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發布時間：2024-07-20 01:03:20
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近日，有網友在國家發展改革委官網留言詢問“’一次性發泡塑料餐具’是否包括‘可生物降解發泡塑料餐具’？比如用可生物降解的聚乳酸PLA發泡塑料材料制成的餐具，是否也在禁止之列？”發改委回答：“凡發泡塑料餐具均在禁止生產和銷售之列。”這份答復看似簡單，卻隱藏著數個值得深思的問題，深挖之下，細思極恐！1、一次性發泡塑料餐具 ≠ 一次性塑料餐具，可降解的一次性塑料餐具是否允許使用？國家發展委和改革委員會生態環境部發布的《關于進一步加強塑料污染治理的意見》中，關于一次性塑料餐具和一次性發泡塑料餐具有不同的規定：關于一次性發泡塑料餐具：禁止生產和銷售一次性發泡塑料餐具；關于一次性塑料餐具：到2020年底，全國范圍餐飲行業禁止使用不可降解一次性塑料吸管；地級以上城市建成區、景區景點的餐飲堂食服務，禁止使用不可降解一次性塑料餐具。到2022年底，縣城建成區、景區景點餐飲堂食服務，禁止使用不可降解一次性塑料餐具。到2025年，地級以上城市餐飲外賣領域不可降解一次性塑料餐具消耗強度下降30%。一次性發泡餐具：聚丙烯微孔發泡在飲食業和食品包裝業中，一次性發泡餐具使用為廣泛的材料是聚苯乙烯，通常采用含氯氟烴(CFC)或烴類(HC)發泡劑發泡，制成各種餐飲具如快餐盒、湯碗、方便面碗、生鮮托盤等。這些材料構成了嚴重的環境問題。中國曾于1999年、2005年以及2011年三次將一次性發泡塑料餐具列入工藝落后或產品落后目錄而遭淘汰。原因是：一些發泡餐具廠使用工業塑膠廢棄物作為原材料，摻雜少量的新料，再配一定量的滑石粉，生產出一次性發泡餐盒。盡管使用再生料生產發泡餐具有節約資源等優勢，但是來源不明的工業塑膠廢棄物存在眾多安全隱患和風險；發泡塑料餐具用完廢棄后難于回收利用；一次性發泡餐具對是否有雙酚A、苯乙烯單體、二聚體、三聚體、二噁英等毒性單體析出存在爭議；在生產過程中使用的發泡劑，有的會破壞大氣臭氧層，有的存在嚴重安全隱患。2013年2月26日，國家發改委發布第21號令，對《產業結構調整指導目錄（2011年本）》有關條目進行局部調整，其中之一便是在淘汰類產品目錄中刪除了一次性發泡塑料餐具（簡稱發泡餐具）。終，2020年1月16日發布的《關于進一步加強塑料污染治理的意見》明確禁止生產和銷售一次性發泡塑料餐具。一次性塑料餐具：一次性餐具按原材料來源、生產工藝、降解方式、回收水平分為以下三大類：1、生物降解類：如紙制品（含紙漿模塑型、紙板涂膜型）、食用粉模塑型、植物纖維模塑型等；2、光/生物降解性材料類：光/生物降解塑料（非發泡）型，如光生物降解PP類；3、易于回收利用材料類：如聚丙烯類(PP)、高抗沖聚苯乙烯類(HIPS)、雙向拉伸聚苯乙烯(BOPS)、天然無機礦物填充聚丙烯復合材料制品等。也就是說一次性發泡塑料餐具僅僅是一次性塑料餐具中的一個種類。禁止的是一次性發泡餐具，而不是完全禁止一次性塑料餐具，可降解的一次性塑料餐具是允許生產和銷售的。2、可生物降解的一次性塑料餐具是否需要“發泡成型”？采用的發泡劑是否同樣對環境有害？發泡是使塑料產生微孔結構的過程。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成泡沫塑料，常的樹脂有：聚苯乙烯樹脂、聚氨酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂、脲甲醛樹脂、酚醛樹脂等。發泡劑：CFC發泡劑封閉于發泡材料中，它終將散逸、進入同溫層并參與消耗臭氧層的循環。再者，HC發泡劑一旦從泡沫中釋放出來，因具有光化學活性從而促使煙霧生成。因而，需要一種采用不參與破壞環境的化學反應的發泡劑發泡生產的可降解樹脂發泡材料。可降解餐盒使用材料分兩種：一種是天然材料制成的可降解天然材料餐盒，如紙制品、秸稈、淀粉等，可降解，也稱之為環保產品；另一種是以塑料為主要成分的可降解塑料餐盒，加入淀粉、光敏劑等物質制成（此類一次性餐盒的制造原料是可降解塑料，所謂可降解塑料就是在塑料的生產過程中加入一定量的添加劑，如光敏劑、淀粉等原料。這樣，可降解塑料制品在使用完，并廢棄在大自然中暴露三個月后，可由完整的形狀分解成碎片，因而至少在視覺上改善了環境。但這項技術的缺陷是，這些碎片不能繼續降解，只不過是由大片變成小片塑料，不能從根本上勝任消除白色污染的任務。發泡劑：CFC發泡劑封閉于發泡材料中，它終將散逸、進入同溫層并參與消耗臭氧層的循環。