功能高分子材料 教学课件 ppt 作者 焦剑、姚军燕 主编 第6章 环境降解高分子材料.pptx

第六章环境降解高分子材料

环境降解高分子材料_概述

·6.1概述

●塑料应用中存在的问题：

·一是它的来源，绝大部分的塑料原料来源于石油化工，

而石油是一种不可再生的资源；

●二是它在自然环境中很难分解，大量的废弃物成为了

环境污染的重要原因，也就是人们目前所称的“白色

污染”。

●因此寻找一种可再生的塑料资源，进而解决其造成的

环境污染问题，成为塑料工业发展中的主要问题之一。

·途径：一、发展可循环利用的材料

●

二、发展可环境降解的材料

环境降解高分子材料_概述

·高分子的降解途径：

·高分子材料在许多条件下均可发生降解反应，如在热

的作用下发生热降解；在机械力作用下发生机械降解，

在氧的作用下发生氧化降解，在化学试剂作用下发生

化学降解，在光、生物作用下发生光降解、生物降解

等

·但目前大量使用的塑料材料如聚乙烯、聚丙烯等在自

然环境中是难于降解的，因此需对之进行改性或发展

新型的高分子材料。

·降解塑料的发展：光降解塑料

填充型的降解塑料

●

●全降解型塑料

环境降解高分子材料_概述

·目前开发的降解塑料的种类：

·(1)光降解塑料

·光降解塑料主要有两类，一类是引入光增感基团(合

成型),如乙烯/一氧化碳的共聚物、乙烯基酮和乙

烯基单体的共聚物等；另一类是添加有光增感作用的

化学助剂的(添加型),所用的添加剂可以为一些光

敏剂(如芳香胺、芳香酮等),过渡金属化合物(如

金属盐、有机金属化合物、硬脂酸铁盐、羧酸盐等),

多芳香族碳氢化合物。

环境降解高分子材料_概述

·(2)生物降解塑料

●不完全生物降解塑料：主要是一些可完全生物降解的组分与普通

高分子材料的共混物，如淀粉与聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚

苯乙烯的共混物，合成脂肪族聚酯(PCL)与通用聚烯烃的共混

物，天然矿物质与PCL、聚烯烃的共混物等。

·完全生物降解塑料：主要有三大类，第一类的微生物合成的高分

子聚合物，如脂肪族聚酯(聚ε-己内酯、聚二元酸二元醇酯等),

聚乳酸以及一些其它的微生物合成聚合物；第二类是化学合成高

分子聚合物，如聚乙二醇、脂肪族聚酯、聚乙烯醇及其衍生物、

聚氨酯及其改性产物等；第三类是天然高分子聚合物及其衍生物，

如纤维素及其衍生物、甲壳素、脱乙酰基壳聚糖几丁糖、甲壳质、

热塑性淀粉、葡聚糖、聚糖等。

环境降解高分子材料_概述

·(3)光-生物双降解塑料

·主要有光敏剂、生物降解剂与聚苯乙烯、聚丙烯的共混物，及光

敏剂、改性淀粉与聚苯乙烯、聚丙烯的共混物

·(4)化学降解塑料

●有氧化降解塑料和水降解塑料(可溶性降解塑料),如PVA与不

同单体的共聚物、丙烯酸类共聚物等。

●环境降解塑料目前存在的问题：

·一是在其降解性能的评价标准和方法上尚无统一和完整的定义；

·二是降解塑料的性能还不尽如人意，如国内外公布的各种降解塑

料的力学性能一般，如其耐水性差，湿强度不高，耐热性差，不

能与现有的普通产品相比；

·另外其昂贵的价格也是其应用时难以突破的瓶颈，如与现有塑料

相比，其价格普遍高出15%以上，有的甚至要高出4～10倍。

环境降解高分子材料_光降解高分子材料

·6.2.1光降解机理

·大多数高分子受到300nm以下的短波长光的照射时，可显示

出光降解性，但在300nm以上的近紫外光到可见光范围内光

降解却很少发生。因此高分子材料中的各种吸光性添加剂和

杂质对光的吸收在光降解过程中占有重要地位，特别是加入

的染料和颜料，也就是说在光降解高分子材料中应引入发色

基团。

·光降解反应：指在光作用下聚合物链发生断裂，分子量降低

的光化学过程。光降解反应的存在使高分子材料老化、机械

性能变坏，从而失去使用价值。

·光降解过程主要有三种形式，即无氧光降解过程，有氧的光

降解过程以及有光敏剂参与的光降解过程。

环境降解高分子材料_光降解高分子材料

●无氧光降解：发生在聚合物分子中含有发色团时，或含有光

敏性杂质时。一般认为与聚合物中羰基吸收光能后发生一系

列能量转移和化学反应导致聚合物链断裂有关。如羰基吸收

光后诱发NorrishI型和NorrishⅡ型的断键过