可降解塑料課件

1、 可降解塑料的研究現(xiàn)狀和分類 可降解塑料的研究現(xiàn)狀和分類什么是可降解塑料？ 可降解塑料是在新型材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)上通過新的高分子合成技術(shù)引入了易分散的基團(tuán)，易斷裂的化學(xué)鍵、易轉(zhuǎn)移的原子或集團(tuán)，或分子上連接或整體成分中摻和一些微生物可吞食的成分。這樣在光照，機(jī)械震蕩或微生物的作用下使分子鏈斷鏈，結(jié)構(gòu)被破壞，然后很快在自然中分解。不污染環(huán)境，能回收再利用，而且質(zhì)量輕，加工方便，包裝性能好，易于表面裝飾。什么是可降解塑料？ 可降解塑料是在新型材料的化定義、分類機(jī)理、利弊發(fā)展現(xiàn)狀、前景目錄定義、分類機(jī)理、利弊發(fā)展現(xiàn)狀、前景目錄可降解塑料定義：可降解塑料是指在生產(chǎn)過程中加入一定量的添加劑（如淀粉、改性淀粉或

2、其它纖維素、光敏劑、生物降解劑等），穩(wěn)定性下降，較容易在自然環(huán)境中降解的塑料。分類：按降解過程進(jìn)行分類：生物降解型、光降解型、化學(xué)降解型按研究方向進(jìn)行分類：光降解型、生物降解型、光生物雙降解型 可降解塑料定義：可降解塑料是指在生產(chǎn)過程中加入一定量的添加劑在實際研究應(yīng)用中主要將可降解塑料分為：光降解塑料、生物降解塑料、光生物雙降解塑料。光降解塑料生物降解塑料光生物雙降解塑料添加型合成型完全降解型不完全降解型天然高分子材料人工合成材料微生物合成材料.在實際研究應(yīng)用中主要將可降解塑料分為：光降解塑料、生物降解塑光降解塑料 其具體過程是: 聚合物通過光的物理吸收過程而引起光化學(xué)反應(yīng),脫出聚合物分子鏈上

3、的氫原子而形成自由基。直鏈聚合物降解后不再形成新的基團(tuán),而交聯(lián)聚合物則在降解過程中又可能形成新的基團(tuán),這是簡單的光降解機(jī)理。通常形成的自由基在有氧存在的條件下便發(fā)生氧化反應(yīng),形成過氧化基團(tuán)以維持降解過程。過氧化基團(tuán)和氫原子作用形成過氧化氫并脫出。過氧化物只需吸收光線中比紫外線稍低的能量,通過聚合物中殘留的微量金屬的催化作用很快便可分解。 光降解塑料 其具體過程是:光降解塑料：是指在紫外線的影響下聚合物鏈有次序地進(jìn)行分解的材料。12聚合物吸收光生成過氧化基團(tuán)維持反應(yīng)氫自由基發(fā)生氧化反應(yīng)聚合物脫出氫自由基光化學(xué)反應(yīng)光解過程光降解塑料：是指在紫外線的影響下聚合物鏈有次序地進(jìn)行分解的材光降解塑料分為合

4、成型和添加型兩類，前者是一氧化碳或含碳單體與乙烯或其他烯烴單體合成的共聚物組成的塑料。由于聚合物鏈上含有碳基等發(fā)色基團(tuán)和弱鍵，易于進(jìn)行光降解。后者是在通用的塑料基材中加入如二苯甲酮、對苯醌等光敏劑后制得，制造技術(shù)簡單。光降解塑料分為合成型和添加型兩類，前者是一氧化碳或含碳單體與合成型光降解塑料 合成型光降解塑料是將適當(dāng)?shù)墓饷舾谢鶊F(tuán)(如-C=O)通過共聚的方式引入聚合物材料的分子結(jié)構(gòu)中,而賦予高分子材料光降解的特性。 目前合成的光降解聚合物,主要是烯烴和一氧化碳或烯酮類單體的共聚物。合成型光降解塑料 合成型光降解塑料是將適當(dāng)?shù)墓饷舾谢鶊F(tuán)添加型光降解塑料目前的光添加劑主要有（1）羧基甲基酮類（2）

5、金屬化合物（3）含有芳烴環(huán)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)（4）過氧化物（5）鹵化物（6）顏料等添加劑。 添加型光降解塑料目前的光添加劑主要有添加型光降解塑料 添加型光降解塑料是把含有發(fā)色基團(tuán)的光敏化物質(zhì)或光分解劑混入聚合物材料中。如金屬氧化物、鹽、有機(jī)金屬化合物、多核芳香化合物、羰基化合物等。 由這些物質(zhì)吸收光能(主要是紫外線)后產(chǎn)生自由基,或者將激發(fā)態(tài)能量傳遞給聚合物材料使其產(chǎn)生自由基,然后促使高分子材料發(fā)生氧化反應(yīng)達(dá)到劣化的目的。添加型光降解塑料 添加型光降解塑料是把含有光降解塑料 我國對光降解塑料的研究起步較早，主要是用于農(nóng)用地膜的使用，目前技術(shù)手段已經(jīng)相對成熟，在生產(chǎn)生活中也得到了廣泛的應(yīng)用。 光降解塑料

