环境降解材料.ppt

第六讲环境降解材料 环境降解材料一般指可被自然界吸收、消化、分解，从而不产生对自然界有害废弃物的一大类材料 ◆天然资源高分子材料 ◆仿生材料中的具有生物活性的材料 ◆环境降解塑料 生物降解塑料定义： 是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境微生物或光等完全分解、最终被无机化而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料 研究背景： 废弃塑料处理问题 6种解决方法：①减少塑料使用量从而减少废弃塑料的数量；②废品回收；③化学利用；④热利用（焚烧）；⑤掩埋或堆肥；⑥开发利用降解塑料。 降解塑料分类： 按降解的程度： 完全降解塑料和部分降解塑料 按降解机理 光降解塑料 生物降解塑料 光-生物降解塑料。 光降解塑料 光降解是塑料等高分子吸收太阳光中的紫外线，使高分子链键断裂的过程。光降解塑料是一种能在日光条件下快速老化的塑料。 合成型 添加型 国内外光降解塑料 ＧｉｌｅａｄＤ,ＳｃｏｔｔＧ.ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＰｒｏｃｅｓｓＵｓｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｙＤｅｇｒａｄａｂｌｅＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＦｉｌｍ.ＵＳＰａｔｅｎｔ45191611985. 生物降解塑料 是指在自然环境中通过微生物的生命活动能很快降解的高分子材料。 按照其降解特性可分为完全生物降解塑料和生物破坏性塑料 按照其来源则可以分为天然高分子材料、微生物合成材料、化学合成材料、掺混型材料，另还有转基因生物合成材料等等。 生物降解材料按降解程度分类： 微生物合成型 微生物合成高分子聚合物是由生物发酵方法制得的一类材料 主要包括微生物聚酯ＰＨＡ和微生物多糖 微生物聚酯ＰＨＡ 第1类为短链脂肪酸共聚体,含Ｃ3～Ｃ5单体,如ＰＨＢ 第2类为中等长链脂肪酸共聚体,含Ｃ6～Ｃ14单体, 第3类为不同单体之间形成的共聚物,如ＰＨＢＶ ＰＨＢ的微生物合成 3步法 5步法 细菌发酵生产ＰＨＢ/ＰＨＢＶ 1975年英国帝国化学公司(ＩＣＩ) 合成的ＰＨＢＶ终产量可达菌体干重的70～80%（3HV含量在0～27％范围内变化） 商品名为Ｂｉｏｐｏｌ,年产量达5000ｔ. 生物聚酯 降解特性 化学合成型 化学合成型材料大多是在分子结构中引入酯基结构的脂肪族聚酯，在自然界中其酯基易被微生物或酶分解。 目前已开发的主要产品有聚乳酸(ＰＬＡ)、聚己内酯(ＰＣＬ)、聚丁二醇丁二酸酯(ＰＢＳ)等。 聚乳酸(ＰＬＡ) ＰＬＡ类材料理化性质 聚己内酯(ＰＣＬ) 聚乙二醇(ＰEG) 聚丁二醇丁二酸酯(ＰＢＳ) 化学法合成PHB ,双烯酮 β-丁内酯的水解 Reformatsky反应 还原法 丁烯酸水合 双烯酮法 β-丁内酯的水解 法 Reformatsky反应 还原法 丁烯酸水合 法 其它方法 利用萘锂催化剂制备 水解法 等等 天然高分子型 掺混型 将2种或2种以上的高分子物共混聚合，其中至少有一种组分为生物可降解的。 该组分多采用淀粉、纤维素等天然高分子，其中又以淀粉居多。 淀粉掺混型生物降解塑料可分为3种类型:①淀粉填充型生物降解塑料。 转基因合成型 微生物发酵生产ＰＨＢ存在价格昂贵等问题,随着重组ＤＮＡ技术和植物基因工程的迅速发展,一些大公司相继开展了利用转基因植物作为反应器生产ＰＨＢ等生物降解塑料的研制 转基因南芥生产ＰＨＢ 光-生物降解塑料 兼具光、生物双降解功能的光-生物降解塑料是目前国内外的主要开发方向之一。其制备方法是采用在通用高分子材料(如ＰＥ)中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等的添加型技术途径。 光-生物降解塑料可分为淀粉型和非淀粉型两种类型。 环境协调性评价 转基因油菜种子生产ＰＨＢ 转基因马铃薯生产ＰＨＢ * * * * 前五种其实都是循环再生利用的研究内容。开发降解塑料不仅变得越来越迫切，而从被各界人士认为是一条可取的途径，是面向2l世纪生态保护的重大课题之—。作为一种新型材料，降解塑料被誉为是仅位于金属、无机、高分子材料之后的“第四种新材料”。 烯烃聚合物 ，聚合物中添加有光敏作用的化学助剂