定量衡量多种塑料包装材料相对绿色度的方法与流程

本发明涉及材料的评价方法
技术领域：
，尤其涉及一种定量衡量多种塑料包装材料相对绿色度的方法。
背景技术：
：随着21世纪环境问题的日趋重要，资源、能源日益紧张，节能环保、绿色生态已成为时代的主题，塑料作为包装产品的主要材料之一，也必将会迎来新的转变。在可持续发展的大背景下，塑料包装材料不仅要符合包装质量的相关要求，应该能够更少的造成环境污染、更充分的能源利用，更好的节约资源，现在的塑料包装材料在其整个生命周期过程中或多或少多会对资源和环境造成了不可逆的破坏，为了减少塑料包装产品对生态环境的污染，需要在选择塑料包装材料时尽可能的使用绿色度高的材料。塑料作为包装行业的中坚力量，在食品、化妆品、医药、工业等领域的作用是不可替代的。随着社会安全意识的增强以及绿色环保意识的提高，绿色化的包装产品是塑料包装的必然发展趋势。塑料包装材料的绿色性、可持续性的衡量与评价，涉及到原材料的开采、生产、回收及处理等整个生命周期过程，是一个涉及多个因素、多个层次的复杂问题，至今都没有统一的评价标准。现有的塑料包装材料的研究对象主要是可降解包装材料，塑料包装材料绿色度评价方法主要包括模糊综合评价方法、生命周期评价方法、粗糙集和topsisi等。评价方法中主要存在三个问题：塑料包装材料绿色度的评价体系并没有完全考虑全生命周期，评价体系不全面；评价方法对样本的数量要求较高；评价塑料包装材料绿色度的隶属函数的确定由包装产业的专家学者依据评判等级对评价对象进行确定，存在很大的主观性。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够准确的对塑料包装材料的相对绿色度进行评价的方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种定量衡量多种塑料包装材料相对绿色度的方法，其特征在于包括如下步骤：建立塑料包装材料的评价体系；构建判断矩阵，获得同一级不同指标间的重要度；检验判断矩阵的一致性；计算各项塑料包装材料绿色度一级评价指标和二级评价指标的权重；进行数据的标准化处理；建立加权标准化矩阵；确定每个塑料包装材料绿色度评价指标的最优解和最劣解；计算第i种材料与最优、最劣的距离；计算各项塑料包装材料绿色度评价指标与最优解的相对近似度；根据不同材料与最优解相对近似度构成的矩阵以及一级指标权重计算相对绿色度。进一步的技术方案在于，建立塑料包装材料的评价体系的方法如下：评价体系包含一级评价指标和二级评价指标，设塑料包装材料评价受到n个因素的影响，则一级指标设为(u1，u2，…，un)，设一级指标受到m个二级因素的影响，则二级指标设为(ui1，ui2，…，uim)，其中i＝1，2，…，m。进一步的技术方案在于，构建判断矩阵，获得同一级不同指标间的重要度的方法如下：设参与评价的指标为n个，为了获得同一级不同指标间的重要度，进行两两比较，采用1-9级的标定法，构成判断矩阵a，aij表示ui与uj的相对重要度；其中aij＝1/aji。进一步的技术方案在于，检验判断矩阵的一致性：利用判断矩阵的一致性比值ci，判断矩阵的一致性是否符合要求，其中：ci＝(λmax-n)/(n-1)ri其中λmax表示最大特征根，如果判断矩阵的一致性比值小于0.1，一致性符合要求，否者矩阵不成立，需要检查原始数据，并重新构建判断矩阵。进一步的技术方案在于，计算各项塑料包装材料绿色度一级评价指标和二级评价指标的权重：计算特征向量和λmax，并将λmax的特征向量归一化处理后，可得各项塑料包装材料的权重值：w＝{w1,w2……wn}。进一步的技术方案在于，进行数据的标准化处理：对数据进行归一化处理，得到标准化矩阵，如果有m种材料，n个评价指标，则原始数据矩阵a＝(aij)m╳n，对数据进行归一化处理，得到标准化矩阵为b＝(bij)m╳n，其中：其中i＝1,2,…m；j＝1,2,…n。