如何制造完全生物_ppt..ppt

如何制造完全生物可降解塑料 其种类有哪些 发展空间如何 小组成员 柳学民戴泽云黄柳媚危银 生物降解塑料分类 完全生物降解塑料 破坏性生物降解塑料 完全生物降解塑料 定义 完全生物降解塑料主要是由天然高分子 如淀粉 纤维素 甲壳质 或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得 如热塑性淀粉塑料 脂肪族聚酯 聚乳酸 淀粉 聚乙烯醇等均属这类塑料完全生物降解制品如刀叉 饭盒 杯子 塑料袋 碗 雨伞等等 如何制造完全生物可降解塑料 制造完全生物可降解塑料的方法 生物体产生的糖 乳酸 蛋白质 脂肪和纤维素等 都可做为生物降解塑料的原料 第一类 用植物作原料第二类 用微生物生产塑料 1 玉米胶质中有一种玉米朊 与一些脂肪酸结合能生产出一种新型塑料 2 有一种可生物降解泡沫塑料主要由天然的可循环物质制成 其中70 成分由粟米 大豆和蓖麻等多种油料提炼而成 两年内能自然降解 3 用小麦秆的纤维和麦粒中的淀粉制成的塑料可用于快餐盒 保温时间长 将木材中的木质素加工成一种明亮的褐色颗粒 就可以浇铸成任何形状的热塑料 可用于制作汽车装饰材料 枪托 家具 电器的外壳 圆珠笔杆等硬塑料制品 4 将黄麻主茎中的纤维素分离出来 经梳洗倒进一种结网装置中织成网 在覆以植物蜡和淀粉 可制成一种农用有机覆盖膜 用于种植草莓 西瓜和番茄等 其被生物降解后 可作为腐殖质进入土壤 1 利用微生物开发可生物降解塑料 在富含碳元素的情况下 有一种细菌能将过多的碳元素储存起来 并转化为细小的聚合物 PHB微粒 从这种细菌中分离出生产聚合物的基因 转移到棉花种子的细胞中 种植的这种棉花即可得到生产可降解塑料的PHB微粒 2 大肠杆菌可将淀粉和脂肪酸转化成一种新的聚合物 其分子结构排列整齐 制成塑料具有很好的延展性 3 一种新型转基因真菌 可利用粮食和其他可再生生物材料 生成可降解塑料 完全生物可降解塑料的种类 根据原料组成和制备方法 完全生物降解塑料可分为 1 微生物合成降解塑料2 化学合成降解塑料3 天然高分子共混降解塑料 微生物合成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 这种生物降解塑料以PHA类为多 PHA是由微生物通过各种炭源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚酯 其中最常见的有PHB PHV和PHBV PHB是一种具有良好生物降解性能的热塑性聚酯 它的许多物理性能和力学性能与PP接近 且具有生物降解性和相容性 在生物体内可完全降解成 羟基丁酸 二氧化碳和水 用这种生物塑料制成的材料可用于药物释放系统 植入体及可以在人体中分解而不产生有害物质的器件 化学合成法合成的生物降解塑料大多是在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 具有代表性的产品有PCL PBS和PLA等 PCL生物降解性优良 其生物降解速度仅次于PHB和纤维素 PCL熔点低63 难以加工 但与多种树脂能够良好地相容 通常 PCL与淀粉 纤维素或PE PP ABS等树脂共混使用 冀玲芳等将PCL与热塑性淀粉 PE进行共混 得到了加工性能 力学性能 生物降解性均非常优异的降解塑料 PBS具有良好的热稳定性和较高的分子量 将其与熔点较高的芳香族聚酯等共聚而制得比普通PBS熔点高 又能保留其原来生物降解性的共聚降解塑料 另外 加入己二酸 乙二醇等共聚组分 还可改善PBS的生物降解性 以PBS为基体材料制造出的各种高分子量聚酯产品主要是发泡材料 通常用于电子等的包装材料 PLA是一种无毒 无刺激性 强度高 加工性能优异的透明坚硬热塑性塑料 能用传统加工设备进行挤出 注塑 拉伸 纺丝 吹塑 其制品有农用地膜 一次性餐具 包装材料和纺织品等 此外 PLA还具有优良的生物相容性 其降解产物能参与人体代谢 可用作医用手术缝合线 注射用胶囊 骨科用固定材料 自然界的动植物体内存在着大量的多糖类物质 它们都是易被生物降解的天然高分子化合物 有可能用于制造生物降解塑料 天然高分子共混降解塑料的主要原料是淀粉 纤维素 甲壳素和蛋白质等 包括 1 甲壳素塑料 2 蛋白质塑料 3 淀粉和纤维素塑料 甲壳素塑料 与淀粉 纤维素等植物原料不同 甲壳素来自虾和蟹等节足动物 世界上每年海洋产甲壳量达10亿吨 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 壳聚糖可以和其他高分子材料共混制成生物降解材料 例如 将壳聚糖的醋酸水溶液 聚乙烯醇水溶液 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生物降解塑料膜 蛋白质塑料 在天然高分子中 蛋白质是被工业开发应用较少的一类 实际上蛋白质也是制备降解塑料的优良原料 