生物塑料研究范文

生物塑料研究篇1

[关键词]给水塑料管材；水质安全；影响；研究

中图分类号：S969.38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0021-01

进入二十一世纪以来，人们的健康意识伴随着经济的发展不断增强，与生活息息相关的各项工作都受到了人们的广泛关注。水是人们耐以生存的基本物质之一，水质的安全是人们广泛关注的重点。给水塑料管材对水质安全有较大影响，给排水管材的质量、管网配水等环节也会直接影响水质安全。目前，全球给水管材均以塑料材质为主，而塑料产品在日常生活中既有有利的一面，也有危害性的一面。总之，研究给水塑料管材对水质安全性的影响是现代社会发展的必然要求。

一、给水塑料管材对水质影响研究的意义

给水塑料管材具有质量轻、抗腐蚀、水流阻力小以及施工安全、投入成本地等特点，与传统的金属管材相比，更加符合二十一世纪生活需求。给水塑料管材主要用于市政给水工程、建筑物给水工程以及农作物灌溉等方面，由于塑料管道与日常生活紧密相关，因此，研究人员必须对其进行深入研究。

给水塑料管材种类较多，按照塑料管的特性通常分为硬管和软管两大类，硬管主要有PVC管、PP管以及ABS管等，软管主要有PB管、PE管以及铝塑复合管等。塑料管道投入成本较低，目前已经在国内外得到广泛的应用，加大给水塑料管材对水质影响的研究势在必行。

塑料管材对水质的影响主要源于建筑物供水系统和农业灌溉系统两方面。目前，我国现有的水质标准针对性较强，主要以水源水质为主，但是在实际生活中，水质安全范围设计到水源、输水管路以及配水网线等多个环节。塑料管材组要用作输水管路，对水质产生的影响具有隐蔽性、广泛性和滞后性。近几年，人们越来越重视塑料制品对生活的影响，加大给水塑料管材对水质影响的研究显得尤为重要。

二、给水塑料管材中重金属对水质的影响

（一）重金属的来源

给水塑料管材中重金属的来源比较单一，为了保障管材的质量，管材生产过程中需要添加金属热稳定剂，然而，在常用的塑料管材中，很多类型的管材在生产时不需要添加金属热稳定剂，因此，不会产生重金属的影响，但是，有些管材在生产过程中还是会添加金属稳定剂从而产生大量重金属。

（二）给水塑料管材中重金属对水质安全的影响

目前，全球经过使用的稳定剂种类已经高达百种，几乎所有热稳定剂都会对水质产生一定程度的影响。重金属Pb和Cd属于环境激素类物质，会严重隐性生物的繁殖能力，从而破坏生物繁殖系统。重金属中还含有有机锡类化合物，该类重金属属于环境内分泌干扰物质，不仅会对生物反之系统产生影响，还会干扰生物体内激素给生物繁殖带来严重的后果。另外，水质中还含有钙和镁等对生物体有益的物质，但是，这类物质含量过高也会给生物反之带来较大影响，并且影响生物的正常活动。

（三）给水塑料管材中重金属的控制方法

给水塑料管材中重金属迁移的影响因素较多，重金属的控制方法较为复杂。首先，给水塑料管材中重金属的含量与迁移时间成正比，迁移时间越长，重金属含量越高，当然，这一结论也受不同地区、不同工艺以及不同周期的影响，因此，控制方法应该结合地区差异。其次，水质的ph值也会直接影响重金属的含量，实验证明，水体ph值越低，重金属Pb和Fe的溶出量明显呈上升趋势，因此，重金属的控制应该充分考虑水域的ph值。最后，水温和环境因素对水体中重金属的含量有较大影响，大气温度越高，紫外线敷设作用越强，水质中重金属的溶出量越大，面对这种情况，重金属的控制应该充分考虑水水温和环境的影响。

三、给水塑料管材中有机物对水质的影响

（一）给水塑料管材中有机物的种类

给水塑料管材中有机物的种类非常多，常见的有机物有聚乙烯和邻苯二甲酸脂等，聚乙烯主要存在于PVC塑料管材中，这种物质由于单体迁移受到了人们的重视。另外，给水塑料管材中有机物还有抗氧化剂、二叔丁基对甲酚以及少量萜类、酮类和甲苯类等。

（二）给水塑料管材中有机物对水质安全的影响

管材中有机物对水质安全的影响直接表现在有机物会影响生活用水的味道，众所周知，聚乙烯对人体健康没有影响，但是，受高温作用或者是其他极端条件的影响，聚乙烯会产生对人体健康不利的物质，情况较严重的话会直接引发人体癌症。另外，水体中邻苯二甲酸脂物质会较少男性数量，降低男性的运动能力，更有甚至会引起死精和癌。最后，萜类、酮类和甲苯类等有机物对生物体制也会产生不同程度的影响。

（三）给水塑料管材中有机物的控制方法

就目前研究现状来看，全球对有机物迁移的研究并不多，通过对PVC管材的研究发现：PVC管材对水质中有机物的迁移没有太大作用。另外，研究者针对室温环境对给水塑料管材中有机物的迁移进行了研究，这一实验结果也表明PVC管材对水质中有机物的迁移没有太大作用。由此可见，国内外塑料管材有机物研究系统尚不成熟，有机物的控制方法还有待探索。

