世界各國在為解決包裝與環境的矛盾, 大力發展綠色包裝 的進程中, 均把主要注意力集中在研發綠色包裝材料上。綠色 包裝材料是在生命周期全過程中, 產生的環境負擔小而再循 環利用率高的材料。綠色包裝材料是綠色包裝的核心, 它不 僅能減少和消除對環境的污染, 緩解對生態環境的壓力, 而且 能節約資源, 取代某些缺乏或貴重的資源, 使廢舊資源再資源 化, 因此引起各國高度重視, 紛紛投入大量資金和人力進 行開發, 目前已取得了許多重要成果。
1 可回收再用或再生的包裝材料
包裝材料的回收再用、 再生利用、 能源利用是現階段發展綠色包裝材料切實可行的一步, 是保護環境, 促進包裝材料再循環使用的一種積極的廢棄物處理方法, 也是開發綠色包 裝材料重要的思維取向。
1 ) 重復利用材料( 制品) 。上許多國家重視開發制品 重復利用技術, 并通過押金回收制度, 使啤酒、 飲料、 醬油、 酯等 玻璃瓶或聚酯瓶多次重復使用。如瑞典等國開發出一種滅菌 洗滌技術, 使 P E T飲料瓶和 P E奶瓶的重復再用達2 0次以上; 荷蘭 We l m a n 公司與美國J o h n s o n公司對 P E T容器進行 1 0 0 % 的回 收, 并且獲得 F D A批準, 可熱灌裝而不發生降解, 且比一 般純凈 P E T或有夾層的 P E T更便宜, 在歐美均可直接用于飲 料食品的包裝; 德國對碳酸酯瓶罐回收后, 經水洗和高溫滅菌
殺毒后, 可重復利用1 0 0次。 日本重視對2 5 0 L的鋼桶儲罐開發翻修整理技術, 經翻修、 洗滌、 烘干、 噴漆后, 可使儲罐多次重復使用。
2 ) 再生利用材料。再生利用是解決固體廢棄物的好方 法, 在不少國家已成為解決材料來源、 緩解環境污染的有效途 徑。我國資源不算豐富, 因此開發可回收再生的包裝材料及相 應的再生技術尤其具有重要意義, 但再生樹脂的成本一般均高 于原生樹脂, 而且質量和用途也不如原生樹脂, 多用作一些廉 價的材料、 塑料薄膜、 塑料瓶( 特別是P E T瓶) 等。塑料包裝廢 棄物的再生利用現在已得到了許多工業發達國家大公司的重 視, 并投入了大量的人力和物力進行塑料廢棄物的回收再生技 術( 包括原料型直接回收再生、 物理改性回收再生、 化學改性 回收再生等技術) 的研究, 而且再生利用的比例正逐年增長, 如聚酯瓶在回收之后, 可用物理和化學2種方法進行再生。物 理方法是指直接徹底凈化粉碎后回收塑料, 不能有任何污染物 殘留, 再直接用于再生生產包裝容器, 或將聚酯粉碎洗滌后作 為夾層材料置于兩層原生樹脂層中制成一種多層 P E T包裝容 器; 化學方法是指將回收的 P E T粉碎洗滌之后, 用解聚劑甲 醇、 水、 乙二醇或二甘醇等在堿性催化劑作用下使 P E T全部解 聚成單體或部分解聚成低聚物, 純化后再將單體或低聚物重新聚合成再生P E T樹脂包裝材料。對于高發泡聚乙烯( E P S ) 包裝材料, 日本索尼公采用了柑桔油溶解法, 把回收的 E P S在室溫下溶解于從柑桔中提取的油之中, 使其體積縮小至原來的5 %以下, 然后再分離出再生的聚乙烯, 實現了 E P S百分之百的回收再生。
玻璃和金屬包裝容器廢棄后, 一般均是通過回爐熔 或重熔鑄錠, 作為原材料, 重新加以利用。 紙和紙板使用廢棄后, 則通過碎解、 疏解、 漂白后, 獲得新紙漿, 生產再生紙。據統計, 在發達國家, 雜志刊物已經 1 0 0 %使用再生紙, 包裝紙制品也8 0 %使用再生紙漿, 書籍用再生紙也達到4 0 %。在英、 美、 日, 再生紙均已成為一個大產業。
2 可降解塑料包裝材料