6、的優(yōu)點： （1）依靠光能進(jìn)行降解，能源來源廣泛； （2）降解過程成本低，不需要消耗大量的人力物力； （3）技術(shù)簡單易于掌握，所需設(shè)施只要在傳統(tǒng)塑料制備的基礎(chǔ)上稍加改造便可投入生產(chǎn)。光降解塑料 我國對光降解塑光降解塑料光降解塑料的缺點： 降解過程受溫度、濕度、紫外線、氣候條件、天氣狀況等多因素的影響。 降解速度較慢，無法人工控制降解時間。 目前對光降解塑料的研究主要停留在尋找高效方便且來源廣泛的添加劑上。若能在添加劑方面有所突破，光降解將會再次成為可降解塑料的發(fā)展熱點。光降解塑料光降解塑料的缺點：生物降解塑料 生物降解塑料是指通過自然界微生物，如細(xì)菌、霉菌（真菌）和藻類的作用可完全分解為低分子化

7、合物的塑料材料（包括高分子化合物及其配合物）。 特點：可制成堆肥回歸大自然；因降解而使體積減少，延長填埋場使用壽命；不存在普通塑料袋要焚燒問題，減少了有害氣體的排放；可減少隨意丟棄對野生動植物的危害；儲存運(yùn)輸方便，只要保持，不需避光。生物降解塑料 生物降解塑料是指通過自然界微生 機(jī)理1.生物物理作用，由于微生物侵蝕后其細(xì)胞的增長而使聚合物發(fā)生機(jī)械性破壞2.生物化學(xué)作用，微生物對聚合物的作用而產(chǎn)生新的物質(zhì)3：酶的直接作用，微生物侵蝕部分導(dǎo)致塑料分裂或氧化崩裂。 機(jī)理1.生物物理作用，由于微生物侵蝕后其細(xì)胞的增長而使聚生物降解塑料一般可生物降解塑料的生物降解過程主要經(jīng)歷三個階段：微生物粘附于塑料表

8、面，產(chǎn)生一些水溶性的中間降解產(chǎn)物。粘附和降解產(chǎn)物與塑料特性（如表面粗糙度、結(jié)晶度、分子量、官能團(tuán)類型等）、微生物種類及外在條件（如溫度、濕度）等相關(guān)。微生物分泌特定的酶類（如胞外酶和胞內(nèi)酶），吸附于高分子材料表面并消解聚合物鏈，然后通過水解和氧化等各種反應(yīng)將高分子材料降解為低分子量的寡聚體、二聚體和單體等碎片。這些低分子量的單體透過微生物的細(xì)胞膜進(jìn)入其細(xì)胞內(nèi)，并在微生物作用下將其吸收利用，最終轉(zhuǎn)化為 CO2、水、甲烷等釋放出來。生物降解塑料一般可生物降解塑料的生物降解過程主要經(jīng)歷三個階段過程示意圖過程示意圖20世紀(jì)70年代80年代末90年代初目前提出想法申請專利實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)現(xiàn)不能完全降解品類眾

9、多20世紀(jì)70年代80年代末90年代初目前提出想法實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)19801990200020102020國內(nèi)的生物可降解材料大部分都出口到國外，國內(nèi)的市場尚在啟動階段。在未來的數(shù)年，國內(nèi)的生物可降解包裝材料市場將得到快速的發(fā)展。19801990200020102020國內(nèi)的生物可降解材料光生物雙降解塑料 光-生物降解塑料是利用光降解機(jī)理和生物降解機(jī)理相結(jié)合的方法制得的一類塑料,是一種比較理想的降解塑料。這種方法不僅克服了無光或光照不足的不易降解,降解不徹底以及降解時間長等缺陷,同時還克服了生物降解塑料加工復(fù)雜,成本太高不易推廣的弊端,因而成為近年來國內(nèi)外研究的重點和熱門課題。 由于糧食安全是國家十分關(guān)心的問題，未來的研發(fā)應(yīng)該向著以非糧食淀粉如木薯粉甚至纖維素水解物等發(fā)展。理想的情況包括用食品廢棄物發(fā)酵得到乳酸，以及混合廢棄物發(fā)酵生產(chǎn)乳酸進(jìn)而聚合乳酸，得到聚乳酸的方向發(fā)展。 由于聚乳酸PLA的強(qiáng)度不佳，可承受的熱度也不夠，無法完全勝任替代傳統(tǒng)塑料的任務(wù)，許多廠家正在大力研發(fā)D- 乳酸和L-乳酸的共聚物，通過調(diào)節(jié)D個L乳酸的比例，達(dá)到調(diào)控PLA熱力學(xué)性能的目的。由于D-乳酸的發(fā)酵生產(chǎn)尚未完全成熟，未來的發(fā)展方向會集中在開發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)D- 乳酸的菌種和工