，新建建筑产生的固体废弃物大约1亿吨，两项合计约3亿吨。然而，对于这些废旧混凝土的处理方法目前显然不多，传统的处理方法主要是运往郊外露天堆放或填埋。这种方法产生的巨大处理费用和由此引发的环境问题十分突出。废弃混凝土中含有大量的砂石骨料，如果能将它们合理地回收利用，生产再生混凝土用到新的建筑物上，不仅能降低成本，节省天然资源，缓解骨料供求矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染，是可持续发展战略的一个重要组成部分。因此，如何充分、高效、经济的利用建筑垃圾，特别是废弃混凝土已经成为许多国家共同研究的一个课题。

再生骨料是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。再生骨料按尺寸大小可分为再生粗骨料、再生细骨料；按来源可分为道路再生骨料、建筑再生骨料；按用途可分为混凝土再生骨料、砂浆再生骨料、砌块再生骨料。通过再生骨料混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，形成新的建材产品，从而既能使有限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。这是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一，为将来子孙后代留下宝贵的财富。

一、发达资本主义国家对再生混凝土的利用现状

美国、日本和欧洲等发达国家对废弃混凝土的再利用研究得较早，第二次世界大战后，德国、日本等国对废弃混凝土进行了开发研究和再生利用，已经召开过三次有关废混凝土再利用的专题国际会议，提出混凝土必须绿色化。混凝土的利用已成为发达国家所共同研究的课题，有些国家还采用立法形式来保证专项研究和应用的发展。一些发达国家已经大量运用到实际工程中。

（一）日本

日本由于国土面积小，资源相对匮乏，因此将建筑垃圾视为建筑副产品，日本非常重视将废弃混凝土作为可再生资源而重新开发利用。早在1977年日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂，并制定了多项法规来保证再生混凝土的发展。此外，日本还对再生混凝土的吸水性、强度、配合比、收缩、耐冻性等进行了系统的研究。

（二）美国

美国政府制定的《超基金法》给再生混凝土的发展提供了法律保障。美国除鼓励应用再生混凝土外，还对其性能进行了研究。如根据密歇根州的两条用再生混凝土铺筑的公路进行了再生骨料混凝土干缩性能的试验研究，试验表明再生骨料混凝土的收缩率大于天然骨料混凝土。美国的公司采用微波技术，做出回收的再生沥青混凝土路面，其质量与新拌沥青混凝土路面料相同，而成本降低了1/3，同时节约了垃圾清运和处理等费用，大大减轻了城市的环境污染。

（三）欧洲各国

欧洲国家如德国目前将再生混凝土主要用于公路路面。德国钢筋委员会1998年8月提出“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”，要求采用再生骨料配制的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准；奥地利的有关试验表明，采用50%的再生骨料配制的混凝土，其强度值可达到奥地利标准，而且发现再生骨料混凝土的弹性模量降低；法国还利用碎混凝土和碎砖块生产了砖石混凝土砌块，所获得的混凝土砌块已被测定，符合与砖石混凝土材料有关的标准。

二、我国对再生混凝土的利用现状

中国虽然在短期内混凝土的原材料危机不会突现，但是将来我国肯定也会面对原材料短缺的问题，而且我国建筑业的发展远远超过一些发达国家，同时对再生混凝土的开（转上页）（接下页）发研究晚于工业发达国家，因此我国政府也鼓励废弃物的研究和应用，同时国内的一些专家学者在这方面进行已加紧对再生混凝土的研究利用进行立项研究。像上海市建筑构件制品公司利用建筑工地爆破拆除的基坑支护等废弃混凝土制作混凝土空心砌块，其产品各项技术指标完全符合上海的混凝土小型空心砌块工程规范。将废弃混凝土破碎或粉碎后的碎块用作新拌混凝土的骨料，在一些改建或重建工程项目中也有所应用。

我国再生混凝土不仅运用到建筑业，而且很多再生混凝土运用在在交通行业中，当混凝土道路的混凝土路面到达其使用年限，或者重物碾压等原因破损，则需要修补或者重建时，现在的一般做法是破除并废弃旧的水泥混凝土面层，修补基层后，重新进行铺筑。目前，在我国水泥混凝土路面再生技术中主要应用的是现场再生技术，即破碎或粉碎现有路面，然后将破碎或粉碎后的路面用作新路面结构中的基层或底基层，这一种做法在我国公路养护维修中普遍采用。例如，合肥至南京的高速公路采用再生混凝土骨料作为新拌混凝土的集料来浇注混凝土路面。合肥至南京的高速公路，路面为水泥混凝土，于1991年建成通车，随着交通量的增长、使用年限的增加，路面出现了不同类型的病害，每年路面维修工程量很大，每年维修产生大量的旧混凝土。为此，在养护维修过程中，根据高速公路快速通行的特点，采用再生混凝土骨料，并加入早强剂，达到快速通行的目的。施工前测试了再生混凝土骨料的表观密度、吸水率、压碎值、坚固性和冲击值，并且充分注意了集料的最大粒径和级配。用再生混凝土骨料代替天然集料，再生混凝土骨料的利用率可以达到80%，每年还可以节约大量骨料的运输费用。同时，节省了废弃的混凝土占用的土地费用。这样既节省了大量的养护资金，又有利于环境保护，获得了良好的社会经济效益。

总体而言，虽然再生集料的部分性能不如天然集料，利用再生集料研制和生产的混凝土构件性能也比天然集料的差。但若通过掺加外加剂，则可以大大改善再生混凝土的性能，只要选择合适的外加剂，再生混凝土的利用就可以十分广泛，而且利用废弃混凝土做集料来生产再生混凝土，对资源循环利用、净化环境、造福子孙后代具有重要意义。因此，这就需要政府加强宣传力度，出台一些强制措施限制废弃混凝土的排放，建立相应的废弃物加工厂。同时，政府应当在财力和政策上予以支持，并制定有关再生混凝土的行业标准，推动再生混凝土这一新型建筑材料的发展，促进中国经济的发展。

参考文献

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