環保垃圾袋的制作

汪瑾璇 王芷楠 羅 一 孫文捷

（湖南科技大學，湖南 湘潭411201）

0 引言

垃圾袋在生活中使用頻率越來越高。將垃圾分類，然后進行裝袋，已經成為一種趨勢，然而，看似文明的趨勢背后隱藏卻隱藏著嚴重的污染問題。因為目前使用的垃圾袋多為“污染型垃圾袋”，而傳統“污染型垃圾袋”是以聚氯乙烯為原料的垃圾袋，塑料掩埋經過數百年的時間也不能完全降解,焚燒則會產生高致癌物質“二噁英”和其他有害煙塵和氣體[1],對自然環境和人類生活帶來不可磨滅的危害。為適應目前垃圾袋多功能和環保化的需求，本團隊研究了一種具有環保意義的垃圾袋。此環保垃圾袋將大大改善原有垃圾袋的可降解性，有效降低白色污染，保護生態環境，并且具有木材消耗量為零，三廢排放極低等優勢。此發明可以推進當前垃圾袋科學技術的快速發展，促進自然生態環境的保護和改善，體現綠色科技共享理念，社會效益顯著。

1 設計目的及原理

1.1 設計目的

傳統PE垃圾袋回收價值較低，其內部結構穩定，不易降解，在自然環境中長期不分離。這就表明若廢塑料垃圾不回收，將變成污染物并不斷累積且永久存在，會對環境造成極大危害，進而對農業、動物生存以及土地的可持續利用造成威脅。近年來，合成垃圾袋產品雖然具有良好的書寫和印刷性能，但特種功能仍不顯著，與傳統垃圾袋產品性能差異化不大。此外，合成垃圾袋的發展還存在附加值不高、應用領域有限等問題。

環保垃圾袋指可降解垃圾袋，它降解成水和二氧化碳，不污染空氣和土壤。由于光降解和水降解需要在特定環境下才能降解，所以，市場中一般為“生物降解”相對常見。目前，可降解垃圾袋的造價是普通垃圾袋的3～5倍，使用成本比普通垃圾袋高出很多，主動選擇可降解垃圾袋的用戶并不多。

1.2 設計原理

環保垃圾袋利用高分子界面化學原理[2]，經濕法轉相制膜技術開發垃圾袋產品，在生產技術與工藝方面優勢十分明顯。在生產過程中，只需通過溶解、混合、濕法制膜、干燥等工藝流程即可制得垃圾袋產品，生產過程最高溫度為80℃左右，能耗大大降低。另外，該垃圾袋采用濕法轉相制膜技術，賦予垃圾袋的表面與截面大量的孔洞結構，這不僅進一步增強了垃圾袋的吸墨、固墨性能，還賦予垃圾袋吸聲降噪、隔熱保溫、觸感柔和等新穎功能，生產技術更加先進，降低生產成本[3]。

環保垃圾袋的制作材料如表1所示。

表1 環保垃圾袋的制作材料

2 環保垃圾袋的優點

2.1 概述

環保垃圾袋在用料、生產、特種功能方面較傳統垃圾袋有較大的改善，從而達到實現其多功能和環保化的目的。

傳統合成垃圾袋所使用的無機填料主要是碳酸鈣，此類高分子材料循環使用次數有限，且生物降解性較差、降解周期長，最終給環境帶來白色污染。此外，傳統垃圾袋需要在高溫條件下進行，能耗較高。

合成垃圾袋產品主要使用的高分子材料為聚乙烯、聚丙烯等材料。選用生物質可再生資源—生物碳酸鈣和降解型聚氨酯為主要原料，以功能填料為輔助材料，利用高分子界面化學原理，經濕法轉相制膜技術研制一系列用聚乙烯、聚丙烯和密胺垃圾袋產品。

生物碳酸鈣等無機粉體材料在制造環境友好塑料材料方面發揮了重要作用。實現了提高塑料制品尺寸的穩定性、提高塑料制品的硬度和剛性、改善塑料加工性能、提高塑料制品的耐熱性、改進塑料的散光性、降低塑料制品成本等多重優勢。碳酸鈣，是一種有利于塑料材料的降解的材料，聚乙烯（PE）薄膜中有碳酸鈣粉末時，在填埋后，碳酸鈣會與CO2和H2O反應，生成Ca（HCO3）2后離開薄膜。留下的微孔，將增大接觸面積，從而有利于進一步降解。同時，添加碳酸鈣有利于PE焚燒。燃燒時，塑料溶化容易形成黏壁現象，無機粉體加入能夠使得這一問題得到極大改善。在聚乙烯等材料中添加碳酸鈣成分，在焚燒時產生有害氣體的含量就會減少，這樣來就可減少對大氣的污染，尤其是當焚燒熱氧降解劑配合使用時，對有效防止二噁英的產生具有十分重要的作用。聚氨酯的生物降解性，使其成為具有使用價值的可用材料。聚氨酯是嵌段共聚物，由剛性軟鏈段及柔性硬鏈段相互交替從而連接，其微球表面結構與生物膜類似，所以聚氨酯其鏈的結構具有生物降解性。

