可降解塑料.ppt

可降解塑料 可降解塑料的定义 降解塑料是一类新型功能塑料 从世界范围来看其技术在不断发展 用途在不断开拓 定义 评价方法以及评价标准也均在不断规范和完善中 近年来 国内外都在努力寻找一个能被人类所接受的降解塑料的定义及其评价方法 美国材料试验协会 ASTM 的定义 可降解塑料是指能够在化学的 生物的和 或 机械力的作用下 聚合物主链以一定的速度发生断裂 导致塑料的破碎和分解的塑料 可降解塑料的分类 可降解塑料按照降解机理可大致分为 1 光降解塑料 2 生物降解塑料 3 光 生物降解塑料 光降解塑料 光降解塑料一般是指在太阳光的照射下 引起光化学反应而使大分子链断裂和分解的塑料 光降解塑料可分为了为合成型和添加型两类 合成型 通过共聚反应在塑料的高分子主链上引入羰基等感光基团而赋予其光降解特性的 并可以通过调节光敏基团的含量来控制光降解活性 如以一氧化碳或乙烯酮类为光敏单体与烯烃类单体共聚可合成含羰基结构的聚乙烯 PE 聚丙烯 PP 聚氯乙烯 PVC 等光降解聚合物添加型 在聚乙烯 聚苯乙烯等通用塑料中添加光敏性添加剂 由光敏剂吸收光能后产生自由基 促使高分子材料发生氧化作用后达到劣化 常用的光敏剂有过渡金属络合物 硬脂酸盐等 可控光降解塑料 可控光降解塑料是光降解塑料向深层发展的一种标准 它除具有光降解的必备特性外 还必须具有特定的光降解行为 研究发现可以通过调节光敏剂的添加量以及光敏剂与抗氧化剂的配比来实现薄膜的光降解可控性 生物降解塑料 生物可降解塑料是指可在细菌 霉菌 放线菌 藻类等自然界的微生物或生物体产生的酶的作用下可降解的塑料 其中完全可降解塑料在微生物的作用下 能完全分解为CO2和H2O 生物降解塑料的机理 塑料的降解过程包括有氧和无氧两种形式 有氧降解将大分子最终分解为水和CO2 无氧降解将大分子最终降解为甲烷 水和CO2 很多情况下 塑料的降解同时包含了这两种形式 大分子的生物降解过程需要多种生物的联合作用 大分子多聚物首先被分解为其单体 单体再被生物利用分解为更简单的化合物 最终生成二氧化碳和水 生物降解塑料的分类 生物降解塑料按其制备方法可分为天然高分子材料型 化学合成型 共混性高分子 添加型 材料型 细菌或转基因植物合成型等 天然高分子材料型 天然高分子型是利用淀粉 纤维素 甲壳质 蛋白质等天然高分子材料制备的生物降解材料 在这其中 淀粉塑料由于加工设备简单 价格低廉而特别引人注目 而淀粉填充型生物分解塑料是国内外研究最充分的生物分解塑料 淀粉基塑料 以淀粉为基质的降解塑料是降解塑料中很重要的一个部分 以天然淀粉为填充剂或以天然淀粉和其衍生物为共混体系组成的塑料都属于此类 主要可以分为全淀粉型和填充型两种 全淀粉热塑性塑料属于天然聚合物其淀粉含量在90 以上 添加的其他组分也是可降解的 其制造原理是使淀粉分子无序化 形成具有热塑性能的热塑性淀粉 填充型淀粉塑料根据与淀粉混合对象的不同 淀粉共混体系可分为两类 即淀粉与合成聚合物共混体系和淀粉与天然产物共混体系 淀粉与合成聚合物共混体系是1973年英国的G JL Griffin首次申请并获得淀粉填充型塑料的专利 这类共混体系研究得比较多的是淀粉 PE体系和淀粉 PVA体系 这类塑料的缺点是低劣的力学性能 高湿敏性和挤出时的高收缩性 淀粉与天然产物的共混体系是将淀粉与一些天然生物物质如纤维素 半纤维素 木质素 果胶 甲壳质 蛋白质等共混制成可降解塑料 这是一种全天然的生物材料 具有完全生物降解性和可再生性 它对环境的影响是良性的 由于淀粉基降解塑料所需要的原料淀粉是可再生资源 从成本上较其他生物降解塑料低 因此它具有大范围推广的可能 以此替代现有的民用塑料袋 快餐盒 一次性花盆等 但能否作到低廉的价格是其产业化的关键 化学合成型 分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯 目前具有代表性的产品有聚己内酯 PCL 聚丁二酸丁二醇酯 PBS 聚乳酸 PLA 以及最近国内研究最热的二氧化碳基生物降解塑料等 聚乳酸 聚乳酸 PLA 是近几年崛起的一种新型降解塑料 以玉米淀粉为主要原料 发酵制得乳酸 由于乳酸分子含有一个羟基 OH 和一个羧基 CH3COOH 因此可以通过缩聚反应生成低分子量的聚酯 再选择合适的化学方法合成高分子材料其强度 耐压性 缓冲性 耐药品性 防潮 耐油脂和密闭性都优于聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯等塑料 对人体无毒无害 被产业界认为是最有发展前途的新型环保包装材料 PLA在常温下性能稳定 温度若高于55 或在富氧及微生物的作用下会自动分解 因此废弃后能被自然界中微生物完全降解消纳 在土壤中最终生成二氧化碳和水 不会对环境造成污染 聚丁二酸丁二醇酯 PBS 聚丁二酸丁二醇酯 PBS 被认为是众多生物降解塑料中综合性能最佳的一种 PBS类聚酯力学性能可以满足通用塑料使用要求 而且其只在堆肥等接触微生物条件下才降解 在正常储存和使用过程中性能非常稳定 PBS加工性能非常好 可在通用加工设备上进行各类成型加工 是目前通用型降解塑料中加工性能最好的PBS系列聚酯具有出色的耐热性能 热变形温度可超过100 共混性高分子 添加型 材料型 添加型生物降解高分子材料是指在普通聚合物中添加易被细菌等微生物分解的物质而得到的高分子材料 细菌或转基因植物合成型 生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有机物作为食物源 通过生命活动合成的高分子化合物 或通过转基因植物合成高分子化合物 通过微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羟基脂肪酸酯 PHA 类为多 其中最常见的有聚3 羟基丁酸酯 PHB 聚羟基戊酸酯 PHV 及PHB和PHV的共聚物 PHBV 聚羟基脂肪酸酯 PHA PHA是许多微生物在碳源充足而氮源 氧气或磷源缺乏的条件下产生的储藏于细胞内的能量物质 它除了具有良好的生物相容性和生物可降解性之外 还具有较理想的塑料热加工性能 因此可以被加工成各种包装用材料 粘合材料 电子产品等PHA的生产成本高昂 其主要过程菌种培养 原料 操作方式 提取方法等 费用都比较贵 目前国外的相关研究较多的是利用转基因植物来实现PHA在植物中的合成以降低其生产成本 现在已在烟草 马铃薯 棉花 油菜 玉米 首楷等植物中实现了包括PHB PHBV以及中长链PHA等不同PHA的合成 光 生物降解塑料 光 生物双降解塑料具有光 生物的双重降解性 是当前世界降解塑料的主要