再者，HC發泡劑一旦從泡沫中釋放出來，因具有光化學活性從而促使煙霧生成。因而，需要一種采用不參與破壞環境的化學反應的發泡劑發泡生產的可降解樹脂發泡材料。目前，常用的可降解塑料聚乳酸（PLA）餐盒是需要發泡的，至于其他可降解塑料是否需要發泡，發泡劑是否污染環境，還需要更專業的解答，請在下方留言或掃描二維碼，分享您的觀點：按【姓名+公司名+職務】格式，發送備注3、如果《關于進一步加強塑料污染治理的意見》中禁止生產和銷售的超薄塑料購物袋、農用地膜，一次性塑料棉簽，塑料微珠全都使用可生物降解材料，是否允許生產和銷售？目前還沒有明確的答案，您怎么看？4、可降解塑料真的環保嗎？可降解塑料中也會使用發泡劑破壞環境，此外花費大量成本和時間使用可降解塑料，但可降解塑料混雜在傳統塑料中，無法回收利用，只能用傳統方法掩埋焚燒處理，究竟該使用可降解塑料還是建設塑料閉環，采用可回收性設計，這是一個值得思索的問題。
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概述聚丙烯微孔發泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP，是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔發泡材料(更嚴格地定義是泡孔尺寸小于10微米，泡孔密度大于10的9次方個/cm3)。由于材料內部大量微米級泡孔的存在，MPP具有優異的減震、緩沖、隔熱和吸聲等性能，可廣泛應用于包裝、交通工具、箱包、體育器材等領域，是傳統EVA、PU、PS發泡材料、EPE和EPP的替代物。丙烯微孔發泡性能與應用應用超臨界二氧化碳技術(supercritical carbon dioxide) 制備MPP，在高溫高壓下將二氧化碳氣體導入聚丙烯材料基體，并誘導其成核、發泡，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發泡材料。發泡過程清潔無污染，發泡制品衛生環保。發泡過程PP材料未發生交聯，因此可回收循環使用。聚丙烯（PP）本身是無毒材料，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料。清潔衛生的MPP特別適合于醫療器械、食品等包裝材料衛生等級要求較高的領域。也可應用于兒童拼圖、玩具等對產品健康要求較高的領域，代替常用的由AC發泡劑制造的交聯PE泡沫，EVA泡沫。PP是半結晶聚合物，其熔點一般150~170℃。相比于耐溫只有70~80℃的PE、PS、PU發泡材料，MPP的使用溫度可達120℃，因此MPP特別適合高溫包裝、高溫保溫等領域。MPP集增強、隔熱和降噪為一體，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領域，如汽車、軌道交通，船舶，風機葉片等。輕質高強的MPP厚板作為結構泡沫使用，代替傳統的結構泡沫如PVC/PU互穿結構泡沫、PET結構泡沫等，特別是作為三明治夾芯復合材料的芯材使用。 MPP微米尺度的泡孔賦予材料的特別之處有：(1) 同等發泡倍率(或表觀密度)下，由于泡孔較小，微孔發泡材料的機械性能損失較小。這意味著使用MPP可以更加節約材料，更加降低制品重量和體積。(2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材，而片材表面不會穿孔，可應用于微電子器件的包裝。(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板，提高漫反射率。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內氣體的對流，從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞。因此高倍率的微孔發泡材料具有較低的、依賴于泡孔結構的長期穩定的低導熱系數。(5) 輕質高強的MPP片材適合于作為揚聲器振膜使用。6) 同樣由于其微米尺度的泡孔，MPP具有極佳的表面保護性能，可應用于液晶面板等防要求較高的包裝領域。
