10环境替代材料.ppt

10.3.3 生物降解塑料的分类 　生物降解塑料是指具有满意的使用性能，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、水及其它低分子化合物，使之成为自然界中碳素循环的一个组成部分的一类高分子材料。 根据降解机理和破坏形式，生物降解塑料可分为：完全生物降解塑料和生物破坏性塑料两种。前者是在微生物作用下在一定时间内完全分解为二氧化碳和水等小分子化合物，后者则仅分解为散乱碎片。按制造方法，生物降解塑料可分为：天然高分子类、微生物合成类和人工合成类三大类。 1.天然高分子类 　天然高分子材料中可作为降解材料的有纤维素、甲壳素、木质素、淀粉等。天然高分子材料来自自然界又可消失在自然界，资源丰富、价格低廉、具有良好的生物降解性，但本身不具有塑性，通过自身化学改性或与聚合物共混、共聚改性或添加到聚合物中改性可制成降解高分子材料。 纤维素塑料主要是指纤维素与其它材料共混，如纤维素衍生物、壳聚糖、蛋白质、聚乙烯醇等。这类材料具有完全生物降解性、良好透气性，但属非热塑性材料，不易用吹塑成型方法加工，性能有待改进，用途有待开发。目前已商品化的有醋酸纤维素生物降解材料。 　　甲壳素又称甲壳质，是虾、蟹等甲壳类动物或昆虫外壳和菌类细胞壁的主要成分，在自然界储量十分丰富，产量仅将次于纤维素。甲壳素不溶于水和普通有机溶剂。作为生物降解材料时，主要是将甲壳素在碱性条件下脱乙酰化生成壳聚糖。壳聚糖易溶于甲酸、乙酸等有机酸中，易于改性和加工。壳聚糖和其它高分子材料共混制成生物降解材料。如将壳聚糖的醋酸水溶液、聚乙烯醇溶液、甘油按一定比例混合，流延到平板模具上，经干燥除去溶剂得到的生物降解塑料膜，可望用于食品包装等方面。用荷叶、芦苇、谷壳、油菜籽壳、虾壳等植物纤维和动物骨壳为原料也可生产天然降解塑料。这些生物降解性塑料在生产过程中，可通过增减动植物纤维和骨壳比例，控制其降解速度，最短仅需15天就可以完全降解。而且原料大量采用农产品的废弃物，其价格与普通塑料价格相当。 　淀粉广泛存在于植物中，薯类、玉米等淀粉含量丰富，可用作生物降解高分子材料。由于淀粉的原料来源容易、价廉、易于工业化、技术相对成熟。淀粉富有生物降解性，但热塑性差，具有结晶性，极性强，高亲水性。 　淀粉和聚合物的结合方式有以下两种。(1)共混；(2)共聚。另外，用天然淀粉作原料，用无毒、价格较低的甲基氧化吗啉作溶剂，可制备出完全生物降解性纤维素薄膜，其性能与合成的聚丙烯材料薄膜相当，而且避免了传统工艺使用毒性溶剂CS2对环境造成的污染。 2.微生物合成类 　　开发生物降解高分子材料的研究中，目前的一个热点是采用生物工程技术来合成生物降解高分子材料，以得到更廉价的可降解塑料产品，其主要成分是微生物聚酯。如运用遗传工程把白杨木的叶子干燥，磨碎成细粉末，然后萃取出叶绿体，就可从白杨木的叶绿体中得到聚羟基丁酸酯(PHB)的母粒料，从而获得PHB降解塑料。 　由微生物合成的PHB及其共聚物具有优良的物理性能，在环境中容易被生物分解。但推广应用的最大问题是价格昂贵，原因是共聚物是菌体内贮藏物质，培养和生产效率低，另外，提取、精制也比较复杂。 3.人工合成类 　　可降解化学合成高分子材料中有生物可分解高分子材料和光降解高分子材料。其中生物可分解高分子材料有聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇等水溶性高分子和聚己内酯(PCL)，但作为塑料它们的实用性差。目前达到商业性开发的有：聚乳酸(PLA)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，改性聚乙烯醇。聚乳酸是从碳水化合物发酵制取乳酸聚合而成。聚乳酸具有生物分解性和生物体适应性，强度高，但耐水性差，最初仅用作医疗用材料。聚己内酯具有良好的生物降解性，并可通过与其它单体共聚或与其它聚合物共混来改善它的机械性能、熔点和降解性。聚丁二酸酯是由丁二酸酯与乙二醇、丁二醇脱水缩聚产生的高分子量脂肪族聚酯及共聚物，熔点达90-120℃，相当于低密度聚乙烯，所以具有实用性。 10.3.4 生物降解材料存在的问题 　　生物降解塑料存在以下问题：(1)价格高，生物降解塑料的价格要高出普通塑料2-15倍，较难推广应用。(2)生物降解塑料的降解控制问题有待于解决，如作为包装材料要求有一定的使用期，而医用材料要求降解快。(3)生物降解性评价问题，我国目前还没有统一的国际、部标和行标，使得降解塑料课题的成果鉴定和技术转让缺乏必要的依据和准则。 10.4 生态建材 10.4.1 建材与环境 作为建筑材料而言，在生产、使用过程中，一方面消耗大量的能源，产生大量的粉尘和有害气体，污染大气和环境；另一方面，使用中会挥发出有害气体，长期居住，会对健康产生影响。 居室内污染物有化学物质、放射物质、细菌等生物性物质。对某些装修材料如花岗石衰变会产生氡气，具有致癌的危险