四、研究的特点、存在的问题及发展趋势

从研究发展的总方向来看，塑料管材对水质安全性影响已经受到了人们的普遍重视，但是，目前国内外对给水塑料管材中有机物对水质的影响研究试验相对较少，尤其是强调环境因素的研究少之又少。UPVC不适合暴漏于土壤表面输水管材的使用，因此，环境因素对其他类型塑料管材有机化合物向水中释放规律的研究具有重大的意义。

从研究试验中可以看出，目前，对重金属Pb稳定剂溶出的研究较多，并且取得了一定的实验成果，但是，研究试验对其他重金属稳定剂及有机物研究相对较少。由于重金属和有机物对人体会产生较大的影响，近几年，人们越来越重视其他金属和有机物的研究实验，这种局面对开发新型的塑料稳定剂具有重大的推动作用。

结合研究实际可以明确，目前国内外对不使用或者很少使用金属类稳定剂的塑料材料，随着时间以及水质变化规律引起有机物的迁移规律，需要更深层次的研究，研究结构对改善塑料产品生产工艺、提高产品的安全性具有重大意义。

目前，已有的研究内容比较分散，结论体系尚不成熟。塑料管材生产工艺种类繁多，不同管材化合物溶出对水质会产生不一样的影响，研究实验很难通过一种或者几种典型的材料得出较为全面的结论，这就需要研究机构将研究实验系统化，区分管材材料和化合物的同时，综合考虑环境条件和水质理化性质，为给水塑料管材对水质安全性影响的研究提供理论基础。

结束语

水是人们耐以生存的基本物质之一，目前，全球淡水资源供不应求，并且淡水资源污染较为严重，输送水使用的管材是影响水质的主要原因之一。因此，人们必须高度重视给水塑料管材对水质安全性影响的研究，从重金属和有机物研究量方面着手，由此来保证人类饮水的健康。

参考文献

[1] 张蕾，于海业，张刚，刘佳.给水塑料管材对水质安全性影响的研究进展[J].安全与环境学报，2011.

生物塑料研究篇2

消息一公布，公众舆论哗然。这“微塑料”从何而来？怎么会进入食盐之中？吃了这样的食盐对身体有什么危害？

研究人员认为，海盐的“微塑料”污染颗粒源于海洋――海洋中尤其是近海漂浮着的大量塑料污染物，如扔进海中的塑料袋、塑料瓶、废弃塑料家具、管线等等。塑料微粒也可能由其它途径进入食盐之中，食盐在加工、干燥以及包装等过程中也可能受到“微塑料”污染。

那么，首先应该搞清楚什么叫“微塑料”？

顾名思义，“微塑料”是指微小的塑料颗粒，一般定义为5毫米以下，可能小到几微米甚至更小。这些塑料微型颗粒均来源于人类的活动，最重要的是丢弃到自然界的塑料制品。这些废弃的塑料在自然环境中会慢慢降解，从大块塑料慢慢降解成小块，以至于成为“微塑料”，最终有可能十分缓慢地降解为无害的自然元素。

人类丢弃的塑料制品并不是“微塑料”的唯一来源。人类合成塑料的单体，本身就是“微塑料”，因为种种原因也可能进入到环境中。还有一些生活用品，比如化妆品、护肤品和洗浴用品，也会加入一些微塑料颗粒改善质感。这些生活用品中的“微塑料”，最终也会进入自然环境之中。另外，化纤纺织品在洗涤过程中，也会洗出一些微塑料颗粒进入废水中，然后，辗转进入江河湖海。

这些塑料制品以及“微塑料”在自然环境中降解缓慢，“水流千里归大海”，随着地球的水循环，最终都汇聚到大海之中。且汇聚的速度远远超过了它们完全降解的速度，就是说，在它完全降解之前进入了大海，于是海洋里的“微塑料”越来越多。

那些细小的“微塑料”常常被眼目所忽略，很容易被海洋中的各种浮游生物以及鱼类吞下，然后进入食物链，一级一级地进入各种鱼虾以至于巨型鲸鱼体内。2015年的《环境与健康展望》杂志上展示了一条双带鱼，在它的体内找到了17颗“微塑料”。如果人类吃了这些鱼虾，那些没有完全降解的“微塑料”照样可以进入人体之中。

人们曾经关注“微塑料”可能对海产品的质量和安全产生影响，进而影响食用者的健康；而食盐中发现“微塑料”则为我们敲响了另一个警钟：微塑料颗粒可能随着食盐直接被人们吃进体内。这与人们通常抨击的“黑心厂家”无关，也不是中国独有的问题，而是全世界共同面临的问题。研究者这次发现“中国的食盐中都含有微塑料颗粒”，仅仅是因为研究者在中国，所采集的样品全都是中国的而已。

这些微塑料颗粒被吃进人的体内会产生什么样的问题？目前还不十分清楚。但不难想象，毫米、微米到纳米级的“微塑料”进入体内以后的结果会有很大差别。科学家用贻贝做过实验，发现微米级的“微塑料”进入贻贝肠道之后，会在淋巴系统中检测到。把贻贝从含有“微塑料”的水中转移到清洁的水中之后，循环系统中的“微塑料”含量还会持续上升，12天以后才开始下降，“微塑料”在循环系统中停留的时间长达48天。

