聚乳酸塑料袋厚度對(duì)生物分解性能的影響

郭迎迎 ，關(guān) 欣 ，劉俊會(huì) ，李尚禹 ，李桂杰 ，張 健 ，葛 磊

（1.吉林省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，吉林長(zhǎng)春130103；2.吉林省安信食品技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130012）

聚乳酸作為一種可生物降解的高分子聚合物，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、藥學(xué)、農(nóng)業(yè)、包裝業(yè)、服裝業(yè)等領(lǐng)域，以替代傳統(tǒng)材料；聚乳酸還是一種低能耗產(chǎn)品，比以石油產(chǎn)品為原料生產(chǎn)的聚合物低30%～50%能耗。由于2015年1月1日吉林省“禁塑令”的實(shí)施，聚乳酸類(lèi)塑料袋作為環(huán)境友好型材料代替了不可降解類(lèi)塑料產(chǎn)品，聚乳酸塑料袋產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。隨著聚乳酸產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、方法檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)較少，禁塑前期按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《塑料購(gòu)物袋的環(huán)保、安全和標(biāo)識(shí)通用技術(shù)要求》（GB 21660-2008）控制產(chǎn)品質(zhì)量，標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)制性條款限制了聚乳酸塑料袋厚度不能低于0．025 mm，許多生產(chǎn)廠家提出對(duì)于聚乳酸類(lèi)可降解塑料袋厚度可相對(duì)減小，同時(shí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 21660-2008于2017年3月轉(zhuǎn)化為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。

本文旨在研究聚乳酸塑料薄膜袋厚度對(duì)其生物分解性能的影響，考察厚度與生物分解性能的內(nèi)在聯(lián)系，為聚乳酸塑料袋的生產(chǎn)、使用、貯存提供理論依據(jù)，從而推進(jìn)聚乳酸產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)為聚乳酸塑料袋的監(jiān)督檢驗(yàn)提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與材料

總有機(jī)碳分析儀（德國(guó)元素公司，Vario）。薄層色譜級(jí)（TLC）纖維素（正控制參比材料，粒度小于20um）；蛭石（粗糙型，表觀密度 80kg/m3±16 kg/m3；粒徑：80%在 4～12mm 之間，2%的顆?？赏ㄟ^(guò)0．5mm篩）。

1.2 樣品研制

分別選取 3家承重量為 6 kg，厚度為 0．010 mm、0．015 mm、0．020 mm、0．025 mm、0．030 mm、0．035 mm 的聚乳酸塑料袋。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 蛭石前處理 將蛭石置于馬弗爐中，550℃煅燒2h。

1.3.2 配制營(yíng)養(yǎng)液實(shí)驗(yàn)方法采用蛭石代替堆肥，首次接種在含有有機(jī)物、無(wú)機(jī)物和腐熟堆肥培養(yǎng)液中進(jìn)行，培養(yǎng)液的組分見(jiàn)表1、表2和表3，蛭石與培養(yǎng)液的比例為1∶3（質(zhì)量/體積）。

表1 1升微量元素溶液的組分

表2 1升礦物溶液的組分

表3 1升接種溶液中的組分

1.3.3 活化蛭石 配制所需質(zhì)量的蛭石與培養(yǎng)液混合物，在每個(gè)活化反應(yīng)器中放入1 kg蛭石和3升培養(yǎng)液混合物?；罨磻?yīng)器分別稱(chēng)量后，在50℃的環(huán)境下培育3d。

1.3.4 粉碎樣品 稱(chēng)取聚乳酸塑料袋50g，粉碎至表面積為2×2cm正方形，待用。

1.3.5 裝樣 稱(chēng)取培育好的活化蛭石200g（干重）和粉碎好的樣品50g（干重），混合均勻后放入實(shí)驗(yàn)材料堆肥容器中，平行實(shí)驗(yàn)3個(gè)；用薄層色譜級(jí)纖維素代替樣品，按照上述比例放入?yún)⒈炔牧隙逊嗜萜髦?，作為參比?duì)照實(shí)驗(yàn)，平行實(shí)驗(yàn)3個(gè)；同時(shí)進(jìn)行3個(gè)空白實(shí)驗(yàn)，空白實(shí)驗(yàn)只含接種物，空白實(shí)驗(yàn)與樣品實(shí)驗(yàn)中接種物的總干固體量相等。

1.3.6 監(jiān)測(cè)CO2排出量 將上述實(shí)驗(yàn)材料堆肥容器、參比材料堆肥容器及空白容器放置在58℃的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中培養(yǎng)，每天監(jiān)測(cè)CO2排出量，計(jì)算生物分解率，45天后參比材料的生物分解百分率超過(guò)70%，繼續(xù)培養(yǎng)，直至實(shí)驗(yàn)材料即樣品生物分解趨于平穩(wěn)或生物分解百分率達(dá)到90%，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果有效性判斷

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：45天后參比材料的生物分解百分率為88．21%，超過(guò)70%，說(shuō)明細(xì)菌生長(zhǎng)良好，分解能力正常，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有效；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)不同容器的參比材料的生物分解百分率的相對(duì)偏差＜20%，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)精密度較好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有效；實(shí)驗(yàn)前10天內(nèi)空白容器產(chǎn)生的CO2的平均值為115 mg/g揮發(fā)性固體，說(shuō)明細(xì)菌存活，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有效。

綜上，聚乳酸塑料袋生物分解實(shí)驗(yàn)結(jié)果有效。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

本研究以承重量6kg聚乳酸塑料袋為例，分別測(cè)試廠家A、B、C生產(chǎn)的不同厚度聚乳酸塑料袋的生物分解百分率。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知：不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解實(shí)驗(yàn)45天后，生物分解率均不低于60%，在150天后生物分解百分率達(dá)84%以上，說(shuō)明聚乳酸塑料袋生物分解性能較好；不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中均表現(xiàn)為遲滯、生物分解及平穩(wěn)3個(gè)階段，即聚乳酸塑料袋生物分解百分率隨著時(shí)間的增加，生物分解百分率逐漸增大，最終趨于平穩(wěn)；不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解實(shí)驗(yàn)前10天，生物分解百分率幾乎無(wú)差別，10天后，厚度較小的聚乳酸塑料袋生物分解百分率明顯高于厚度較大者，且厚度較小者生物分解百分率提前達(dá)到90%，但總體生物分解百分率低于纖維素參比材料。

3 結(jié)論

聚乳酸塑料袋厚度對(duì)其生物分解性能存在一定的影響，在生物分解階段，厚度越小，生物分解性能越好。因此，在滿(mǎn)足塑料袋物理性能條件時(shí)，可生產(chǎn)厚度較小的聚乳酸塑料袋，既能節(jié)約資源，降低成本，又可提高生物分解性能，但在使用過(guò)程中需注意聚乳酸塑料袋保質(zhì)期，從而減少由于聚乳酸塑料袋在自然條件下生物分解導(dǎo)致物理性能下降從而對(duì)消費(fèi)者造成一定的損失與不便。