Laut Statistik werden von den 9 Milliarden Tonnen weltweit produzierter Kunststoffprodukte nur 9 Prozent recycelt, 12 Prozent werden verbrannt und die restlichen 79 Prozent landen auf Mülldeponien oder fließen in die natürliche Umwelt; Schätzungen zufolge wird die weltweite Kunststoffproduktion bis 2050 34 Milliarden Tonnen überschreiten und die Produktion von Kunststoffabfällen 12 Milliarden Tonnen betragen. Derzeit werden weltweit jedes Jahr bis zu 5 Billionen Plastiktüten verwendet. Nun fördert auch der chinesische Markt sukzessive den Einsatz von abbaubaren Brotdosen.
Der Hauptgrund, warum herkömmliche Kunststoffe eine ernsthafte weiße Verschmutzung mit sich bringen, ist ihre lange Abbauzeit, und der größte Vorteil abbaubarer Kunststoffe im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen besteht darin, dass die Abbauzeit kurz ist, wodurch dieses Problem grundlegend gelöst werden kann.
Als abbaubare Kunststoffe bezeichnet man eine Klasse von Kunststoffen, deren verschiedene Eigenschaften den Gebrauchsanforderungen gerecht werden können, die Eigenschaften während der Lagerzeit unverändert bleiben und nach Gebrauch unter natürlichen Bedingungen zu umweltverträglichen Stoffen abgebaut werden können. Dieses Konzept entstand zuerst in Europa. Westliche Industrieländer nutzen abbaubare Einwegutensilien mit der Idee der Kreislaufwirtschaft. Ende der 1980er-Jahre wurden in Schweden zum Beispiel Einweg-Fast-Food-Schachteln aus Kartoffeln und Mais versuchsweise hergestellt. Der idealste abbaubare Kunststoff sollte während des Gebrauchs die gleiche Leistung wie nicht abbaubarer Kunststoff aufweisen, und nach Gebrauch kann er auf natürliche Weise in Fragmente zerlegt und Schritt für Schritt unter verschiedenen natürlichen Bedingungen wie Aufgabe und Deponierung in Makromoleküle und kleine Moleküle abgebaut werden. , Kohlendioxid und Wasser.
Europa, das als erstes Unternehmen abbaubare Kunststoffe entwickelt hat, hat eine stärkemodifizierte Kunststoffroute entwickelt, die als erste Generation abbaubarer Kunststoffe bezeichnet wird. Diese Art von abbaubarem Kunststoff auf Stärkebasis wird durch Zugabe von Zusatzstoffen wie Stärke während der Polymerisation traditioneller Monomere wie PE (Polyethylen) so modifiziert, dass der Kunststoff in der Umwelt in winzige Kunststofffragmente gespalten werden kann. In späteren Untersuchungen wurde jedoch festgestellt, dass der Kunststoff, nachdem er zu Fragmenten geworden war, nicht vollständig abgebaut werden konnte und die Umwelt weiterhin durch die Bildung von Mikroplastik vergiften würde. Daher werden stärkemodifizierte Kunststoffe auch als „zerstörbare Kunststoffe“ (unvollständig abbaubar) bezeichnet. Abbaubare Kunststoffe der zweiten Generation sind photothermisch abbaubare Kunststoffe, und ihre Entwicklung ist aufgrund strenger Anforderungen an Abbaubedingungen wie Temperatur und Lichtintensität ebenfalls sehr langsam.
