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【专栏】功能塑料与白色污染

作者:厉俊

2017/12/12 15:16:16

  塑料的发明是人类历史上一个伟大的成就。1907年,美国化学家贝克兰(Baekeland, Leo Hen Dirk)注册了世界上第一个酚醛树脂的专利。他用自己的名字把这种酚醛树脂命名为贝克利特。这种以煤焦油为原料的人工合成树脂是人类历史上第一个全合成材料。从那一天起,人类摆脱了只能依靠大自然馈赠的金属、石材、木材、植物纤维、橡胶等天然材料的历史,进入了全新的人工合成材料大发展的时代。

  时至今日,塑料家族已经发展出几百种性能各异的产品系列。由于具有可塑性强、性能多样、对比金属和木材等价格低廉等特性,塑料被用于制作各种用品,涵盖了从普通的生活用品到汽车零部件等,广泛应用于生活和工业领域。据统计,目前一辆汽车上含有超过150公斤的塑料零件,而且在汽车轻量化的潮流下,以高硬度的特种塑料代替钢材成为趋势。未来每辆车含有的塑料零件的量还会不断上升。另一方面,塑料制品早已走入千家万户,成为我们日常生活中不可或缺的一部分。

  不过,物极必反,由于大多数塑料制品无法在自然环境中迅速降解,被废弃后带来的大量无法自然降解的垃圾就成为了一个世纪难题。如今,无处不在的塑料垃圾背负着“白色污染”的骂名,人们似乎早就忘了这100多年来塑料为人类社会发展做出的巨大贡献。

  功能塑料的技术创新

  功能塑料是指在塑料本身性能的基础上特别加入某一种或多种功能的塑料产品。目前,比较常见的包括带有抗菌、阻燃、隔热、硬度增强(防刮擦)、机械性能增强、抗静电等功能的塑料产品,这些特别增强功能的实现一般都是通过在塑料中掺入功能助剂来实现的。

  功能塑料的技术创新包括功能助剂的创新。以抗菌塑料为例,抗菌塑料之所以有抗菌的功能是因为在制作过程中掺入了具有抗菌功能的助剂,包括银离子、鋅离子、铜离子等金属离子助剂、有机抗菌助剂、或从植物提取的天然抗菌剂。在这些抗菌剂中,银离子的抗菌效果最好。但是银的价格比较高,且时间一长容易变色。另外,银离子的析出对人体健康可能产生影响。因此,在美国有些州,含有银离子的抗菌塑料在医疗等领域被禁止使用。这也迫使抗菌塑料企业寻找符合相关法规要求的替代抗菌剂。而大多数有机抗菌助剂的性能持续性比较差,很多使用有机抗菌助剂的抗菌产品会在洗涤几十次后便失去抗菌作用。

  因此,在抗菌塑料领域,寻找替代银、锌、铜等重金属离子,安全又具有长期稳定抗菌效果的抗菌助剂,成为解决这一行业痛点的关键问题。目前已经出现的技术包括功能团抗菌塑料。这种塑料是把抗菌功能团直接嫁接到塑料分子上,这样塑料分子本身就具有抗菌功能。从而彻底解决了重金属离子析出造成的健康关切,以及抗菌塑料失效的问题。不过,应用这种技术生产的成熟产品还不多见,该技术的成熟度还有待进一步提高。

  塑料功能化成为趋势

  功能塑料是很多产品创新和产品升级换代的技术源泉。还是以抗菌塑料为例,日本、韩国在抗菌塑料的使用比例上远远超过中国。在日本,很多厨房用品,包括砧板、碗架、橱柜等均有抗菌塑料的成分,更不用说卫生用品了,大件的如马桶盖、水管、水盆等,小件的包括牙刷,凡是有塑料零件的地方均能找到抗菌塑料的踪影。

  在中国,抗菌塑料还是一个小众的产品,这主要因为中国消费者对抗菌塑料的认知还不够普及。消费者在选择卫生用品和其他用品时,抗菌功能并非首要考虑的因素。因此,抗菌塑料产品的市场和消费者都有待进一步培育。目前,中国的功能塑料消费者主要集中在北、上、广、深等大城市,而在众多的抗菌产品中又以抗菌纺织品,包括掺杂抗菌尼龙或丙纶丝的抗菌袜、抗菌内衣、抗菌鞋垫等等为主。

  另一方面,这也预示着中国抗菌塑料市场潜力巨大。随着人民生活水平的不断提高,特别是二三线城市和农村居民富裕程度的不断提升,作为消费升级换代的抗菌塑料制品、抗菌功能纺织品等中高端产品必然将更多得到消费者的关注和喜爱。抗菌塑料市场将会迎来更大的发展契机。

  一靠技术,二靠政策

  对于塑料来说,白色污染始终是一个挥之不去的阴影。解决白色污染依靠的还是技术的进步和法规的进一步完善。

  从技术发展层面,大力发展可降解塑料是一个方向。可降解塑料包括能够在自然环境中降解的聚乳酸,以及其他掺杂了生物材料成分,比如从农作物秸秆、玉米等自然作物原料中提取的可以在自然条件中降解的成分,从而使得相关的塑料制品能在被废弃后迅速降解。目前,可降解塑料已经在农业等领域得到大量使用,把大量使用的农用地膜换成可降解塑料,能够极大地解决废弃的、不可降解农膜造成的农地板结、退化等问题,对白色污染的控制起到积极作用。

  从法规完善方面,严格执行“限塑令”,鼓励使用价格相对较高的可降解塑料袋和其他塑料制品,进一步限制使用普通塑料。这些都是解决白色污染的重要举措。

  综上所述,塑料是一个伟大的发明,功能塑料是塑料产品创新和产品升级换代的一个重要途径,其市场潜力巨大。另一方面,我们也需要正视塑料造成的白色污染问题,从进一步研发可降解塑料的技术、降低可降解塑料成本、鼓励使用可降解塑料、完善相关法规,争取早日实现对白色污染的控制,消除白色污染。