與傳統垃圾袋“高污染、低產出”的現狀相比，該生產過程基本可以達到“三廢（廢水、廢氣、廢渣）零排放”。環保垃圾袋在材料中添加了功能填料，以賦予其多種特種功能，并進行了分析測試。

2.2 優點分析

2.2.1 用料

聚乙烯簡稱PE，是由乙烯通過聚合反應而制得的一種熱塑性樹脂。聚乙烯無毒無臭，手感似蠟，耐低溫（最低使用溫度可達-70～100℃），化學性質相對穩定,在常溫下不溶于一般溶劑，且吸水性小。

聚丙烯簡稱PP,其原料來源比較廣泛，而且價格便宜，是在石油煉制時所產生的副產品丙烯，經過精煉，在催化劑的催化作用下進行聚合反應，再分離而得。聚丙烯，密度最小且無毒無味，透明度高，抗摩擦、抗化學腐蝕、防潮，多用于塑料食品工業中，能耐120℃的溫度；可吹塑成塑料袋。

密胺塑料屬氨基塑料，是由甲醛和三聚氰胺通過縮聚反應而得，再加入填料、著色劑、硬化劑等，經熱壓所形成。密胺塑料無毒無味，不易變形且表面光滑，手感似瓷器；抗沖擊且抗污染能力強；化學性質好，常常用來制作食品包裝容器。

2.2.2 特種化需求

垃圾袋的基本功能即利于垃圾回收，很多市民多用塑料袋當垃圾袋，隨著人們對生活質量要求的提高，傳統塑料袋難以滿足其需求。因此要求垃圾袋還必須具有一些特殊的功能。由于各種垃圾袋用途上的差異，綜合其原料特性，根據不同用處原料占比不同，從而滿足其特種需要，如表2所示:

3 實施途徑

垃圾袋在人們生活中越來越普遍，塑料袋自1984年在我國首次使用以來，迅速遍布我國的每個角落，進入人們的日常生活，形成巨大的消費市場。據中國塑料協會塑料再生利用專業委員會統計，我國每天使用塑料袋約30億個，截至2019年，塑料袋年使用量超過400萬噸。而中國快遞塑料包裝每年消耗量約為180萬噸，外賣塑料包裝為50多萬噸。傳統合成垃圾袋以PP、PE、PO、OPP、PPE、CPE、PVC、POF等為主要原料。“塑料不僅污染環境，而且對生態特別是對人的生命健康有嚴重影響。”生態環境部環境規劃院研究員董戰峰這樣說。塑料袋埋在地下要過大約200年才能腐爛，并且嚴重污染土壤；塑料袋的原料系高分子化合物，其結構穩定，不易被天然微生物菌降解，不可降解的塑料袋自然腐爛需要200年以上；廢塑料袋如不回收，混在土地中，而造成土壤板結，影響農作物吸收養分和水分，導致農作物減產；拋棄在陸、水中的廢塑料袋，若被生活在其中的動物當作食物吞入，會影響其生長，甚至會致其死亡；如果采取焚燒處理方式，則會產生有害煙塵和有毒氣體，長期污染環境[4]。

表2 不同原料及特種功能

“十三五”以來，隨著新發展理念引領經濟社會發展不斷取得新成就，綠色發展理念持續深入人心，綠色生產生活方式漸成普遍形態。從整體的趨勢來看，環保垃圾袋已漸漸成為發展趨勢，未來3～5年將迅速占領市場，成為普通塑料制品的替代品。習近平總書記指出：生態環境保護任重而道遠[5]。第一，政府要高度重視環保機制的建立，要建立環境安全保護資源庫，為環保垃圾袋運用提供豐富多樣的社會資源。第二，落實技術投入，科研機構和高校要為環保垃圾袋提供科學研究條件，在資源投入、資源分配、資源保障要能滿足環保垃圾袋制作到運用的需求。第三“公眾參與”環保垃圾袋的運用增強環保文化的實用性，引導公眾積極參與環保關系和環保生活。要求公眾以有序的方式參與環保垃圾袋的創新，通過各種環保活動為公眾提供啟發，有效地提高個人環保知識、環保價值觀念和環保參與品質。隨著環保觀念的提高，控制垃圾袋的使用，更新垃圾袋的使用工藝，尋找更多的環保型代替品，嚴格按照國家標準生產垃圾袋，降解能力較好，而且使用壽命要比紙袋長得多，綜上所述，環保垃圾袋的前景十分廣闊[6]。