塑料和橡胶混合制成的新型塑料，有望成为新型环保材料。2020-02-26
将塑料和橡胶混合制成的新型塑料不仅环境友好，还能达到一定的柔韧性和强度，有望在食品包装等方面实现应用。
既要避免塑料进入垃圾填埋场，同时又要满足食品行业的需求，这的确困难重重。
生物降解材料必须符合各种标准，才能被用来替代以石油为原料的制品。到目前为止，由于加工工艺和经济成本等方面的限制，研究者们从可再生资源中寻找可用的塑料替代品的尝试收效甚微。其中一个困难就是，目前所有实验产品都过于脆弱，无法应用于食品包装。
俄亥俄州立大学(Ohio State University)的一项新研究以全新的方式将天然橡胶与生物塑料结合，研制出一种强度更高的塑料替代品。这一研发成果有望减少对环境的不利影响，因此已经引起了一些公司的兴趣。
几乎所有的塑料(大约90%)都以石油为原料，且不能生物降解，这无疑是一个重大的环境问题。
在一项近期发表在《聚合物》(Polymers)杂志上的研究中，来自俄亥俄州立大学的研究团队报告，他们成功地通过微生物发酵获得了韧度增强的橡胶产品，其表现与传统塑料相当。业内的科学家们表示，这项最新的研究体现了迄今为止在这一领域取得的最大成功。
“之前的尝试都没有成功，因为橡胶过于柔软，这意味着产品在加工过程中会损失大量强度，”文章的第一作者赵晓颖(音，Xiaoying Zhao)说，她是俄亥俄州立大学食品科学与技术系的博士后研究员。
这项新研究将橡胶与一种名为 PHBV 的植物热塑性塑料融合在一起，并添加有机过氧化物和一种名为三甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的添加剂。最终的产品比 PHBV 本身强度高 75%，柔韧性高 100%，这意味着它更容易被塑型成食品包装。
该研究的资深作者、俄亥俄州立大学食品科学与技术教授雅儿·沃多沃兹(Yael Vodovotz)介绍，其他研究团队也曾将橡胶和 PHBV 结合，但这些产品太过脆弱，无法满足食品包装的所有要求，包括适用于加工、运输、商店和家庭处理，尤其是无法用作先冷冻后微波加热的包装。
她说，在不明显降低强度的前提下增加柔韧性，这对塑料薄膜来说尤为重要，特别当它用于包装从新鲜农产品到冷冻食品的各种食品。
其他一些研究也尝试制作这类橡胶增强生物塑料，却将 PHBV 的强度降低了 80%，而在这项研究中强度只减少了 30%，这个强度(在食品包装应用中)更容易操控，赵说道。
材料的韧性(toughness)也得到了改善，这个概念与强度(strength)不同，本文的共同作者卡特里娜·科尼什(Katrina Cornish)解释道，她是天然橡胶专家，俄亥俄州立大学园艺学和作物科学教授。
“想象一下，你试图用手把一块混凝土拉开，这是在测试它的强度;但空手道中用手或脚劈混凝土则是在测试它的韧性，即它多么容易断裂，”科尼什说道，“你永远无法把它拉开，但如果你足够强壮，就可以把它打碎。”
目前研究人员关注的焦点是使用各种生物可降解材料的可能性，这些材料将作为填充物进一步增强现有的混合物。他们讨论过使用同事从咖啡渣中提取油后留下的“渣饼”，甚至番茄皮和蛋壳也在考虑之中。
“我们想利用一些原本会被丢弃的东西，它们既可持续又相对便宜，”沃多沃茨说道。
他们甚至研究了环保人士从水道中捞出的侵入性草类，看看将它与橡胶混合物结合后可能产生怎样的效果，以寻求同时解决两个环境问题的可能性。“我们可以把这些草弄干磨碎，然后可能把它们用作纤维填料，”沃多沃兹说道。
除了食品包装，生物塑料还可能用于其它与食品相关的产品，例如餐具和砧板等。研究人员正在寻求与食品科学专业以外的同事合作，拓展产品的其它应用，例如制成建筑材料，餐饮服务人员的工作手套，或汽车和飞机零部件等。
沃多沃兹说，随着该团队将技术从实验室转化到食品行业，他们将会根据公司的优先级和关注点来解决许多细节问题，这可能意味着要对混合物进行调整。
“随着我们与食品制造商的合作越来越紧密，我们的潜在合作伙伴正提出一些具体的问题。为了满足他们的需求，我们必须非常谨慎地选择制作过程中使用的材料，因为他们有非常具体的参数要求，”沃多沃兹说道。
