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《環(huán)境材料學(xué)講稿第5部分》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第五部分：合成可降解材料和天然可降解材料一、概述所謂環(huán)境降解材料，一般指可被環(huán)境自然吸收、消化、分解，從而不產(chǎn)生固體廢棄物的一類材料。一些天然成分的材料如木材、竹材，以及一些由天然纖維加工的紙制品，一些天然提取物如甲殼素、玉米蛋白等是自然的環(huán)境降解材料。人工合成的環(huán)境降解材料，目前主要有兩類，一類是仿生物材料中的生物降解磷酸鹽陶瓷材料，另一類就是目的產(chǎn)量最大、用途最多的生物降解塑料。1、生物降解塑料的研究背景塑料具有優(yōu)異的特性，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。塑料的產(chǎn)量和用量不斷增加，隨之出現(xiàn)的問題是廢棄塑料量也不斷增加。通常所說的廢塑料主要有三種：一種是聚
2、乙烯，主要用來做農(nóng)業(yè)上的塑料薄膜、購物袋；另一種是聚丙烯。一般用做裝水泥與化肥的編織袋，建筑防護(hù)用的安全棚，包裝用的打包帶等；還有一種是聚苯乙烯，主要用做泡沫減震塑料、快餐飯盒，包裝填充物。所謂白色污染就是由各種用過的，難以被大自然消化的塑料飲瓶、塑料包裝袋、農(nóng)用塑料薄膜、塑料填重材料等作為垃圾被拋棄，引起的一種白色垃圾污染現(xiàn)象。普通的高分子塑料在自然環(huán)境分解速度很慢。大量使用和廢棄高分子塑料使其長(zhǎng)期在環(huán)境中大量積累，是白色污染遍及全球的主要原因。2、生物降解塑料的分類生物降解塑料是指具有滿意的使用性能，且使用后能被自然界微生物或光最后完全分解成二氧化碳、
3、水及其他低分子化合物使之成為自然界中碳素循環(huán)的一個(gè)組成部分的一類高分子材料。到目前為止，有關(guān)生物降解塑料的開發(fā)可分為四大類：淀粉填充型、微生物合成型、化學(xué)合成型、天然物質(zhì)利用型等。淀粉填充型淀粉因其價(jià)廉物美，又是一種易于工業(yè)化的材料，使其成為可降解塑料的一種重要原料。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的淀粉聚合物就是由淀粉制備的生物降解塑料。淀粉填充型可降解塑料的一個(gè)缺點(diǎn)是其耐水性較差。改性方法是將原料制備成熱塑性淀粉，再與少量的聚烯烴塑料共混，以改善其耐水性；另一種改性方法是把淀粉進(jìn)行疏水化處理，即在天然淀粉的大分子上接枝疏水性基團(tuán)以達(dá)到增強(qiáng)其耐水性的目的。表5-1是淀粉塑
4、料和聚乙烯塑料的力學(xué)性能比較?？梢?，淀粉塑料的彈性模量、剪切模量和延伸率等性能指標(biāo)都介于低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)之間，表明淀粉塑料的性能可與聚乙烯塑料相媲美。表5-1淀粉塑料和聚乙烯塑料的力學(xué)性能比較微生物合成型開發(fā)生物降解高分子材料。目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)是采用生物工程技術(shù)來合成生物降解高分子材料，主要成分是微生物聚酯，以得到更廉價(jià)的可降解塑料產(chǎn)品。例如，運(yùn)用遺傳工程把白楊木的葉子干燥，磨碎成細(xì)粉末，然后萃取出葉綠體，就可從白楊木的葉綠體中得到聚羥基丁酸酯(PHB)的母粒料，從而獲得PHB降解塑料。英國(guó)利用原核生物和真菌的細(xì)胞在分子
5、水平上合成PHB并已獲美國(guó)專利。ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember化學(xué)合成型人工合成生物降解高分子塑料品種有許多，
6、如聚乙烯醇、丙烯酸共聚物、聚酯、聚醚、聚氨基甲酸酯、聚酰胺、聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚環(huán)氧乙烷共混物等。由于這些化合物的主鏈結(jié)構(gòu)含有R1COOR2，RlOR2，RlCONHR2等結(jié)構(gòu)單元，使得它們普遍具有環(huán)境降解性。目前研究的熱點(diǎn)是生物可降解脂肪族聚酯及它們的共聚物。市場(chǎng)上銷售的商品化的生物降解塑料制品主要有聚羥基羧酸酯、聚乙交酯、聚己內(nèi)酯等。另外，利用化學(xué)合成制造生物降解高分子材料，合成具有類似于天然高分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)或含有容易生物降解的官能團(tuán)的聚合物，較微生物合成具有更大的靈活性，容易控制產(chǎn)品質(zhì)量和要求。其設(shè)計(jì)思想是選擇一些易生物降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)單體．如帶酯鍵或
7、酰胺鍵的化合物，來制備生物降解塑料，或采用相對(duì)分子質(zhì)量600以下的齊聚物，插入易生物降解的高分子鏈中，這樣既可達(dá)到生物分解的要求．又能滿足某些性能上的需要。天然物質(zhì)利用型聚乳酸纖維(玉米纖維)PLA聚乳酸纖維是一種可完全生物降解的合成纖維，它可從谷物中取得。其制品廢棄后在土壤或海水中經(jīng)微生物作用可分解為二氧化碳和水，燃燒時(shí)，不會(huì)散發(fā)毒氣，不會(huì)造成污染。是一種可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)纖維。單個(gè)的乳酸分子中有一個(gè)羥基和一個(gè)羧基,多個(gè)乳酸分子在一起,-OH與別的分子的-COOH脫水縮合,-COOH與別的分子的-OH脫水縮合,它們形成的聚合物叫做聚乳酸。聚乳酸也稱為聚丙交
8、酯，屬于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，原料來