进一步的技术方案在于，建立加权标准化矩阵：结合各项塑料包装材料的权重值，得到加权标准化矩阵；设指标权重向量为w＝[w1w2…wn]t，则加权标准化矩阵r：进一步的技术方案在于，确定每个塑料包装材料绿色度评价指标的最优解和最劣解：假设最优解为r+、最劣解为r-，则其中rij表示标准化矩阵的第i行第j列的数值。进一步的技术方案在于，第i种材料与最优解、最劣解的距离以及为：进一步的技术方案在于，计算各项塑料包装材料绿色度评价指标与最优解的相对近似度:根据ci值的排序，数值越大，材料对应的评价指标越优：相对绿色度f：f＝w×c，其中c为不同材料与最优解相对近似度构成的矩阵，w为一级指标权重。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法充分考虑塑料包装材料的整个生命周期，通过分析整个周期过程，确定影响塑料包装材料的绿色属性，构建二级评价体系；根据塑料包装材料及其绿色属性的层次特性,应用层次分析法建立梯阶层次结构模型,并运用topsis法计算最优解和最劣解，并获得不同包装材料与最优解的相对近似度，从而得到绿色性能的排序，该方法能够准确的对塑料包装材料的相对绿色度进行评价，是一种客观、科学的综合评价方法。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明实施例二所述方法的流程图；图2是本发明实施例二所述方法中塑料材料的整个周期过程图。具体实施方式下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。实施例一本发明实施例公开了一种量衡量多种塑料包装材料相对绿色度的方法，包括如下步骤：步骤1：建立塑料包装材料的评价体系。评价体系包含一级评价指标和二级评价指标。从塑料包装材料整个生命周期(lca)来看，针对影响绿色性的重要环节，研究梳理评价的主要内容点，得出关键指标，进一步分析确定其类型，构建相应的体系。假设塑料包装材料评价受到n个因素的影响，则一级指标设为(u1，u2，…，un)，假设一级指标受到m个二级因素的影响，则二级指标设为(ui1，ui2，…，uim)，其中i＝1，2，…，m。步骤2：构建判断矩阵，获得同一级不同指标间的重要度。假设参与评价的指标为n个，为了获得同一级不同指标间的重要度，进行两两比较，采用1-9级的标定法，构成判断矩阵a，aij表示ui与uj的相对重要度；其中aij＝1/aji步骤3：检验判断矩阵的一致性。利用判断矩阵的一致性比值ci，判断矩阵的一致性是否符合要求，其中ri的取值如表1所示，其中λmax表示最大特征根。ci＝(λmax-n)/(n-1)ri如果判断矩阵的一致性比值小于0.1，一致性符合要求，否者矩阵不成立，需要重新回到第二步骤，检查原始数据，并重新构建判断矩阵。表1ri取值表n123456789r.i00.010.460.981.041.251.331.431.48步骤4：计算各项塑料包装材料绿色度一级评价指标和二级评价指标的权重。计算特征向量和λmax，并将λmax的特征向量归一化处理后，可得权重值：w＝{w1，w2……wn}。步骤5：进行数据的标准化处理。对数据进行归一化处理，得到标准化矩阵。如果m种材料，n个评价指标，则原始数据矩阵a＝(aij)m╳n。对数据进行归一化处理，得到标准化矩阵为b＝(bij)m╳n，其中：其中i＝1,2,…m；j＝1,2,…n步骤6：建立加权标准化矩阵。结合步骤4的结果，得到加权标准化矩阵。设指标权重向量为w＝[w1w2…wn]t,则加权标准化矩阵r：步骤7：确定每个塑料包装材料绿色度评价指标的最优解和最劣解。假设最优解为r+、最劣解为r-，则其中rij表示标准化矩阵的第i行第j列的数值。步骤8：第i种材料与最优、最劣的距离为：步骤9：计算各项塑料包装材料绿色度评价指标与最优解的相对近似度。