Anschließend wurden abbaubare Kunststoffe in Amerika weiterentwickelt. Auf der Grundlage der reichhaltigen lokalen Biomasseressourcen wurde die dritte Generation abbaubarer Kunststoffe, vertreten durch PLA, geboren, nämlich biologisch abbaubare Kunststoffe. Unter der Einwirkung von in der Natur allgegenwärtigen Mikroorganismen wie Pilzen und Algen werden die langen Ketten im Polymer aufgebrochen und schließlich vollständig in CO2 und Wasser zersetzt, um einen vollständigen biologischen Abbau zu erreichen, und die Rohstoffe stammen aus der Fermentation von Mais usw. , die zu den biobasierten Ausgangsstoffen gehören. Später wurden nacheinander auch andere biologisch abbaubare Kunststoffe wie PBS, PBAT und PHA entwickelt, die theoretisch einen echten grünen Umweltschutz und keine Umwelttoxizität erreichen können. Alles in allem besteht das größte Merkmal von Keimbildnern für anorganische Materialien darin, dass sie weit verbreitet, billig und leicht erhältlich sind und die Keimbildung und Kristallisation von biologisch abbaubaren Kunststoffen fördern können. Aufgrund seiner schlechten Kompatibilität mit dem Matrixpolymer kann es jedoch leicht dazu kommen, dass die Leistung von Kunststoffprodukten abnimmt oder instabil wird, was seinen Anwendungsbereich einschränkt.
Rohkunststoffe sind eines der wichtigsten Produkte der chemischen Industrie. Aufgrund der Vorteile von Kunststoffen mit starker Funktionalität, guter Verarbeitbarkeit und einfacher Massenproduktion schaffen sie immer wieder neue Anwendungen und ersetzen weiterhin andere traditionelle Materialien. Im Jahr 2019 hat die weltweite Kunststoffproduktion 400 Millionen Tonnen erreicht und ist das wichtigste Material für den Aufbau der menschlichen Gesellschaft. Traditionelle Materialien wie Holz, Stein, Glas und Metall zersetzen sich nach einiger Zeit in verschiedene Formen und kehren in den natürlichen Kreislauf zurück, aber Kunststoffe sind vollständig von Menschenhand hergestellt und die meisten von ihnen sind nach Hunderten von Jahren schwer zu zersetzen. Es hat das Problem der „weißen Verschmutzung“ geschaffen, über das sich die Gesellschaft große Sorgen macht. Um nicht nur die Leistungs- und Kostenvorteile von Kunststoffen zu nutzen, sondern auch die Umweltbelastung durch Kunststoffabfälle zu verringern, wurden abbaubare Kunststoffe entwickelt.
Die Entwicklung abbaubarer Kunststoffe war in der Anfangsphase langsam. Der Hauptgrund ist, dass die Produktionskosten hoch sind und die Implementierungspolitik nicht stark genug ist. Seit China jedoch 2018 den Import ausländischer Abfälle verboten hat, hat sich der Branchentrend deutlich verändert. In der Vergangenheit produzierten die Industrieländer in Übersee zwar große Mengen an Kunststoffabfällen, aber durch den Export nach China und in andere Regionen wurden die enormen externen Kosten mit geringen Barkosten gelöst. während China zusätzliche externe Kosten getragen hat und die Last immer schwerer wird. . Um das ernsthafte Abfallproblem zu lösen, hat China damit begonnen, den Import von ausländischem Müll zu verbieten, was zu einem plötzlichen Anstieg der Verarbeitungskosten in den Industrieländern geführt hat. Daher ist ersichtlich, dass die europäischen Länder seit 2018 sukzessive verbindliche Richtlinien für Kunststoffe eingeführt haben, und auch die nationalen Richtlinien haben begonnen, zuzunehmen. Streng, daher glauben wir, dass abbaubare Kunststoffe in eine industrielle Explosionsphase eingetreten sind und Polymilchsäure (PLA) und PBAT die vielversprechendsten Materialien sind.
Biologisch abbaubare Kunststoffe decken ein breites Spektrum ab, darunter Stärke, Holzpulver, Bambuspulver und andere organische Biomasse-Rohstoffe, die mit Komplexen gefüllt sind. Die Oberflächenmodifikation organischer Füllstoffe ist entscheidend für die Verarbeitungs- und Anwendungsleistung von Produkten. Haftvermittler oder reaktiv funktionalisierte Polymerisation Physikalische Hilfsstoffe sind eine unverzichtbare Art von Hilfsstoffen für diese Produkte. Üblicherweise eingeführte reaktive funktionelle Gruppen sind Isocyanatgruppen, funktionelle Epoxygruppen, Oxazoline, Säureanhydride und dergleichen.