实验证实，微塑料颗粒越小，就越容易进入循环系统。人体结构精密，比贻贝高级得多了，“微塑料”能够进入贻贝的循环系统，并不意味着也一样能进入人体的循环系统。但是，如果是更小的塑料颗粒，比如是纳米级的呢？就如同PM2.5对人体呼吸系统的影响远远要大于那些大颗粒一样，更小的微塑料颗粒，经过消化道是否可能进入血液或者淋巴系统呢？到目前为止，还没有相应的深入研究，但理论上是存在对健康的潜在影响的。

让我们可以稍感安慰的是，贻贝这种生物对环境污染非常敏感，经常被作为环境污染的“指示灯”来用。在实验中，虽然相当数量的“微塑料”进入了贻贝的循环系统，但它们没有表现出明显的异样和异常。就是说，对它的生物影响或曰生存质量影响不那么显著。而人体对“异物”的防御体系要比贻贝精密得多，再加上人们对食盐的食用量很小――按照世界卫生组织以及《中国居民膳食指南》的建议，每天食用食盐不超过6克。每天从食盐中吃进的“微塑料”最多也不超过几块，产生明显危害的可能性不大，因此，似乎也不必杯弓蛇影、忧心忡忡。

“微塑料”这个概念，2004年才被英国的理查德・汤姆森教授提出。“微塑料”在自然界到底以什么样的方式循环、以什么样的途径进入食物链、对人类健康有什么样的影响……目前没有答案，用汤姆森教授的话说，“问题多于答案”。2014年，美国环保署邀请相关领域的世界级顶尖专家开会研讨，依然是提出了许多问题，无法给出答案。专家认为还缺乏更深入的研究，需要今后更多地加强这方面的研究。

面对食盐里含有“微塑料”问题，中国盐业协会权威人士已经出面表示，中国食盐的安全性是有保障的，如果环境受到污染，在盐的生产加工过程中，已经最大限度地把污染物剔除掉了。尽管回答不是那么具体，没有详细的指标数字，但也足以安定人心。

盐业协会权威人士称，目前还不清楚华东师大研究团队是用何种方法检测出的塑料微粒，塑料微粒粒径范围是多少。另外，还需要了解相关检测设备和检测手段，看看检测方法、标准是否与国际接轨。但从近些年食盐的历史来看，还没有关于塑料微粒引发疾病以及威胁健康的报告。

有的专家表示，世上几乎没有绝对安全的食品，食品中或多或少都存在着对人体的有害物质，只要食品是符合国家标准的，并且按照每日允许摄入的量食用就是安全的。人体有良好的免疫功能和较好的代谢功能，食物所含有害物质是否对人体健康造成危害，关键要看剂量大小。比如我们烧菜时，高温下的食用油会产生多种致癌物，如苯并芘以及大量醛类化合物等，但大都随之挥发，留存有限，并不怎么影响人们食用。一般情况下食用油也不会烧到那种高温状态，因而也不会产生那么多致癌物。就食用盐而言，它只不过是一剂调味品，本身的使用量就很少，即使有害也微乎其微，消费者没必要产生恐慌。

生物塑料研究篇3

寻找商机

振鸿科技成立于1994年，主营业务涉及医药、食品、速递、购物等行业适用的塑料包装产品。随着公司的不断发展，依托广州优越的地理优势，公司业务由内销逐渐直至全部转为外销。“在产品外销的过程中，我们接触到最前沿的市场信息，意识到塑料对环境带来污染的严重性，而且该问题已经引起全社会的重视，作为塑料生产企业，我们有责任去改善目前现状，去寻找更好的解决方案。”石棣兴说道。于是，2004年，振鸿科技开始研究塑料环保材料，在塑料材料的可降解方面进行了深入研究。

2008年，国家“限塑令”要求在全国范围内实行塑料购物袋有偿使用制度，并禁止生产、销售、使用厚度小于0.025mm的塑料购物袋。“当时，‘限塑令’在塑料行业引起了轩然大波，这让很多传统塑料袋企业面临生存危机。但振鸿科技却欣然迎接挑战，从中寻找商机，在精心研究‘限塑令’环保主张的过程中，发现生物基塑料是现‘重复使用、替代使用、回收利用’的最佳选择。”石棣兴说道。

于是，基于在产品外销过程中接触到的最前沿的环保信息，以及国家环保政策的要求，振鸿科技不断调整企业发展方向，最终在生物基塑料的研究上狠下功夫，利用自主研发的专利技术，以天然高分子材料，生产出了满足客户需求的多种生物基环保膜（袋）产品。

产品优势

振鸿科技的核心产品是生物基塑料NPPM，是以淀粉、纤维素等天然材料为基础在微生物作用下生成的塑料，由其制成的塑料膜（袋）制品生物物质含量达40%，高于欧盟、美国标准（生物物质含量大于30%），获得了欧盟生物全降解的认证和欧盟生物基一星级的认证。振鸿科技也成为目前中国内地唯一同时获得欧盟两项生物基材料膜、袋认证的企业。

据石棣兴介绍，生物基塑料NPPM在成本、性能、环保等方面具有得天独厚的优势。首先，生物基塑料NPPM完全使用天然高分子材料，通过自然光合作用生长出来的植物或淀粉，使用完后又可转换成碳水化合物回归大自然，更具普适性，实现了资源的可再生；其次，生物基塑料NPPM具有良好的加工性能及物理性能，使用的生产设备可与传统加工设备完全兼容，企业不需要重新购置设备，省去了设备的投资费用；再者，生物基塑料NPPM可替代传统塑料，制作过程能耗更低，石油使用量更少，焚烧时排放的二氧化碳也更少。

