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科学家研制出可降解仿生透明薄膜

科学家研制出可降解仿生透明薄膜

时间:2020-08-14 17:46:10 来源:百思特购物网 作者:佳佳

众所周知,塑料垃圾对生态环境会造成非常大的危害,而且对人体健康也会造成一定的影响,所以我国一直都在克服废弃塑料难以降解的问题,近日,中国科学技术大学俞书宏院士团队就成功研制了一种可降解仿生透明薄膜,在自然条件下可以完全生物降解,而且比塑料薄膜的综合性能要更高。接下来,大家可以和百思特小编一起详细了解一下哦~

 

 

科学家研制可降解仿生透明薄膜

 

记者从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏院士团队成功研制了一类超强、超韧、透明的高性能可持续仿贝壳复合薄膜,成功构筑了“砖-纤维”仿贝壳层状结构,使该薄膜展现出远超传统塑料的力学性能,展现出比塑料薄膜更突出的综合性能。研究成果日前发表于《物质》上。

 

据介绍,这种高透明高雾度薄膜得益于致密的仿贝壳“砖-纤维”结构,通过薄膜内部孔隙的填充保证透光效果,通过纳米片-纤维素的界面散射保证光学雾度,从而可以在370—780纳米的可见光谱波长范围内,同时实现超过73%的高透明度和超过80%的高光学雾度。

 

同时,该薄膜还具有高强、高韧的优异性能,分别是商用PET塑料薄膜的6倍和3倍以上。此外,纳米纤维三维网络和“砖-纤维”仿贝壳结构设计,有效抑制裂纹扩展,同时纤维变细效应可以提高材料内部纤维间的氢键密度、促进薄膜拉伸过程中的纤维滑移,从而使材料兼具高强度和高韧性。而且,该薄膜在250℃下仍能保持结构和性能稳定,在极端环境下具备比塑料薄膜更为优异的服役性能。

 

研究人员表示,这种仿生薄膜材料集成了优异的光学、力学和热学性能,并且在自然条件下可以完全生物降解,克服了废弃塑料难以降解的问题,在满足柔性电子器件基底材料光学透明性、柔性、低成本以及高低温下的尺寸稳定性等要求的同时,全生命周期绿色无污染,在未来柔性电子器件领域将具有广泛的应用前景。

 

 

塑料薄膜发展现状

 

随着经济的发展以及农村产业结构的调整,中国各行各业对塑料薄膜的市场需求不断上升。

 

2005年全年全国全部塑料薄膜生产和供应企业累计工业总产值达到79,910,504千元,比上年增长29%,累计企业单位数1223个,全年累计产品销售收入77,417,653千元,比上年同期增长25.89%,累计利润总额达到2,384,871千元。全行业人均销售率为488,266.94元。

 

2006年上半年全国全部塑料薄膜生产和供应企业累计工业总产值达到43,959,811千元,比上年同期增长17.31%,累计企业单位数1299个,累计产品销售收入44,040,148千元,比上年同期增长22.11%,累计利润总额达到1,213,127千元。全行业的人均销售率为889,069.85元。总体来看,全国塑料薄膜生产和供应企业的经营状况良好。

 

中国塑料薄膜行业正处于一个蓬勃发展的阶段,据悉,中国塑料薄膜的需求量每年将以9%以上的速度增长。而且随着各种新材料、新设备和新工艺不断地涌现,将促使中国的塑料薄膜朝着品种多样化、专用化以及具备多功能的复合膜方向发展。

 

随着中国经济的发展以及农村产业结构的调整,中国各行各业对塑料薄膜的市场需求不断上升。预测2015年全球塑料薄膜和板材市场消费量有望达到5070万吨,其中亚太地区预计将成为增长最快的区域市场。中国塑料薄膜产业当前正处于一个蓬勃发展的阶段,2001-2011年市场规模年均增速达到18%以上,预计2012年将达到3500亿元。

 

中国塑料薄膜进出口贸易 需求减少出口不容乐观

 

1、我国塑料薄膜行业以出口为主,限塑令影响2020年1-5月出口需求

 

根据中国海关总署数据,2019年中国塑料薄膜行业进出口总额为268.67亿美元,同比增长3.28%。其中进口金额为127.65亿美元,同比下降1.68%;出口金额为141.02亿美元,同比增长8.19%;实现贸易顺差13.37亿美元。

