PVA能否降解引争议?什么是PVA,降解原理是怎样的?

一、什么是PVA?
PVA,又叫聚乙烯醇,是一种由醋酸乙烯(VAc)单体聚合后醇解制成的水溶性的聚合物材料,性能介于塑料和橡胶之间,具有柔韧性、耐油耐化学溶剂性、气体阻隔性、经特殊处理具有的耐水性等诸多优良特性,应用广泛。
除了作为纤维原料外,PVA还被大量用于生产涂料、粘合剂、纸品加工剂、乳化剂、分散剂、薄膜等产品,应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。
2019年,我国PVA的生产能力为137.1 万吨/年,2018年出口量为14.67 万吨,表观消费量为63.9万吨,其中聚合助剂、织物浆料、维纶纤维三者占总消费量的70%,无论是从产能还是消费数据,PVA材料都有着极大地发展潜力。
二、禁塑令后,开始作为塑料替代品
2020年国家颁布禁塑令后,以PLA、PBAT为代表的生物降解塑料开始迎来爆发,PVA也悄然进军传统塑料的替代品行列,并开发出各种应用。如制成PVA薄膜替代传统塑料薄膜,可用于塑料袋、食品包装等领域。
单纯的PVA薄膜耐水性能较差,在实际应用中会受到很大的限制,因此大多数情况下需要对其进行改性制备,比如制备成主要原料为PVA树脂和氧化淀粉的水溶膜材料。
绿葆集团近年来推出了以PVA、甘油、淀粉等为主要原料的水溶环保袋产品,称其可在70℃水中迅速溶解,并能在180天内堆肥环境下降解率达90%以上。
安徽皖维集团是我国PVA行业的领军企业,具有35万吨PVA产能,曾利用广西的甘蔗资源,建成世界上第一套生物质年产5万吨PVA生产线。目前皖维正在攻关聚乙烯醇制的可降解包装袋强度这一技术难关,突破后,皖维制成的包装袋可在180天内实现95%降解。
三、是否降解引争议
然而,尽管PVA已经实际应用于塑料替代领域,已经做成产品投入市场,关于PVA到底能不能算是生物降解塑料,却一直存在争议。
有专家认为,PVA的主结构是PE的长链C-C结构,不能迅速降解,生物降解性能不是很好,PVA在水中的“溶解”也不是真正意义上的溶解,把溶解的PVA汤倒在过滤布上,会发现它很难流过去,并且干了之后会再次成膜。因此,它不能算生物降解塑料。而且在美国降解塑料协会BPI的官网里搜不到任何PVA曾通过降解认证的结果,欧洲的DIN也只有一个PVA通过的例子。
也有不同意见认为PVA属于生物降解塑料。有研究表明通过对PVA进行改性,可以实现完全生物降解。如意大利的一家公司研发的Mater-Bi淀粉/PVA复合膜就具有完全的生物降解性能,也有一些专利将其他物质与PVA复合,得到了改性PVA生物可降解薄膜。
四、PVA的降解原理
PVA是人类至今发现的唯一的具有水溶性的高分子聚合物,现如今,已经有许多的科学家对PVA做了大量的研究,对PVA的降解机理做出了解释。PVA的降解是通过一些降解酶来实现的,降解过程主要分两步进行。
现代的科学研究表明PVA的降解酶主要有3种,分别是聚乙烯醇氧化酶、聚乙烯醇脱氢酶、氧化型聚乙烯醇水解酶,这3种酶在不同的条件下对PVA进行水解反应。
如今公认的PVA水解反应主要有两步,其中第二步存在一些不同的看法。PVA的第一步水解是PVA氧化酶起作用,在一定的条件下,这种酶会将PVA脱氢氧化为酮基化合物。在水解的第二步反应中,一些科学家认为PVA先被PVA氧化镁或PVA脱氢酶催化氧化为氧化型PVA后,再被氧化型聚乙烯醇水解酶催化裂解;而另一些科学家则认为氧化型PVA的水解反应是自发进行的。

参考文献:

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