此外，振鸿科技倡立塑料回收体系，进一步推动生物基塑料的循环使用。石棣兴举例道，“以2015年中山市312.09万人，人均每天使用1个购物袋为例，如果采用传统塑料袋，需消耗塑料1.2万吨、石油近4万吨；而采用生物基塑料袋，可节约塑料5000吨、石油15000吨。采用振鸿科技的塑料回收体系，如果按可回收60%来计算，可节约塑料4000吨、石油1.2万吨。那么，按中山市年消耗购物袋约12亿只来算，1年可节约塑料9000吨、石油2.7万吨，节能效果相当可观。”试想如果将其推广到全国各地，其效果我们可以想象。

目前，振鸿科技已经凭借生物基塑料NPPM的突出优势与京东、顺丰速运、屈臣氏、完美、无极限等高端客户达成合作，“生物基塑料将是未来低碳环保市场的主流趋势”，石棣兴信心满满地说道。

打造多功能生物基塑料产业集群

然而，目前生物基塑料NPPM的推广应用仍存在一定难度。谈其原因，石棣兴总结道，“供应是关键问题，比如京东最有诉求的快递购物袋，受地域限制，我们只能供应到广东周边一小部分地区，没办法及时供应距离较远的客户，因此为了打通生物基的普适之路，我们必须在整个塑料行业内建立一个产业集群。”

为此，振鸿科技制定了初步的战略规划。石棣兴郑重地说道：“第一，我们要深耕生物基环保材料的研发和生产制造，整合全国各地相关材料生产商进行按需加工；第二，整合行业资源，提供JIT零库存服务；第三，利用网络优势，搭建生物基环保膜（袋）互联网垂直平台。”

目前，振鸿科技在全国分片营销上已经发力，整合了区域生产商资源，对客户进行分片管理，并已经完成市场布局，覆盖集团总部（广东）、东北（沈阳）、华北（北京）、华东（上海）、华中（武汉）、西南（成都）全国六大片区，如此一来，降低了公司运营、物流、时间等成本，提高了公司整体服务质量。

生物塑料研究篇4

无污染的“玉米”电脑

主机身采用玉米材料――这种独特的笔记本电脑正引起人们的广泛关注。今年初，日本富士通和富士通研究所联合成功开发在笔记本电脑机身上采用以植物为原料的“生物降解塑料”技术。

生物降解塑料既具有和普通塑料相同的特性，同时在使用后还可以通过土壤中的微生物，分解为水和二氧化碳，而且还具有燃烧后不会产生二恶英等有害物质的特点。因此作为环保材料受到了广泛关注，各制造商也已经开始积极地将其应用于包装材料等领域，其影响甚至延伸到了电脑零部件。

上述两家机构开发的笔记本电脑采用的生物降解塑料的主要成分是聚乳酸。该聚乳酸以玉米等植物碇粉为原料，他们将其应用到了笔记本电脑的机壳中。由于采取的是植物原料，因此不再像生产普通塑料那样需要消耗石油等有限的资源。另据介绍，生产中所需的能量也降低到了以前的一半左右。

虽说原材料是植物，但是生物降解塑料的材料特性与普通塑料完全相同，具有与目前笔记本电脑所使用的聚碳酸酯和ABs树酯(丙烯腈－苯乙烯－丁=烯共聚物，是一种强度高、韧性好、易于加工的热塑型高分子材料)基本相同的强度。另外，这种材料还不会因日常使用而变质。

实际上，由玉米加工而成的生物降解塑料自今春开始，已经在富士通生产的部分“FMV－BIBLONB”系列笔记本电脑的机壳中被批量采用。但是公司仅在电脑机身侧面非常有限的部分采用了这种材料。尽管该公司希望可以在机壳上全面采用这种材料，但还存在一些障碍。其中最大的障碍是如何提高材料的阻燃性，确保机壳不被烧毁。

所谓阻燃性，就是指“材料的不易燃烧程度”。笔记本电脑与台式个人电脑相比，散热能力相对较差，因此使用过程中容易产生高温。为了防止发生火灾，就要在机壳等部位使用的塑料中添加阻燃剂，以提高材料的阻燃性能。

目前在塑料中使用最广的阻燃剂中，含有卤素及磷系化合物等成分。但是卤素阻燃剂在燃烧时可能产生二恶英。另外，还有研究人员认为，磷系阻燃剂可能会导致土壤污染等环境问题。

富士通和富士通研究所正在开发不产生有害物质的阻燃技术，并计划从2010年开始在全部笔记本电脑机壳中采用生物降解塑料。

至于在成本方面，采用这种生物降解材料，其生产成本将比采用普通塑料高50％。但是随着生物降解塑料在全世界的普及，其市场已开始迅速扩大，因此价格必然会不断降低。即使是从日本国内来看，根据日本生物降解塑料研究会的调查，生物降解塑料的市场需求量已从1999年的2500千克增加到2003年的2万千克。估计到2010年，这一数字将达到10万千克以上。富士通公司分析后认为，到2015年，该公司计划在笔记本电脑机壳中全面采用生物降解塑料时，生物降解塑料的成本将会降到与普通塑料相同的水平。