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日常生活中，當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時，都會十分在意其材質是否無毒無味、綠色環保，近年來綜合性能優異、可回收的聚丙烯發泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。超臨界CO2（二氧化碳）發泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發泡材料的關鍵核心技術。在5月19日召開的上海市科技獎勵大會上，華東理工大學化工學院趙玲教授領銜的“高性能聚丙烯微孔發泡材料綠色制備過程的優化和強化”項目斬獲科技進步獎一等獎。跳轉閱讀→化工醫藥企業HR注意啦，這里有近千位化學化工醫藥專業的海內外本碩博畢業生等你招聘~聚丙烯微孔發泡鎖定新材料發展重點領域布局綠色制造新技術輕量化材料已是我國新材料發展重點領域，發泡則是實現聚合物輕量化的直接手段。隨著航天航空、國防、能源、交通、包裝、電器、運動器械等行業的快速發展，對具有優異機械性能和絕熱、隔音、絕緣、緩沖等特性的聚合物發泡材料需求越來越迫切。聚丙烯作為產量大、增長量快、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一，其高品質發泡材料的綠色制備一直是聚合物發泡領域的熱點與難點。2016年，由華東理工大學牽頭申報的國家重點研發計劃“重點基礎材料技術提升與產業化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發泡工藝，開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產業化示范的“一條鏈式”研發工作。據趙玲介紹，聚合物發泡有物理發泡劑和化學發泡劑兩大類。化學發泡劑常常存在化學殘留、發泡過程難控制和不易獲得高發泡倍率等缺點；物理發泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用，已逐漸被禁止和限制使用；一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高或價格昂貴，烷烴類發泡劑則易燃燒不安全。相比傳統發泡劑影響氣候、火災危險、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端，超臨界流體，特別是超臨界CO2發泡聚合物是綠色制造技術，被工信部列入我國優先發展的產業關鍵共性技術，而且CO2進入聚合物后會引起熔點、表面張力和粘度下降、結晶行為改變等一系列變化，可以制備微孔甚至納米泡孔材料。聚丙烯是結晶聚合物，低溫固態發泡受結晶限制，很難制備高發泡倍率產品；高溫發泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔，可操作窗口窄。因此，大規模制造具有穩定均勻泡孔形貌和外形尺寸的高發泡倍率微孔材料難度大。為了攻克這一難題，近年來，華理趙玲團隊聯合無錫會通、中石化北化院、浙江新恒泰、鎮海煉化等單位，在合適物料體系、可控工藝過程和高效工業裝備等方面開展了超臨界CO2發泡聚丙烯的優化、強化和工程化等系列工作，形成了“適合超臨界CO2發泡的聚丙烯專用料”“分步/分段發泡新工藝”“優化構建流場結構實現高效規模制備”等三大技術創新優勢：根據在低于其流動溫度的可變形區發泡既可以突破結晶的制約又能保證發泡材料微孔結構和外形尺寸的穩定成型這一發泡機制，開發了兼具較寬發泡溫度窗口和較強的CO2溶解擴散能力的聚丙烯發泡專用料，以及能有效改善泡孔結構和表觀形態的新型功能助劑/添加劑；CO2變壓飽和提高了過程效率和發泡倍率，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設備體積；釜壓發泡、模壓發泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優化設計保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場，成功實現了低密度聚丙烯微孔發泡材料的規模制造和柔性生產。
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與傳統注塑制品相比，微孔發泡注塑制品具有質量更輕、翹曲和內部殘余應力更少、尺寸穩定性好、成型周期短等一系列優點。目前，欠注發泡成型是微孔注塑技術中應用為廣泛的工藝之一，具有操作簡單、效率高、能夠生產復雜制件，且能耗少，符合節約材料，降低成本這一發展理念，滿足發泡產品市場化的需求。然而，欠注發泡成型工藝也存在發泡制品內部泡孔易發生大量變形，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷，制約了其力學性能的提高和外觀視覺，阻礙了欠注發泡制品的進一步應用。國家復合改性聚合物材料工程技術研究中心的何力團隊采用自主研發的氣體反壓裝置，利用化學欠注發泡工藝研究氣體反壓（GCP）對微孔注塑過程中發泡行為的影響。