可降解塑料被認為是具有發展前景的綠色包裝材料之一,是一種廢棄后在自然環境中能夠快速自行降解消失,不造成環境污染的新型塑料按美國材料試驗學會 A S T M在 1 9 8 9 年確定的定義, 可降解材料是指在特定時間內造成性能損失的特定環境下, 其化學結構發生變化的一種塑料。發展可降解塑料包裝材料, 逐漸淘汰不可降解的塑料包裝材料, 是科技發展的大趨勢,是材料研究與開發的熱點之一。由于可降解塑料易加工成型, 且價 格日漸降低, 致使用以制作包裝的可降解塑料急劇增長, 據美 國《 市場與技術預測》 報道, 美國目前已有4 0 多家公司生產可 降解塑料, 1 9 8 7年產量為 2 . 3萬噸, 1 9 9 2年已上升為 3 8萬噸, 5年間增長了l 7倍。目前在美國可降解塑料已廣泛地用于食品包裝、 周轉箱、 雜貨袋、 工具包裝以及部分機電產品的外包裝 箱。 目前, 已確認的可完全生物降解聚合物生物合成的脂 肪聚酯如發酵法合成的P H B和P HB V、 淀粉和纖維素等含醚鍵 和多羥基的聚合物, 以及人工合成的聚酰胺、 聚氨酯、 含醚鍵的聚合物和 P V A等。在這些高分子材料中, 聚氨酯、 聚酰胺、 聚酯和 P V A都是性能良好的包裝材料, 廣泛用作包裝薄膜、 包裝容器或捆扎材料, 但這些可完全降解的包裝材料品種有限,還遠遠不能滿足眾多包裝技術和包裝保護性能的要求。而P H B、 P H B V和聚醚等因熔點和強度較低, 用途不很大。但是可被微生物完全降解的包裝材料因對環境的完全無害性而備受各國關注, 這方面的開發還在進一步進行之中 。 以淀粉摻合共混型的不完全物降解塑料( 淀粉 +P E型), 又稱生物分裂塑料是目前研究發展快、 產業化成果多, 并有望繼續降低成本的材料。為了改善淀粉與高聚物的共混相容性, 必須對淀粉進行改性處理,改性后的淀粉顆粒表面被烷基等覆蓋, 減弱了氫鍵的作用, 從而增加了與聚乙烯、 聚乙烯醇等高聚物的相容性。 我國在上世紀8 0年代初開始研制可降解的淀粉塑料, 江 西省科學院應化所研制的淀粉塑料首先取得成功, 于 1 9 8 7年 通過鑒定, 并建立了國內條小型淀粉塑料生產線, 產品性 能達到同類型塑料國際標準。北京華新淀粉降解樹脂制品公 司, 以淀粉為主要原料, 代替部分聚乙烯為原料, 于 1 9 9 1年生 產出的可降解食品包裝袋投放市場。 淀粉降解塑料的問題在于: 降解時僅僅是淀粉部分在短時間內發生生物降解, 而塑料部分即聚合物如 P E 、 P S 、 P V C等卻 不能進行生物降解, 其降解結果是共混物雖劣化、 性能下降, 但 仍殘留在土壤或環境中, 要達到完全降解進入生態環境中, 至 少要2 0 a , 因此這是一類不完全的生物分解性材料, 只能對塑 料垃圾的處理起到緩和作用, 而不是根本的治理。 通過加入光敏劑所獲得的光降解包裝材料多有報導。 P E 、 P P等常用塑料中加入合適的光敏劑就可以獲得這種材料。 瑞典 F i l h e c公司研制的T P R綠色包裝材料, 由碳酸鈣經過特 殊工藝與加入光解劑的聚丙烯復合而得, 其成分與雞蛋殼極為 相似, 對環境幾乎無害, 可以熱成型、 吹塑成型、 注塑成型及擠 壓成型等, T P R光潔平滑, 不同厚度的膜在光照下經 4一l 8個 月, 即降解成粉末, 現已用于黃油、 冰淇淋等的包裝。 光降解包裝材料目前還存在以下問題: 1 ) 光降解速度與 光降解聚合物使用性能的矛盾。若光降解速度太快, 雖然有利 于廢棄塑料的處理, 美化環境和減少污染, 但是對使用性能和 壽命顯然不利; 2 ) 光降解產物對生態環境的影響, 如果經光降 解后的產物能繼續發生生物降解, 終成為被微生物吸收的碳 能源或無害物, 當然理想。但實際上, 乙烯、 丙烯與乙烯基酮 的共聚物, 經光降解后在土壤或地下水道中的生物降解能力非 常小, 而光降解產物是否對生態環境有害也是值得研究的問 題。 目前進入市場的生物與光雙降解塑料, 主要是通過用淀粉 或纖維素等可降解的高聚物對通用型聚合物如P E和 P P等進 行共混改性或接枝改性, 并且加入可誘導光降解的光敏劑而獲 得的, 這一領域的研究與應用十分活躍。