富士通公司不仅在笔记本电脑机壳中采用降解塑料，还希望将来能在键盘、台式电脑机箱及外设等产品中也采用这种材料。也许在不久的将来，“回归原色的自然电脑”将会变得非常普遍。

创新的“菠菜集成片”

在美国田纳西州的橡树岭国家试验室，科学家们又为你的电脑找到了一个制造高速集成电路片的新方法。不过这一回，科学家们不必为此长时间地待在枯燥乏味的实验室里，而是走出去采购菠菜。

他们从菠菜中分离出了一种蛋白质，这种蛋白质能把阳光转变成植物所需的物质，这个转变过程就是所谓的光合作用。这种蛋白质被取名为“光合体系1号”，它吸收阳光并利用光的能量把水分子分解成氢、氧和电子。让橡树岭的专家们感兴趣的就是这些电子。它们能在万亿分之五秒的瞬间里流过“光合体系1号”的表面。

我们知道，当电子朝一个方向流动时就形成了一个电路，假如这个电路能够被打开和关上，它就成了一个开关，就好像是你电脑中的袖珍开关――也就是电路片。所不同的是：这个“菠菜集成片”要比目前电脑中使用的、由工厂制造的硅集成片的运行速度快得多，体积也小很多。这将会促进毫微技术的发展，促进那些离不开微电脑、必须在显微镜下进行的研究工作取得新的进展。

这项研究属于一门新兴科学的一部分，这门科学叫做新生物电子学，它极有可能为我们如何使用能源带来一场革命。有朝一日，我们将用上自家菜园子里的植物作为能源，而不再依赖那些非再生性资源――如石油、煤和天然气。

生物塑料研究篇5

英国埃塞克斯大学研究人员调查了数百名健康成年参试者10年前的尿样。结果发现，与没有发生心脏病的参试者相比，患了心脏病的参试者，其10年前的尿样中双酚A浓度更高。该研究负责人塔玛拉·盖洛韦博士表示，这项新研究进一步证实，与吸烟、高血压和高血脂等诱因一样，双酚A同样会增加心脏病危险。

早期研究中，很多研究人员认为，双酚A会对胎儿和婴儿健康构成危险。但是，美国马萨诸塞州塔夫茨大学发育生物学与再生生物学中心生物学博士后劳拉·范德堡表示，成年人同样会受到双酚A以及其他化学物质的伤害，而且，这类物质似乎没有“安全期”可言。

双酚A是全球生产量最大的化学物质之一，要彻底避免它几乎是不可能的事情。只能采取以下措施来减少接触双酚A的机会：

1.尽量少吃罐装食物。双酚A在绝大多数罐头食品和饮料中存在。近年来为了缓解公众的忧虑，许多企业开始逐步淘汰含双酚A的塑料婴儿奶瓶和其他塑料食品容器，但它目前仍广泛被应用于金属罐的内衬，因为它有助防止腐蚀，并且在灭菌过程中能耐高温。一项研究发现，与不喝罐装汤的参试者相比，喝1罐菜汤的人，其体内双酚A水平会增10倍。

2.别将购物小票攥手里。收银机打印出的购物小票也是双酚A的产地。美国环保组织发现，购物收据或自动取款机的单据均含双酚A，即使只是接触收据，双酚A也能经由皮肤进入人体，长期接触可能扰乱人体激素分泌，甚至可能致癌。研究还发现，超过40%的收据双酚A超标。而且收据中的含量比其他含该物质的商品（如罐装奶粉）要高出250至1000倍。所以，专家特别提示：别将购物小票攥在手里。

3.尽量不用塑料制品。塑料制品底部三角形内的数字表明其“身份”。“1号”PET：矿泉水瓶、碳酸饮料瓶。“2号”HDPE：清洁用品、沐浴产品。“3号”PVC：主要用于塑料膜，很少用于食品包装。“4号”LDPE：保鲜膜、塑料膜等。“5号”PP：微波炉餐盒。“6号”PS：碗装泡面盒、快餐盒。“7号”PC其他类：水壶、水杯、奶瓶。

生物塑料研究篇6

迄今为止，我们日常使用的塑料有容易老化、产品寿命短的缺点，制造抗老化的材料一直是科学家的目标，就拿塑料来讲，尽管做了许多改进，但现在日常使用的塑料的寿命至多也不过10年，科学家将生物自我修复的机理用于人造材料取得成功，制造出寿命更长的材料，科学家认为，如果材料自我修复手段真正实现，将对今后的产品发生深刻的影响。

塑料强度的秘密

世上的塑料大体可分为三类，即通用塑料、工程塑料以及超工程塑料，通用塑料有聚苯乙烯、聚乙烯以及氯乙烯等，它们用于制造日常生活用品，寿命5～6年，工程塑料有聚碳酸酯、聚酰胺和聚氧化甲烯等，它们一般用于制造汽车的零件、电器电子用品，价格一般比通用塑料高，寿命约10年。超工程塑料仅在特殊环境下使用，主要用于航空航天用品，其价格昂贵，使用寿命可达100年。

我们日常使用的塑料，其寿命短的主要原因是塑料内部会出现“劳伤”，这与材料老化有关。那么老化是怎样产生的呢?

