淺談PVDC包裝材料的發(fā)展及其非綠色環(huán)保特性

李新芳 涂志剛 趙素芬 謝文彬 張莉瓊

（中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院,中山 528436）

聚偏二氯乙烯（PVDC）是當(dāng)今世界上塑料包裝中綜合阻隔性能最好的一種包裝材料[1-4]之一。它既不同于聚乙烯醇的隨著吸濕增加而使阻氣性急劇下降，也不同于尼龍膜的由于吸水性而使阻濕性能變差，而是一種阻濕、阻氣性能皆優(yōu)的高阻隔性能材料。

與一般包裝材料相比，PVDC的阻隔性能是普通包裝材料的幾倍、幾十倍甚至幾百倍。它除了塑料的一般性能外，還具有自熄性、耐油性和保味性，防潮、防霉性能也非常優(yōu)異，特別是它具有低溫?zé)岱饧盁崾湛s性，而且便于印刷。它既可以與多種聚合物制造復(fù)合膜或片材，也可以用作紙張、再生纖維素、塑料片材等的阻隔涂層，在食品、藥品、精密儀器和各種軍事用品等包裝領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[5-8]。但隨著世界各國對環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，PVDC的應(yīng)用局限于它的非綠色環(huán)保特性。

本文闡述了PVDC國內(nèi)外發(fā)展概況，分析了PVDC的非綠色環(huán)保特性，提出了生物降解材料是解決塑料包裝制品“白色污染”的有效途徑。

1.PVDC國內(nèi)外發(fā)展概況[9,10]

世界上第一次通過實(shí)驗(yàn)室聚合獲得線性高分子的PVDC是在1930年。美國DOW化學(xué)公司首先將其工業(yè)化。由于初期適逢“二戰(zhàn)”而主要用于軍品包裝，這給PVDC工業(yè)技術(shù)蒙上了一層神秘色彩，因而成了美國DOW化學(xué)公司多年不解密、不轉(zhuǎn)讓的一項(xiàng)工業(yè)技術(shù)。

到上世紀(jì)60年代，先后有多家公司開發(fā)出PVDC產(chǎn)品工業(yè)技術(shù)，PVDC才在西方發(fā)達(dá)國家開始達(dá)到大規(guī)模的整體發(fā)展。到上世紀(jì)80年代中期，PVDC發(fā)展到高峰，世界PVDC產(chǎn)能達(dá)到17萬噸/年，后來由于聚乙烯醇和雙向拉伸尼龍膜的問世，同時(shí)，由于有關(guān)氯塑料廢料制品產(chǎn)生白色污染和焚燒可能產(chǎn)生致癌物質(zhì)二噁英等的爭論也使PVDC的發(fā)展大受影響，世界PVDC生產(chǎn)能力一度曾降低到9萬噸/年。

在發(fā)達(dá)國家，PVDC的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涉及到食品、化工、化妝品、藥品以及五金機(jī)械制品等，由于它無毒，使用安全可靠，因而在許多國家被譽(yù)為“綠色”包裝材料。目前，在北美洲、南美洲、歐洲，PVDC市場分布基本相同；亞太地區(qū)很大市場容量不及南、北美洲，日本和韓國食品、藥品、化工產(chǎn)品和電子產(chǎn)品中，60%左右采用PVDC包裝。

與西方發(fā)達(dá)國家相比，我國PVDC開發(fā)起步較晚，上世紀(jì)80年代中期，浙江巨化集團(tuán)公司組織科技人員自行開發(fā)PVDC產(chǎn)品，與浙江大學(xué)、北京化工大學(xué)、浙江研究院等共同攻關(guān)。

2000年8月，浙江巨化集團(tuán)公司投資1.3億元，建成了國內(nèi)首家萬噸級PVDC生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)VDC單體、PVDC樹脂和乳液，從而打破了長期以來國外大公司對我國PVDC生產(chǎn)技術(shù)的高度技術(shù)封鎖。2015年，浙江巨化股份有限公司開發(fā)的食品包裝材料用新型聚偏氯乙烯（PVDC）共聚樹脂通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的成果鑒定[11]。這一科技成果成功打破了國外技術(shù)壟斷，整體技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，并建議巨化擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，加快產(chǎn)品市場推廣應(yīng)用進(jìn)程，推動國產(chǎn)PVDC產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著國家節(jié)能減排和氯堿行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的深入，東部氯堿企業(yè)逐步退出PVC等高能耗產(chǎn)業(yè)，巨化在PVDC產(chǎn)品上取得的創(chuàng)新突破，成為國內(nèi)氯堿企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個(gè)重要方向。巨化方面表示，將進(jìn)一步擴(kuò)大PVDC共聚樹脂的產(chǎn)能，力爭在“十三五”時(shí)期將產(chǎn)能規(guī)模擴(kuò)大至10萬噸/年。

2.PVDC的非綠色環(huán)保分析

從阻隔性塑料包裝材料的應(yīng)用及發(fā)展來看，PVDC以其優(yōu)異的阻氣防潮性、耐油脂性、隔味性等，成為現(xiàn)今市場上塑料包裝中綜合阻隔性能最好的包裝材料之一。20世紀(jì)80年代，世界綠色使者配合環(huán)保組織掀起了聲勢浩大的反白色污染活動，特別是含氯塑料險(xiǎn)被判為“極刑”，美國麥當(dāng)勞快餐食品包裝曾一度由塑料盒改為紙盒，丹麥、荷蘭、瑞典等宣布不再使用PVC。