:根据ci值的排序,数值越大,材料对应的评价指标越优。步骤10：相对绿色度f：f＝w×c，其中c为不同材料与最优解相对近似度构成的矩阵，w为一级指标权重。实施例二以三种塑料包装材料为例，本发明实施例公开了一种定量的衡量多种塑料包装材料相对绿色度的评价方法，如图1所示具体包括以下步骤：步骤s01，建立塑料包装材料评价体系。塑料材料的整个周期过程如附图2所示，从塑料材料整个生命周期(lca)来看,塑料是需要大量的能量消耗，而且还会带来环境的污染，针对影响绿色性的重要环节,从资源和环境两个方面进行评价，研究梳理评价的主要内容点，得出关键指标，进一步分析确定其类型，构建相应的体系，如表2所示。表2-塑料包装材料评价体系步骤s02，利用表3的ahp方法的1-9级的评定法，对各项指标进行评分，得到判断矩阵。表31-9度评价法标度含义1表示两个要素相比，同等重要3表示两个要素相比，前者稍重要5表示两个要素相比，前者明显重要7表示两个要素相比，前者强烈重要9表示两个要素相比，前者极端重要2，4，6，8表示上述判断的中间值倒数因素i与j比较为bij，则因素j与i比较为bji＝1/bij步骤s03，检验一致性。利用公式：ci＝(λmax-n)/(n-1)ri。各判断矩阵的一致性情况如表4所示，一致性均符合要求，表明用ahp来确定塑料包装材料的绿色性是可行的。表4判断矩阵的一致性情况判断矩阵λmaxciricr一致性u-ui200.010cr值<0.1u1-u1i3.02030.10150.460.0221cr值<0.1u2-u2i200.010cr值<0.1步骤s04，计算特征向量和λmax，并将λmax的特征向量归一化处理后，可得权重一级指标的权重为：资源属性u1＝0.5071、环境属性u2＝0.4929；能源消耗u11＝0.1855、自然资源消耗u12＝0.2090、固体废弃物u13＝0.1126、大气污染u21＝0.2934、水质污染u22＝0.1995。二级指标权重向量为w＝[0.1855,0.2090,0.1126,0.2935,0.1995]t步骤s05，聚丙烯、树脂高密度聚乙烯和发泡聚苯乙烯三种常用的塑料包装材料对资源和环境属性的消耗如表5所示，则原始数据矩阵a＝(aij)m╳n。表5：500g塑料的定量测试数据利用公式其中i＝1,2,…m；j＝1,2,…n，对数据进行归一化处理，得到标准化矩阵为b＝(bij)m╳n，其中：步骤s06，建立加权标准化矩阵r：步骤s07，确定最优解和最劣解。假设最优解为r+、最劣解为r-，则最优解集为：最劣解集为：利用j＝1,2…,m和j＝1,2…,m计算第三种材料与最优、最劣的距离如表6所示：表6：三种材料与最优、最劣的距离步骤s08，计算各种塑料包装材料与最优解的相对近似度如表7所示，根据ci值的排序,数值越大,材料对应的评价指标越优。表7：相对近似度值根据相对绿色度公式：f＝w×c，其中c为不同材料与最优解相对近似度构成的矩阵，w为一级指标权重。高密度聚乙烯的绿色度为：f＝0.4673×0.5071+1×0.4929≈0.7299；聚丙烯的绿色度为：f＝0.9024×0.5071+0.9021×0.4929≈0.9022；聚苯乙烯泡沫的绿色度为：f＝0.0960×0.5071+0×0.4929≈0.0487；依据计算结果可知：三种塑料包装材料的绿色度排序为：聚丙烯>高密度聚乙烯>聚苯乙烯泡沫。所述方法充分考虑塑料包装材料的整个生命周期，通过分析整个周期过程，确定影响塑料包装材料的绿色属性，构建二级评价体系；根据塑料包装材料及其绿色属性的层次特性,应用层次分析法建立梯阶层次结构模型,并运用topsis法计算最优解和最劣解，并获得不同包装材料与最优解的相对近似度，从而得到绿色性能的排序，该方法能够准确的对塑料包装材料的相对绿色度进行评价，是一种客观、科学的综合评价方法。当前第1页12