塑料是由碳和氢以及氧结合成的纤维状结构高分子。这种高分子的纤维错综地络合在一起，是塑料作为固体具有的强度。在普通的塑料里，每一条纤维大约有7处络合在一起，这是保证塑料使用的安全强度。

塑料老化是由于纤维被切断引起的，其原因是太阳的紫外线或人们在使用中30加的外力导致的。假定7处络合在一起的纤维正中附近断了，于是一条纤维就变为两条纤维，这个反应过程被称之为塑料的老化。

你也许有这样的经验：一直被太阳晒的塑料桶灌满水，刚想提起来，只听见嘎叭一声响，提手与塑料桶断裂。这种状况可以说每条纤维已有多处断裂，通常塑料随着使用时间越长而老化越严重，为此在制品的材料里已掺入一些紫外线吸收剂，以抑制老化，或者在制品外表涂上油柒以抗老化。尽管如此，老化依旧进行。

科学家研制的“自我修复塑料”是将断开的高分子再自发地接上，以消除老化。当然这并非说寿命可以无限长，但是与普通塑料相比，老化进程较慢，使用时间明显延长。

橡皮膏与修补剂

1997年，科学家首次开发出的自我修复塑料，是一种叫聚苯醚的工程塑料。成功的关键是开发了为应急处理伤用的“橡皮膏”和治伤的“修补剂”。修补的原理十分简单，首先假定在某些外因作用下，担负分子结合的电子错开，导致高分子被切断，出现自由的电子，老化开始，由此，预先置入的修补剂向这个自由电子靠近。在聚苯醚中，铜起到了这个修补剂的作用。开始，铜以2价(缺少2个电子)的状态存在，当它从断开部分得到一个电子后变成1价。这个过程很复杂，但简单地说，通过这样的氧化还原反应，中断部分就被恢复原样。这时，重要的是起“橡皮膏”作用的氢，为了供给氢，使聚苯醚具有自我修复能力，已预先在聚苯醚中置入了“氢供给剂”，当断裂出现时，氢来到断开部分产生的自由电子处进行结合。

如果没有氢供给剂的应急处理，聚苯醚的高分子内部可能出现“拆东墙补西墙”现象，于是在各处连锁产生自由电子，有可能造成材料“伤痕累累”。

自我修复不可缺

自我修复到此完了，但是反应还在继续，得到电子变成1价的铜，继续与大气中的氧发生氧化反应。这时氧得到一个电子，铜又回到2价，再次获得作为“修补剂”的能力，而且这时反应产生的氧高子与“橡皮膏”的氢离子结合生成的水作为废物“排泄”出来，每克聚苯醚修复产生的水量为几百微克，修补“劳伤”系统的这种有规律循环，是自我修复不可缺的。

科学家还成功地为聚碳酸酯等构筑自我修复系统。聚碳酸酯的修复剂是碳酸钠，这时作为排泄物是石碳酸(苯酚)，气味非常难闻，排泄物的出现是材料修复过程一个非常有趣的事，其实通过改进也可不排泄，例如在聚碳酸酯材料中加入起垃圾箱作用的物质，具体地说如果放入碱性的微小硅胶，则石碳酸将被硅胶吸附，就不会往外释放垃圾了。但是反应生成的物质又成为另一个问题，研究还在进行，目前，科学家正全力以赴构筑其他塑料的修复系统。

或许诞生一门全新学科

现在我们知道，上述材料自我修复是铜等触媒作用在受伤处完成的，但是塑料是固体，铜等原子或分子真的能流动到断裂处吗?许多研究者认为触媒不可能在固体中流动到断开部分，但是有专家认为，在5～10纳米区域中有触媒就能引起自我修复反应。

对于化学反应的条件，很多人认为只能在水溶液中或气态中，即反应分子能流动的地方。这个常识妨碍了对自我修复反应的理解。其实，材料自我修复引起的化学反应，与普通的化学反应完全不同，也无法使用“化学平衡”等概念，也许这是一门全新科学的领域，需要从理论上进一步研究。

另外，科学家在进行这项研究中还发现，自我修复反应优先发生在老化最厉害的部分，一旦高分子断开部分增加，理应引起的修复反应也多，结果是老化严重的部分优先修复。由此专家开始将研究方向转移到延伸塑料的寿命上了。

自2000年起日本约10家企业推出以自我修复塑料为原料的产品，这些产品主要是电化产品，因为这些产品经常受光曝晒容易老化，另外，汽车部件使用自我修复塑料后，寿命也明显延长。

自我修复延伸寿命

科学家预言，今后不但是塑料，包括金屑和陶瓷等一切人造材料在内都有可能具有自我修复性，自主地应对老化。在材料研究中，所谓“自我修复”概念以前就有，但是从未见过有实物，科学家制造出实物，显示“自我修复”是可能的，由此，科学家进行相应各种材料的自我修复性的研究，如果自我修复材料被人们日常使用，或许不久自我修复性将作为产品的标准，因产品的寿命显著延伸了，产品的可靠性和性能都提高了。

生物塑料研究篇7

塑料的发明堪称人类20世纪的一大杰作。近年来，科学家对塑料性能的研究取得了惊人的突破，已经能够制造出一些功能独特的超级塑料。譬如，像钢铁般坚硬的塑料，像羽毛般轻盈的塑料，像石英般耐高温的塑料，像金属般导电的塑料，凡此种种，不一而足。