在美國，PVDC包裝材料被確定為無毒安全的塑料材料，通過了美國食品藥品管理局（FDA）的認(rèn)證，可用于食品藥品包裝；在德國，PVDC包裝材料被譽(yù)為綠色包裝材料，擁有“綠色”標(biāo)志；日本、韓國目前市場上流通的小包裝食品、藥品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等，有60%左右采用PVDC材料包裝。PVDC包裝材料被譽(yù)為“綠色”包裝材料，是因?yàn)檠芯勘砻鱗12]，PVDC焚燒可能產(chǎn)生致癌物質(zhì)二口惡英很有限，而用紙、木或其他傳統(tǒng)材料代替塑料包裝，將使包裝廢棄物增加4倍，體積增加2.5倍，包裝總能源和總成本也會增加2倍，因此，塑料的負(fù)面影響相對正面作用是微不足道的。

從綠色環(huán)保來看，環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要要求就是包裝材料的減量化，使用PVDC復(fù)合包裝材料比使用普通的PE膜、紙、鋁箔等材料要節(jié)省許多，從而可達(dá)到實(shí)現(xiàn)包裝材料的減少和減少廢物源的目的。因此，使用PVDC包裝材料適應(yīng)了減量化這一環(huán)保要求。

但是，PVDC進(jìn)入自然環(huán)境后難以降解而帶來的長期的深層次環(huán)境問題是顯而易見的。PVDC包裝材料化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易被天然微生物菌破壞，在自然環(huán)境中長期不降解，將在環(huán)境中變成污染物永久存在并不斷累積。特別是我國當(dāng)前對于垃圾的處理方式主要以填埋和焚燒為主，作為一次性使用的包裝材料，從綠色環(huán)保的角度，PVDC不應(yīng)歸為綠色環(huán)保類材料。它對環(huán)境和人類健康的危害表現(xiàn)在如下三個(gè)方面。

（1）水土污染。填埋PVDC包裝材料不僅會占用大量土地，嚴(yán)重污染土地和地下水資源，PVDC混在土壤中不斷累積，會影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。而且被占用的水土長期得不到恢復(fù)，影響土地的可持續(xù)利用，加劇了水土資源的生態(tài)壓力，使子孫后代失去生存的空間。

（2）大氣污染及對人類身體健康的影響。焚燒PVDC包裝材料，就會產(chǎn)生廢氣、毒氣，比如二噁英(Dioxin)，包括200多種化合物。它的毒性很大，是砒霜的900倍，造成環(huán)境污染。自然界的微生物和水解作用對二噁英的分子結(jié)構(gòu)影響較小，環(huán)境中的二噁英很難自然降解消納。而且二噁英容易聚積在食物鏈中，化學(xué)特性穩(wěn)定并易于被脂肪組織吸收，長期積蓄在體內(nèi)，二噁英是具有持久性有機(jī)污染物的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明二噁英可以損害多種器官和系統(tǒng)。有“世紀(jì)之毒”之稱，萬分之一甚至億分之一克的二噁英就會給健康帶來嚴(yán)重的危害。二噁英除了具有致癌毒性以外，還具有生殖毒性和遺傳毒性，直接危害子孫后代的健康和生活。國際癌癥研究中心已將其列為人類一級致癌物。

（3）對動物生存構(gòu)成威脅。拋棄在陸地上或水體中的PVDC包裝材料，被動物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動物死亡。在動物園、牧區(qū)、農(nóng)村、海洋中，此類情況已屢見不鮮。

從塑料包裝環(huán)保的4R理念（減少原料(Reduce)、再利用(Reuse)、再循環(huán)(Recycle)和再回收利用(Replace)）出發(fā)，綠色包裝應(yīng)當(dāng)同時(shí)滿足環(huán)境保護(hù)（比如廢棄包裝材料可降解或可回收利用或無害化處理）、節(jié)約資源（比如非過度性包裝）及衛(wèi)生性能（尤其是食品藥品包裝）的要求，PVDC是目前塑料包裝材料中環(huán)境保護(hù)適應(yīng)性最差的品種，既不能在自然環(huán)境中降解，又不能熔融再生回收利用，焚燒和填埋處理又有產(chǎn)生氯化氫甚至二噁英等有毒有害物質(zhì)的弊端。PVDC不具備綠色環(huán)保的特點(diǎn)，不應(yīng)歸為綠色包裝材料，不可作為綠色包裝材料加以倡導(dǎo)。

3.結(jié)語

當(dāng)前，尋找新的環(huán)境友好型材料迫在眉睫，而生物可降解材料正是解決塑料包裝制品“白色污染”的有效途徑。生物可降解材料可在環(huán)境微生物的作用下分解，最終被有機(jī)化而成為自然界中碳元素循環(huán)的一個(gè)組成部分，是一次性塑料制品的理想材料，是解決塑料廢棄物污染的重要途徑。進(jìn)入21世紀(jì)，中國與全球一樣，資源將更趨貧乏，如何有效利用資源、節(jié)約有限資源和開拓新的原料來源，是保證經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要問題，中國當(dāng)前研發(fā)生產(chǎn)的高淀粉含量生物降解塑料，不僅可以節(jié)約30%～60%的石油化工資源，同時(shí)還可大大減少垃圾產(chǎn)生量，起到減輕環(huán)境污染的作用，這是最明智的選擇，為民造福，意義重大，是值得重視的發(fā)展方向[13,14]。

與此同時(shí)，今后如何進(jìn)一步研發(fā)、應(yīng)用可降解的高阻隔型包裝材料也是一個(gè)值得包裝界同仁高度關(guān)注的一個(gè)問題。