通过对蛋白质进行改性 可获得性能优良的蛋白质塑料 用乙二醇 甘油等作为增塑剂 可改进大豆蛋白塑料的加工性能及力学性能 在水介质中对大豆蛋白质进行pH值调节 交联等可提高大豆蛋白质塑料的耐水性 将大豆蛋白质提取物与改性天然高分子进行共混 是提高大豆蛋白质塑料性能的另一种途径 Otaigbe等研究了大豆蛋白 聚磷酸盐复合材料的强度及耐水性 结果表明 在大豆蛋白中添加20 的聚磷酸盐 可将降塑料的弯曲模量从1 7GPa提高到2 1GPa 而吸水率则稳定在57 左右 淀粉和纤维素塑料 淀粉和纤维素是降解塑料的主要原料 淀粉基塑料是指其组成中含有淀粉或其衍生物的塑料 可分为淀粉填充型塑料和全淀粉塑料 其中全淀粉塑料中的淀粉含量在90 以上且其他组分也是能完全降解的 属于完全生物降解塑料 其成型加工可沿用传统的塑料加工设备 如挤出 流延 注塑 压片和吸塑等 产品主要有挤出成型片材 吹塑薄膜 流延薄膜 注塑制品 中空容器 玩具等 淀粉也可与其他可降解树PLA PCL PVA PHBV等进行共混 目的是降低可降解树脂的成本 与淀粉塑料相似 纤维素塑料也是由植物纤维素或其衍生物与PLA PHB和PHBV等共混制得的 与单独合成的生物降解塑料相比 纤维素塑料具有较快的降解速度和较好的力学性能 纤维素还可与淀粉 壳聚糖 蛋白质等天然高分子混合后加热或溶解在同一溶液中 制备出具有生物降解性的薄膜 完全生物可降解塑料发展空间 随着21世纪科学技术的迅猛发展 越来越多的环境问题摆在了我们的面前 为解决这些环境污染带来的危害 科学家想尽一切办法 为了从源头控制污染 一些新型的生物可降解高分子材料的发明 带来了一些新的思路 生物降解高分子材料由于其自身可完全降解 在环境保护方面具有十分广阔的前景 是材料发展的必然方向 特别是以天然植物为原料的生物降解材料 对解决能源 环境等各方面问题都具有不可替代的作用 另外 生物降解高分子材料对人体医疗更具有不可忽视的作用 该方面技术的发展将会给很多的患者带来福音 在包装 餐饮业的应用 据有关部门预测 我国食品包装如餐饮业 超市 蔬菜基地等 工业品包装业如家电 仪器仪表 医疗卫生等 在21世纪塑料包装高分子材料需求量将达到500万吨 按其中30 难以收集计算 则废弃物将达150万吨 如果将这些不可降解塑料由可降解高分子材料代替 可为生物降解高分子材料在包装领域开辟很大的市场 另外 庞大的一次性餐饮具的市场需求也给生物降解高分子材料带来巨大的市场空间 如在2000年我国餐盒的使用量约150亿只 方便面碗也在150亿只以上 还有一次性杯 碗 盘 碟等 特别是国家经贸委下达禁止生产 销售 使用一次性发泡塑料餐具后 降解高分子材料的市场空间显得 优为广阔 过去使用较多的就是现有包装材料 聚乙烯 聚丙烯 中加入淀粉等生物降解剂使其容易降解 现阶段国家强制使用的塑料袋一次性餐具就是依靠改性过的的塑料加工而成 其应用前景十分广阔 在农业中的应用 生物降解高分子材料的第二大应用领域就是在农业上 普通农用薄膜难回收 在自然环境中不易降解 不仅污染环境 而且残弃的塑料膜在土壤中逐步积累 会使土壤透气性降低 阻碍农作物根系发育和对水分 养分的吸收 还会导致农作物减产 生物降解高分子材料可在适当的条件下经有机降解过程成为混合肥料 或与有机废物混合堆肥 特别是用甲壳素 壳聚糖制备的生物降解高分子材料或含有甲壳素 壳聚糖的生物降解高分子材料 其降解产物不但有利于植物生长 还可改良土壤环境 在医药领域中的应用 生物降解高分子材料在医药领域上的一重要应用是药物控制释放 在药物控制释放体系中 药物载体一般是由高分子材料来充当的 它们可分别用在不同的控制释放体系中 如凝胶控制释放 微球和微胶囊控制释放 体内埋置控制释放 靶向控制释放等等 由于这些聚合物具有被人体吸收代谢的功能 与不可降解的药物载体聚合物相比 具有缓释速率对药物性质的依赖性小 更适应不稳定药物的释放要求及释放速率更为稳定等优点 同时在医药领域的应用还体现在一些人造的器官皮肤等材料 这些都节省了患者的很多费用 功能和人体自身的器官都能够比较好的融合运作在一起 现就人造皮肤进行具体的说明 人造皮肤的主要组成是甲壳素 甲壳素是从海洋甲壳类动物中提取的动物性纤维 是纯天然活性物质 无毒副作用 对人体有良好的亲和性 可螯合重金属 被广泛应用于各行业 利用甲壳胺的天然活性 用它作原料制成的人工皮肤 在临床使用中反应很好 生物降解塑料发展面临的问题和困难 目前尽管有关降解塑料的研究和报道较多 但许多具体问题不能解决 推广异常困难 前景不容乐观 原因 1可降解塑料袋承重能力低 不能满足顾客多装东西和反复使用的要求 2可降解塑料袋色泽暗淡发黄 透明度低 给人一种不够清洁和难看之感 用起来不放心 3价格偏高 由于商家是免费赠送 所以成本难以接受 又如 为解决EPS快餐饭盒对环境的污染问题 试图用纸饭盒或可降解塑料饭盒代替 但是由于存在下述原因 极难推广 1 EPS强度高 质轻 保温性好 2 纸饭盒价格是EPS的1 5 2