 

2020年1-5月,我国塑料薄膜行业的进出口总额为94.55亿美元,其中完成进口额50.34亿美元,完成出口额44.21亿美元。实现贸易逆差6.13亿美元,这主要是由于我国塑料薄膜出口产品以低端产品为主,受其他各国/地区的禁塑令影响,我国塑料薄膜产品的出口市场需求减少。

 

2、日本、韩国是目前我国塑料薄膜主要进口来源国

 

2015-2018年,我国塑料薄膜制造行业进口额整体呈逐年增长趋势,但2019年较上年有所下降。2019年,我国塑料薄膜制造行业完成进口总额127.65亿美元,同比下降1.68%。

 

从进口金额分国别/地区来看,2019年我国从日本进口的塑料薄膜产品总额最高,达43.75亿美元,占进口总额的32.27%;其次是韩国,对其进口额达27.11亿美元,占进口总额的21.24%;对美国的进口额实现16.65亿美元,占进口总额的13.04%。

 

3、出口额呈上升趋势,出口区域分布较为分散

 

2015-2019年,我国塑料薄膜制造行业出口额整体呈上升趋势。2016年,我国塑料薄膜制造行业完成出口额98.19亿美元,同比下降5.51%,为近年来最低值;2019年,塑料薄膜制造行业完成出口额141.02亿美元,同比增长8.19%。

 

从出口国别来看,2019年塑料薄膜制造行业出口额排在前五位的国家和地区依次是越南、美国、印度、韩国、中国香港。其中,2019年对越南完成累计出口额15.20亿美元,占总出口额比重为10.78%;对美国完成累计出口额10.27亿美元,占总出口额比重为7.29%;对印度尼西亚完成累计出口额7.45亿美元,占比为5.28%;对韩国完成累计出口额6.36亿美元,占比4.51%;对中国香港完成累计出口额6.16亿美元,占比为4.37%。

 

 

塑料薄膜特性比较

 

常用的塑料薄膜有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酯薄膜(PET)、聚丙烯(PP)、尼龙等。 各种塑料薄膜性能不同,印刷的难易程度也不同,作为包装材料的用途也不同。

 

聚乙烯薄膜是一种无色,无味、无臭、半透明的无毒性的绝缘材料,大量用作包装袋;食品袋,还可制作各种容器。它是惰性材料,所以比较难印刷,必须经处理后,才能印出比较好的效果。

 

聚氯乙烯薄膜的耐光性、耐老化性比较好且具有比较好的耐撕裂性能,能透气,是一种洁净、无色、透明的薄膜,一般加入增塑剂,它可溶于丙酮,环已酮等溶剂。因此,可以用聚氯乙烯类树脂制的油墨印刷。适用于包装袋、书皮等。

 

聚苯乙烯薄膜是柔软而坚韧的薄膜,干净,无色而透明,不含增塑剂时,膜层永远柔软,耐冷冻,存放不老化,印刷时采用氧化聚合的合成连结料油墨,可使印迹牢度较好。

 

聚酯薄膜是无色、透明、耐湿、不透气、柔软、强度大、耐酸碱油酯和溶剂、对高低温均不怕的材料,经电火花处理后,对油墨有比较好的表面牢度。用于包装和复合材料。

 

聚丙烯薄膜有良好的光泽和很好的透明度,耐热酸碱、耐溶剂、耐摩擦、耐撕裂、能透气,低于160℃时不能热封。

 

尼龙薄膜的强度比聚乙烯薄膜大,无味、无毒、不透细菌、耐油、耐酯、耐沸水及大部分溶剂,一般用于荷重、耐磨的包装,以及蒸煮包装(食品的再热),它不需表面处理即可印刷。

 

聚乙烯分子上基本不带极性基团,是一种非极性印高分于,聚丙烯分子中,每个结构单元上都含有一甲基,这分种弱极性基团,基本上也属于非极性高分子,因此,它们对油墨的亲和性都比较差,所以在印刷前在印刷前要经过处理后才能得到满意的印件。

 

处理方法大多是通过氧化,使之增加极性,使表面结构发生变化。具体的处理方法有放电(俗称电晕、电火花)法、火焰法、紫外线辐射法、酸(硫酸、铬酸)处理法等几种。而以放电法比较简单而普及。

 

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