江星
（嘉庚创新实验室，福建厦门361104）
摘要：传统塑料吸管引发的环境问题日益严峻，促使寻找替代品成为社会广泛关注焦点，在此背景下，具备独特环保特性的可降解材料逐渐进入大众视野。这类材料可在自然环境或特定条件如微生物作用、光解、水解等情况下快速分解为无害物质，有效减少对环境的污染，将其应用于一次性吸管，不仅能解决传统塑料吸管难以降解的难题、降低环境污染，还能推动资源循环利用，助力可持续发展进程。随着消费者环保意识不断提升，对环保产品的需求持续增长，可降解吸管凭借巨大的市场潜力，有望成为未来餐饮行业的重要选择。由此可见，研究可降解材料在一次性吸管中的应用意义深远，既是解决当下环境问题的有效举措，也是推动行业转型升级、实现可持续发展的关键路径。文章基于业内可降解材料吸管的技术研究与生产现状，对聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、聚乳酸等生物可降解材料在吸管生产研究中的发展与应用进行总结综述。
关键词：吸管；聚乳酸；可降解材料
传统塑料吸管凭借其便捷性成为日常生活和餐饮行业的常用物品，深受消费者青睐，但这份便利背后却暗藏着严峻的环境危机。作为由难以降解的聚乙烯或聚丙烯材料制成的产品，塑料吸管在自然环境中分解耗时长达数十年甚至上百年，给土壤、水源和生态系统带来持续性污染风险；加之其体积小、重量轻的特点，在风力和水流作用下极易进入自然环境，不仅成为海洋垃圾的主要来源，还会造成海洋生物误食、缠绕等伤害，严重威胁海洋生态平衡。与此同时，塑料吸管从生产、使用到废弃的整个生命周期，都在大量消耗石油资源，不仅加剧对化石燃料的依赖，更会增加温室气体排放，进一步恶化全球气候变化态势。面对日益严峻的塑料污染问题，2020年末国家发改委及相关环保部门出台治理塑料污染的意见，明确禁止不可降解一次性塑料吸管的使用，这一政策推动可降解材料吸管的研发应用成为业内亟待攻克的新课题。
1 可降解材料吸管技术现状
可降解材料是指在自然环境或特定条件下，能够被微生物分解、光解、水解等机制作用，逐渐降解为无毒无害的小分子物质，并最终回归自然环境的材料。这类材料在使用过程中对环境友好，不会造成长期的污染问题。市场中近年来已经启用纸质吸管、改性降解塑料吸管来作为传统吸管的替代品。不过实际应用过程中，纸质吸管由于吸水性过强以及不耐高温热水长时间浸泡，最终没有广泛应用开来。而改性降解塑料吸管，在韧性、耐热度方面有所欠缺，同时成本较高，也无法大面积推广。
当前主流的可降解材料类型主要包括聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等（如下页表1所示）。在众多可降解材料中，PLA凭借其卓越的光泽度、出色的阻隔性能、良好的生物相容性以及显著的生物可降解性，在可降解吸管的研究应用领域中占据了一席之地。但是，这不是说PLA材料就没有缺点和局限性，其固有的耐热性差、韧性不足以及缺乏足够的柔性和弹性，特别是热软化温度不足70℃,导致其耐高温性能较差，容易在接触热液体时出现变脆的问题，这些性能缺陷很大程度上限制了其在吸管领域中的推广应用。
在解决可降解吸管材料相关问题时，业内聚焦多种生物可降解材料特性，PBAT即聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯因分子结构兼具柔性与刚性而拥有优异柔韧性，但单独使用存在强度不足的问题；PBS也就是聚丁二酸丁二醇酯在耐热性和柔韧性方面表现良好，却存在刚度欠缺的情况；另一类聚羟基脂肪酸酯共聚物（PHA）虽具备良好柔韧性、热稳定性和加工性能，然而高昂成本限制了其大规模应用。为实现大批量生产并突破PLA单一材料局限，吸管制造商常采用共混或复合改性技术，把高韧性的PBAT、PBS等生物可降解材料与PLA按一定比例混合，该策略不仅能提升PLA的韧性，还有可能加快PBAT等材料的降解速度，不过PLA与PBAT等材料之间的不相容性成为阻碍。为攻克这一难题，增强它们之间的相容性以制备出力学性能更优的共混物成为业内研究重点，有团队尝试在PLA/PBAT共混体系中添加3%~5%的甲基丙烯酸缩水甘油酯作为该试剂的增溶剂，取得一定的成效，如可以提升共混物的强度，增幅能上升25%左右，为制备性能更优的可降解吸管材料提供了新方向。
2 可降解材料在吸管生产应用方面的研究进展分析
2.1 PBAT改性PLA吸管研究进展
国内研究团队开展的一项研究，尝试通过共混技术将PLA与PBAT按不同比例结合，同时在配比过程中引入硅烷偶联剂、扩链剂及润滑剂等添加剂，以此优化最终产品性能。研究采用的工艺步骤是在高速混合机中以400rpm的转速混合原料6~8min，再通过双螺杆挤出机在200℃下挤出，螺杆转速设定为250rpm；挤出后的材料经过成型加工等流程最终制成改性PLA可弯吸管，该吸管独特的螺纹设计包含10组牙组，插入端设计为45°斜口，能有效提升用户体验。