20世纪60年代，美国联合碳化物公司把一种硫基单体结合进塑料中，制成一种耐高温、高强度的超级塑料――“大力神”。 这种塑料还能被充填到玻璃、不锈钢等材料中，制成高温消毒器械、照相机外壳、心脏起搏器等。20世纪70年代，类似金属的超级塑料问世。它的强度甚至比钢还强5倍，用它可制成优质的防弹背心、盔甲。美国杜邦公司研制的一种超级塑料，有像合金钢那样的高强度，可以用来制造汽车轴承、自行车齿轮等许多耐磨损零件，典型的用途是制造汽车发动机。它重量轻、噪音小、加工简单、成本低廉，很有发展前景。

1977年，美国宾夕法尼亚大学的科学家在研究金属导电的秘密时，发现一种含有以碳元素为主的长链分子塑料聚乙炔。掺入碘后，聚合物的性质发生根本改变，使其导电性能提高几万倍。这个发现轰动了科学界，并在世界范围内掀起了一个研究塑料导电和寻找导电聚合物的热潮。现在，人们已经用这种导电塑料制成一种塑料蓄电池，重量比铅电池轻三分之一，充电和放电速度却高两倍。这一技术可以大大提高电动汽车的加速度和爬坡能力。这种塑料将用于制造可重复充电的电池、公共事业所需的巨型蓄电池和廉价的太阳能电池。科学家预言，不久之后将掀起一个用导电塑料制造燃料电池和太阳能电池的热潮，人们将能够把塑料太阳能电池像塑料布那样铺在屋顶上发电。

美国贝尔实验室的科学家最近还研制出具有超导性能的塑料，该成果为超导研究开辟了新的途径，具有重大的科研和商业价值。科学家使用一种名为聚噻吩的塑料，设法用氧化铅制成一种金属薄片，并在其上涂一层聚噻吩薄膜。科学家发现，在它们形成的电场中，电子可以无损耗地通过聚噻吩薄膜，这表明聚噻吩具有超导特性。 虽然超导塑料具有广阔的应用前景，但要走出实验室进入实际应用，还有很多工作要做。

生物塑料研究篇8

【关键词】木塑复合材料；力学性能；因素

中图分类号： TB33 文献标识码： A

一、前言

近年来，木塑复合材料的使用范围在不断扩大，众多领域都在使用木塑复合材料，因此，进一步分析木塑复合材料力学性能影响因素就显得非常有必要，这是提高木塑复合材料使用效果的重要工作。

二、复合木塑材料

木塑复合材料是“生物质―聚合物复合材料”的俗称，为生物质与聚合物复合而形成的复合材料，最初由木材和塑料用合成树脂制得。生物质是由生物细胞或者其代谢产物构成的天然有机高分子材料，主要包括木材、竹藤材、灌木、芦苇等各种草类、农作物秸秆，以及各种农林加工剩余物等，它们的共同特点是由纤维素、半纤维素和木质素三种主要有机高分子化合物和含量较少但种类繁多的抽提物组成。生物物质作为材料使用时称为生物质的材料，绝大部分具有木质化了的纤维细胞结构，所以常称为木质纤维材料，蕴藏量巨大，是唯一可自然再生的基础材料。用于生产木塑复合材料的聚合物原合材料的原料来源及其广泛，尤其值得注意的是，它可以利用废旧的塑料和废弃木质纤维材料为原料，原料包括各种合成树脂、塑料、橡胶、合成纤维，以及这些高分子材料制品的废弃物等。可见其生态环境意义不容忽视。而且可回收再次利用，称得上真正意义上的环保、节能、资源再生利用的新颖产品。随着人们对环境资源重视程度的提高，以废旧物资回收和资源综合利用为核心的循环型经济发展模式已成为世界经济发展的趋势。大力开发资源循环利用技术，将对国民经济发展和环境可持续发展产生深远影响。

三、木塑复合材料的性能优势

PVC/木粉复合材料挤出微发泡制品兼有具比纯木材和塑料产品的更优良的性能，不仅性能达到了真正仿木的效果，而且其加工成本也比木制品低很多，它的产生给木制品行业带来了一次革命性的跨越，也塑料加工行业注入了新的血液和活力。

1、木粉复合材料的表面经过处理后，能形成一层高分子膜覆在材料的表面，其吸水率要比材料本身小2%左右，防水性能要好于木材，而且能阻绝霉菌滋生，使木粉的防霉能力也得到了提高。

2、木粉复合材料能根据要求制成各种形状和纹理的制品，外形美观无色差，材料利用率高，无加工剩余物，能回收再利用，是一种节能又环保的材料。

作为一种新型的木材替代品，它可以广泛应用于建筑装饰和包装等领域，绝大多数的室内外装饰建材均可用PVC来制造。PVC木塑彻底抛弃原木的缺点，改进了原木的不足，保留了原木特有的木质感。同时PVC木塑材料可根据不同木种和颜色生产出不同等级、不同规格、不同颜色的制品。由于生产过程采用挤出成型，可实现自动连续生产，长度任意裁定，这是原木所不能及的。PVC制品现已收到全球广泛的重视，被誉为绿色环保新型材料，具有广阔的发展前景。

