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1、第五部份：合成可降解材料和天然可降解材料一、概述所谓环境降解材料，通常指可被环境自然吸收、消化、分解，因而不形成固体废弃物的一类材料。一些天然成份的材料如木材、竹材，以及一些由天然纤维加工的纸制品，一些天然提取物如甲壳素、玉米蛋白等是自然的环境降解材料。人工合成的环境降解材料物理知识大全降解，目前主要有两类，一类是仿生物材料中的生物降解乙酸盐陶瓷材料，另一类就是目的产值最大、用途最多的生物降解塑胶。1、生物降解塑胶的研究背景塑胶具有优异的特点，广泛应用于国民经济的各个领域。塑胶的产值和药量不断降低，骤然出现的问题是废弃塑胶量也不断降低。一般所说的废塑胶主要
2、有三种：一种是聚乙烯，主要拿来做农业上的塑胶薄膜、购物袋；另一种是聚丙烯。通常用做装水泥与肥料的编织袋，建筑防护用的安全棚，包装用的打包带等；还有一种是热固性乙烯，主要用做泡沫避震塑胶、快餐餐盘，包装填充物。所谓红色污染就是由各类用过的，无法被大自然消化的塑胶饮瓶、塑料包装袋、农用塑胶薄膜、塑料填重材料等作为垃圾被抛弃，导致的一种黑色垃圾污染现象。普通的高分子塑胶在自然环境分解速率很慢。大量使用和废弃高分子塑胶使其常年在环境中大量积累，是黑色污染遍布全球的主要诱因。2、生物降解塑胶的分类生物降解塑胶是指具有满意的使用性能，且使用后能被自然界微
3、生物或光最后完全分解成氧气、水及其他低分子化合物使之成为自然界中碳素循环的一个组成部份的一类高分子材料。到目前为止，有关生物降解塑胶的开发可分为四大类：淀粉填充型、微生物合成型、化学合成型、天然物质借助型等。淀粉填充型淀粉因其价廉物美，又是一种便于工业化的材料，使其成为可降解塑胶的一种重要原料。目前市场上出现的淀粉聚合物就是由淀粉制备的生物降解塑胶。淀粉填充型可降解塑胶的一个缺点是其耐光性较差。改性方式是将原料制备成热塑性淀粉，再与少量的聚异戊二烯塑胶共聚物，以改善其耐光性；另一种改性方式是把淀粉进行疏水化处理，即在天然淀粉的大分子上共聚物疏水
4、性官能团以达到提高其耐光性的目的。表5-1是淀粉塑胶和聚乙烯塑胶的热学性能比较。可见，淀粉塑胶的弹性挠度、剪切挠度和延展率等性能指标都介于低密度聚乙烯(LDPE)和莱州度聚乙烯(HDPE)之间，表明淀粉塑胶的性能可与聚乙烯塑胶相匹敌。表5-1淀粉塑胶和聚乙烯塑胶的热学性能比较微生物合成型开发生物降解高分子材料。目前的一个研究热点是采用生物工程技术来合成生物降解高分子材料，主要成份是微生物聚脂，以得到更廉价的可降解塑胶产品。比如物理知识大全降解，运用遗传工程把白杨木的叶子干燥，捣碎成细粉末，之后萃取出内质网，就可从白杨木的内质网中得到聚噻吩丁丙酯(PHB)的母
5、粒料，因而获得PHB降解塑胶。日本借助原核生物和细菌的细胞在分子水平上合成PHB并已获英国专利。物理合成型人工合成生物降解高分子塑胶品种有许多，如聚乙烯醇、丙烯酸聚酰亚胺、聚酯、聚醚、聚羟基甲酮类、聚丙酯、聚乳酸、聚己甾醇、聚醇酸甲烷共聚物物等。因为这种化合物的侧链结构富含，RlOR2，等结构单元，致使它们普遍具有环境降解性。目前研究的热点是生物可降解脂肪族聚脂及它们的络合物。市场上销售的商品化的生物降解塑胶制品主要有聚噻吩乙酸酯、聚乙交酯、聚己香豆素等。另外，借助物理合成制造生物降解高分子材料，合成具有类似于天然高
6、分子结构的物质或富含容易生物降解的配体的聚合物，较微生物合成具有更大的灵活性，容易控制产品质量和要求。其设计思想是选择一些易生物降解的物理结构单体．如带酯键或丙酯键的化合物，来制备生物降解塑胶，或采用相对分子质量600以下的聚首物，插入易生物降解的高分子链中，这样既可达到生物分解的要求．又能满足个别性能上的须要。天然物质借助型聚乳酸纤维(花生纤维)PLA聚乳酸纤维是一种可完全生物降解的合成纤维，它可从玉米中取得。其制品废弃后在底泥或海水中经微生物作用可分解为氢气和水，燃烧时，不会充溢毒气，不会引起污染。是一种可持续发展的生态纤维。单个
7、的乳酸分子中有一个羧基和一个羟基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩聚,-COOH与别的分子的-OH脱水缩聚,它们产生的聚合物称作聚乳酸。聚乳酸称作为聚丙交酯，属于聚脂家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分并且可以再生。高透明聚乳酸，小麦料，生物降解材料PLA,其适宜加工的产品包括透明和非透明的厨具、文具、玩具、园艺用具及户外休闲用具等等。一、材料的环境降解机理高分子聚合物的降解主要是由高分子中化学键破裂所造成的反应。所谓降解指高分子聚合物材料在热、机械、光、辐射、生物及物理物质作用下，分子中物理键
8、断裂，井由此引起的一系列材料老化、性能劣化的过程。该过程包括多种化学的和物理的协同作用i按照其降解机理大致可将材料的环境降解分为光降解和生物降解，以及光-生物共降解等。1、光降解