此外，拉伸强度测试结果直观呈现出PBAT含量对改性PLA材料力学性能的影响趋势，在具体研究中，如果材料里面不断添加PBAT，那么改性PLA之后的整体拉伸强度也会有一个明显的变化，具体是呈现减弱的趋势。通过观察测试数据，研究人员发现一旦该材料的拉伸强度＜55MPa时，吸管自身的强度、延展性都会有所降低，如在牵引测试的时候，吸管就会发生撕裂。根据这个测试结果看出吸管的强度还需要优化，要维持其拉伸强度在55MPa以上，就必须要考虑控制其质量分数在40%以内，从而实现材料柔韧性与强度的合理平衡。在提升改性PLA材料韧性方面，适量添加PBAT有着显著效果，能够有效解决PLA吸管易开裂的常见问题，不过当PBAT质量分数低于10%时，不仅无法增强韧性，反而会使PLA吸管韧性降低，导致使用过程中出现断裂、螺纹烂牙等状况；但是，从另一方面来看，PBAT含量在增加了以后，吸管的韧性也会有一定程度的强化，断裂情况会减少。也就是PBAT质量分数处于10%~20%区间时，PLA吸管各项性能达到最佳平衡状态，此时冲击开裂率＜2%、断裂率＜3%，完全符合PLA吸管的实际使用要求。
2.2淀粉基改性PLA吸管研究进展
天然淀粉与上述的各类可降解材料比较，凭借其广泛的来源、经济的价格以及优异的生物分解性，也成为业内研究的对象。为融合淀粉的优势与PLA、PBAT等高分子材料的性能，改性淀粉被巧妙地引入这些生物降解材料的共混体系中，用于降低成本的同时，加速PBAT的生物降解过程。
某企业就以生物降解树脂生产出“GP60系列”材料。GP60生物降解树脂是以生物基PLA为基材，按照不同应用的设计配方支撑，具有优异的流动性、韧性及良好成型性能在工业堆肥或自然环境下，被微生物逐步降解为小分子，并最终转化为二氧化碳和水。可用于替代传统的PP、PE、PS等高分子材料用于一次性餐具、吸管、食品包装等制造，解决一次性塑料制品对环境造成的白色污染问题。
第一，研究人员先用GP60制成的厚度为1mm的测试样品，在土壤填埋条件下对样品进行崩解测试，测试情况如图1所示，从图1可看出，在70天后，样品基本已在土壤中完成降解。
第二，研究人员对GP60树脂降解性能测试，GP60材料样品按照《可堆肥塑料技术要求》（GB/T28206—2011/ISO17088:2008）进行生物降解第三方实验室测试，在100天就达到相对分解率90%。如下页表2所示生物分解率测试结果如图2所示，生物分解率曲线。其测试结果均满足标准要求。
第三，研究人员对GP60进行食品接触测试，按照中国、美国（FDA）和欧盟（EU）相关食品接触标准通过第三方实验室测试，性能满足要求，依据《食品安全国家标准食品接触用塑料材料及制品》（GB4806.7—2023），具体测试数据如表3所示。
图2生物分解率曲线
第四，应用实例。吸管制品：GP60材质一次性降解吸管已获得中国工业生产许可证并进入批量生产，常温吸管适用饮品范围为-10~50℃,高温吸管适用饮品温度范围为-10~85℃；注塑制品：GP60材质一次性刀叉碗碟等餐具制品已能实现注塑工艺的批量化生产，根据品类可分为常温-10~50℃和耐高温-10~100℃的两种，满足应用需求。如图3所示。
2.3 PBAT与PBS改性PLA吸管研究进展
河北某研究团队提出一种创新的PLA吸管改性制备方法，该方法通过巧妙融合PBAT与PBS等生物可降解材料来提升PLA吸管综合性能，具体配方按质量份数计：PBAT占比25.0%~50.0%、PLA占比20.0%~50.0%，同时加入10.0%~25.0%的改性玉米秸秆粉以及0.3%~2.5%的添加剂以进一步优化材料性能，其中引入玉米秸秆粉主要是为降低生产成本，不过直接混合容易造成PLA基体与PBAT、改性玉米秸秆粉之间相容性和分散性不佳的问题。为解决这一难题研究团队采用多元醇表面活性剂对玉米秸秆粉进行特殊处理，有效改善了玉米秸秆粉在复合材料中的分散状态并增强了界面结合力，断条的问题有所减少，吸管的拉伸强度也有了改善。
3 结语
在全球环保意识持续攀升的大环境下，可降解材料在一次性吸管领域的应用研究不仅彰显出巨大的环保价值，更揭示出未来消费品市场朝着绿色、可持续方向转型的必然走向。依托材料科学的持续创新以及生产工艺的不断改进，可降解吸管正逐步攻克传统塑料吸管造成的环境污染难题，朝着环保性更强、耐用性更佳、使用更便捷且品类更多样化的方向稳步发展。随着市场和消费者对环保产品的认知逐步加深，再加上国内大力治理塑料污染，未来可降解吸管的市场需求极有可能持续增长，这一趋势势必会吸引更多企业投身于可降解材料的研发与应用，进而推动行业技术的快速革新以及产业的升级转型。
参考文献：
[1]刘华.生物可降解材料PBS的行业发展现状及建议[J].塑料助剂,2023(4):36-41.
[2]李求恩.生物可降解材料研究进展及国内外产业现状分析[J].湖南包装,2021(2):31-34.
[3]程纪龙,王曼,李寒冰,等.塑料吸管的替代研究综述[J].安徽化工,2022(1):17-19,23.
[4]高峰,王继鑫,曾勤,等.一种淀粉基可降解吸管材料及其制备方法:CN202011637104.5[P].CN112778723A[2025-04-27].
[5]黄骏成,那海宁,朱宝庆,等.一种生物基可降解吸管专用料及其制备方法:CN202110162131.X[P].CN112940466A[2025-04-27].
[6]贾雷,白彦峰,钱玉英,等.可降解复合材料及其制备方法与应用:202110527623[P].[2025-04-27].
玻纤含量对长玻纤...
钙钛矿薄膜的均匀...
用于光伏板静电除...
聚砜医疗干粉吸入...