研究發現，采用氣體反壓可以減少發泡注塑制品的泡孔變形以及不均勻等缺點，改善了泡孔的形態。實驗方法聚丙烯微孔發泡將PP、發泡劑(AC)、發泡助劑[Zn(St)2／ZnO]按照98.5∶1∶0.5的比例混合均勻后加入料筒中進行塑化。然后打開氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0，0.2，0.4，0.6，0.8 MPa的氣體，隨后按照表1的工藝參數注射熔融樹脂進行發泡，冷卻后，取出PP發泡樣品。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達到值。隨著GCP從0增加至0.8 MPa，熔體內部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，注射完成后，隨著氣體的排出，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮，熔體壓力逐漸趨于0 MPa。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力，改善欠注發泡過程中的熔體壓力環境。 GCP對泡孔質量的影響在沒有施加氣體反壓時，由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率，泡孔發生流動剪切變形，導致末端位置的泡孔在皮層區域受到剪切作用時間和作用力較大，在流動方向上出現很大的變形，泡孔發生撕裂合并現象，泡孔形貌極不規則，而中間區域的泡孔形態受到剪切力較小，呈現規整圓形形態。同時發現，隨著GCP的增大，皮層附近撕裂變形的泡孔區域變小，熔體內部芯層泡孔從橢圓形向規整圓形形態轉變，規則泡孔區域所占比例增大，泡孔之間呈現獨立分布。當GCP達到0.8 MPa時，皮層附近泡孔呈現出相對較好的圓形形態，此時整體泡孔的變形較小。這是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用，GCP值越大，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大，泡孔受到熔體的約束力大，泡孔不易發生變形。GCP對泡孔結構參數的影響GCP對泡孔結構參數的影響如下圖所示。可知，在常壓下泡孔的非變形層(也就是規則泡孔區)厚度僅占整個樣品厚度的10.9%；隨著GCP的增大，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時，升高至26.7%。而泡孔變形層區域厚度所占比例隨著GCP的增大而大幅度下降，從63.7%下降到45.4%，這說明GCP可以減小泡孔變形層，增大規則泡孔區域范圍。對變形層的泡孔變形度進行統計，如下圖所示，泡孔的平均長度隨著GCP的增加，整體呈現減小的趨勢，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8 MPa下的0.304泡孔變形度，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距，使變形區的泡孔變形程度減小。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進行統計，見圖c，隨著GCP的增加，當GCP為0.2 MPa時泡孔直徑略有減小，但隨著GCP的進一步增大，泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱，更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大。GCP提高了充模時的熔體壓力，有效地降低了泡孔的變形，且隨著GCP的升高，泡孔直徑增大，泡孔密度下降，發泡材料的質量減少整體趨于不變。結論隨著GCP從0增加至0.8 MPa，熔體內部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，使充模過程中受流動影響的泡孔數減小，減小了泡孔受到的流動剪切力。隨著GCP的增大，泡孔變形層區域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304，泡孔的平均長度增大。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動時的阻力，提高了注塑充模階段的熔體壓力，使得臨界成核點后移，泡孔的成核長大在充模后進行，進而改善了制品泡孔的形貌。