四、木塑复合材料性能的影响因素

木塑复合材料以木屑和废旧塑料为主要原材料，通过不同加工工艺成型。在实验过程中，通过调整和改变原材料或成型工艺，将所得到产品的性能进行比较，发现有明显差异。现将木屑、废旧塑料及成型工艺对木塑复合材料性能的影响进行论述。

1、木屑对材料性能的影响及增强机理

木屑含有大量的短切纤维和木素。木纤维具有较高的机械强度和弹性，木素具有较好的硬度和刚性，它们均可作为改性剂在复合材料中起增强作用。木屑的比表面积和孔隙率都很大，使得木屑与液态树脂基体之间具有很大的接触界面。由于界面之间存在有偶极定向力、诱导偶极力和色散力，异相的复合过程便是依靠这种电场和力场的界面结合力而牢固结合。

木塑复合材料的电镜显示，PVC树脂可渗透到木材细胞腔中，进一步提高复合材料的强度和硬度。由于复合材料是呈结晶态（木纤维）和无序态（树脂）的多相状态，使复合材料既具有木纤维的高强度、高弹性，又具有聚合物基体的高韧性、耐疲劳等优点，因此，这种复合材料具有优良的综合性能，即力学强度良好，抗冲击强度高，热伸缩性和吸水性均比木材小，尺寸稳定性好、耐磨、耐化学腐蚀，不虫蛀，非易燃，并具有木材和塑料的双重加工特性，既可锯、刨、钉、油漆，又可挤出、压制、注塑成型。

2、废旧塑料对材料性能的影响及改性

为降低材料成本，提高废旧塑料回收利用率，研究以废旧PVC塑料作为木塑复合材料的基体。但由于废旧塑料在使用过程中，受到空气中氧气的氧化作用，同时受光和热等外界环境影响，使聚合物分子链断裂而降解，导致废旧塑料力学性能下降。为提高复合材料的力学强度，需对废旧塑料进行改性处理或者在原料配方中加人适量的树脂。经过实验研究发现，当复合材料中PVC含量一定时，增加PVC树脂，复合材料的力学性能提高，或者换句话说，复合材料的力学强度随废旧塑料含量的增加而下降。

3、成型工艺对材料性能的影响

木塑复合材料可以根据工业生产的实际需要加工成不同材质，如：软材、硬材、片材、板材或者管材、导型材。不同的型材和用途通过不同的成型工艺成型。硬板材通常有层压成型、压制成型和挤出成型三种不同的成型工艺。其中，在压制成型和层压成型过程中材料受到的压力要比挤出成型大。经过压制成型和层压成型的复合板材比挤出成型的板材具有较好的力学性能。从生产角度看，压制成型和层压成型都是间歇式的，而挤出成型则是连续式的，只要挤出成型的复合板材其力学强度足以满足实际需要，则应该选择挤出成型工艺，这对生产管理、提高生产效率都是有益的。

五、木质复合材料发展前景及对产业发展的建议

1、木质复合材料发展前景

由于木材具有质轻而比重大、可生物降解、舒适的视觉和触觉效果、隔音、隔热等优点，在现代社会中，它仍然是材料世界中的主要成员。然而，遗传结构在赋予木材众多优点的同时也不可避免的带给木材固有的缺陷。木质复合材料正是通过利用木材与其它材料的复合效果，一方面尽量保持着木材的特性，另一方又进一步改善木材的应用性能，以提高木材的利用率，扩大木材的使用范围和延长木材的使用寿命，来满足社会生产和人类生活的需要。

尽管木质复合材料在木质材料家族中仅仅是一名年轻的成员，但是，木质复合材料技术不仅是木材工业的研究热点，而且极大地推动着木材工业的发展，是木材工业的发展方向。

从过去的经验来看，木质复合材料技术不是盲目、孤立发展的，而是为了满足社会生产和人类生活的需要，是与其它材料技术协调发展的，是整个材料科学发展的结果。材料科学的发展促进了木质材料科学的发展，现代复合材料科学的进步推动了木质复合材料科学的进步，复合材料是材料革命的方向，同样，木质复合材料也将是木质材料的发展方向[6]。

2、产业发展的建议

（一）建议由国家有关部门牵头，组建木塑复合仿木材料的行业机构，以及联合现有的研究与开发机构，积极地、更快地吸收世界先进的技术与工艺，提高我国木塑复合仿木材料的技术水平。

（二）加快技术创新的步伐，扩大木塑复合材料的应用领域；同时要建立部级的质量标准和检测规则，统一技术指标，以保证产品质量。还要加强木塑复合材料成型机械的配套研制、开发和生产，以适应经济建设对各种型材的需要。

（三）国家应通过政府补贴的形式补贴利用废弃物进行再生产而消除污染、减少废物、改善生态环境的企业，同时适当减免税收，以加大对其产业发展的支持力度。

六、结束语

总而言之，研究木塑复合材料力学性能影响因素非常有现实意义，可以为木塑复合材料的应用提供有力的参考，是今后推广使用木塑复合材料的必要工作，也是今后需要深入研究的重点工作之一。

【参考文献】

[1]董雪波，李琼，童国林.木质素/PVC复合材料的研究与发展[J].林产工业，2011，35（1）：13-15

[2]王澜，董洁，卜雅萍.聚氯乙烯稻壳粉木塑发泡制品的研究[J].塑料，2012，5：1-6