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塑料和橡膠混合制成的新型塑料

,有望成為新型環(huán)保材料
2020-02-26

 將塑料和橡膠混合制成的新型塑料不僅環(huán)境友好

,還能達(dá)到一定的柔韌性和強(qiáng)度
,有望在食品包裝等方面實(shí)現(xiàn)應(yīng)用

 

  既要避免塑料進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng),同時(shí)又要滿足食品行業(yè)的需求

,這的確困難重重

 

  生物降解材料必須符合各種標(biāo)準(zhǔn),才能被用來(lái)替代以石油為原料的制品

。到目前為止
,由于加工工藝和經(jīng)濟(jì)成本等方面的限制,研究者們從可再生資源中尋找可用的塑料替代品的嘗試收效甚微
。其中一個(gè)困難就是
,目前所有實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品都過(guò)于脆弱,無(wú)法應(yīng)用于食品包裝

 

  俄亥俄州立大學(xué)(Ohio State University)的一項(xiàng)新研究以全新的方式將天然橡膠與生物塑料結(jié)合

,研制出一種強(qiáng)度更高的塑料替代品。這一研發(fā)成果有望減少對(duì)環(huán)境的不利影響
,因此已經(jīng)引起了一些公司的興趣

 

  幾乎所有的塑料(大約90%)都以石油為原料,且不能生物降解

,這無(wú)疑是一個(gè)重大的環(huán)境問(wèn)題

 

  在一項(xiàng)近期發(fā)表在《聚合物》(Polymers)雜志上的研究中,來(lái)自俄亥俄州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告

,他們成功地通過(guò)微生物發(fā)酵獲得了韌度增強(qiáng)的橡膠產(chǎn)品
,其表現(xiàn)與傳統(tǒng)塑料相當(dāng)。業(yè)內(nèi)的科學(xué)家們表示
,這項(xiàng)最新的研究體現(xiàn)了迄今為止在這一領(lǐng)域取得的最大成功

 

  “之前的嘗試都沒(méi)有成功,因?yàn)橄鹉z過(guò)于柔軟

,這意味著產(chǎn)品在加工過(guò)程中會(huì)損失大量強(qiáng)度
,”文章的第一作者趙曉穎(音
,Xiaoying Zhao)說(shuō),她是俄亥俄州立大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)系的博士后研究員

 

  這項(xiàng)新研究將橡膠與一種名為 PHBV 的植物熱塑性塑料融合在一起

,并添加有機(jī)過(guò)氧化物和一種名為三甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的添加劑。最終的產(chǎn)品比 PHBV 本身強(qiáng)度高 75%
,柔韌性高 100%
,這意味著它更容易被塑型成食品包裝。

 

  該研究的資深作者

、俄亥俄州立大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)教授雅兒·沃多沃茲(Yael Vodovotz)介紹
,其他研究團(tuán)隊(duì)也曾將橡膠和 PHBV 結(jié)合,但這些產(chǎn)品太過(guò)脆弱
,無(wú)法滿足食品包裝的所有要求
,包括適用于加工、運(yùn)輸
、商店和家庭處理
,尤其是無(wú)法用作先冷凍后微波加熱的包裝。

 

  她說(shuō)

,在不明顯降低強(qiáng)度的前提下增加柔韌性
,這對(duì)塑料薄膜來(lái)說(shuō)尤為重要,特別當(dāng)它用于包裝從新鮮農(nóng)產(chǎn)品到冷凍食品的各種食品

 

  其他一些研究也嘗試制作這類(lèi)橡膠增強(qiáng)生物塑料

,卻將 PHBV 的強(qiáng)度降低了 80%,而在這項(xiàng)研究中強(qiáng)度只減少了 30%
,這個(gè)強(qiáng)度(在食品包裝應(yīng)用中)更容易操控
,趙說(shuō)道。

 

  材料的韌性(toughness)也得到了改善

,這個(gè)概念與強(qiáng)度(strength)不同
,本文的共同作者卡特里娜·科尼什(Katrina Cornish)解釋道,她是天然橡膠專(zhuān)家
,俄亥俄州立大學(xué)園藝學(xué)和作物科學(xué)教授

 

  “想象一下,你試圖用手把一塊混凝土拉開(kāi)

,這是在測(cè)試它的強(qiáng)度;但空手道中用手或腳劈混凝土則是在測(cè)試它的韌性
,即它多么容易斷裂,”科尼什說(shuō)道
,“你永遠(yuǎn)無(wú)法把它拉開(kāi)
,但如果你足夠強(qiáng)壯,就可以把它打碎?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">!?/p>

 

  目前研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)是使用各種生物可降解材料的可能性

,這些材料將作為填充物進(jìn)一步增強(qiáng)現(xiàn)有的混合物。他們討論過(guò)使用同事從咖啡渣中提取油后留下的“渣餅”
,甚至番茄皮和蛋殼也在考慮之中

 

  “我們想利用一些原本會(huì)被丟棄的東西,它們既可持續(xù)又相對(duì)便宜

,”沃多沃茨說(shuō)道

 

  他們甚至研究了環(huán)保人士從水道中撈出的侵入性草類(lèi),看看將它與橡膠混合物結(jié)合后可能產(chǎn)生怎樣的效果

,以尋求同時(shí)解決兩個(gè)環(huán)境問(wèn)題的可能性
。“我們可以把這些草弄干磨碎
,然后可能把它們用作纖維填料,”沃多沃茲說(shuō)道

 

  除了食品包裝

,生物塑料還可能用于其它與食品相關(guān)的產(chǎn)品,例如餐具和砧板等
。研究人員正在尋求與食品科學(xué)專(zhuān)業(yè)以外的同事合作
,拓展產(chǎn)品的其它應(yīng)用,例如制成建筑材料
,餐飲服務(wù)人員的工作手套
,或汽車(chē)和飛機(jī)零部件等。

 

  沃多沃茲說(shuō)

,隨著該團(tuán)隊(duì)將技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化到食品行業(yè)
,他們將會(huì)根據(jù)公司的優(yōu)先級(jí)和關(guān)注點(diǎn)來(lái)解決許多細(xì)節(jié)問(wèn)題,這可能意味著要對(duì)混合物進(jìn)行調(diào)整

 

  “隨著我們與食品制造商的合作越來(lái)越緊密

,我們的潛在合作伙伴正提出一些具體的問(wèn)題。為了滿足他們的需求
,我們必須非常謹(jǐn)慎地選擇制作過(guò)程中使用的材料
,因?yàn)樗麄冇蟹浅>唧w的參數(shù)要求,”沃多沃茲說(shuō)道
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