可降解塑料课件

1、Transitional Page第1页/共21页Transitional Page第1页/共21页完全生物降解塑料 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。 第2页/共21页完全生物降解塑料 完全生物降解塑料主要是由天然聚乳酸结构 单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合,就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸. 第3页/共21页聚乳酸结构 单个的乳酸分子

2、中有一个羟基和一个羧基聚乳酸的降解机理从化学结构角度看,高分子材料的降解主要有3种方式:(1) 主链降解生成低聚体和单体; (2)侧链水解生成可溶性的主链高分子;(3) 交链点裂解生成可溶性的线性高分子。聚乳酸的降解, 一般认为主要方式为本体降解, 即以第1种方式降解。第4页/共21页聚乳酸的降解机理从化学结构角度看,高分子材料的降解主要有3种聚乳酸的优点（1）聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不

3、污染环境 。第5页/共21页聚乳酸的优点（1）聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，（2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。第6页/共21页（2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加（3）相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。第7页/共21页（3）相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，（4）聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透气性、透氧性及

4、透二氧二碳性，并且聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。（5）当焚化聚乳酸（PLA）时，其燃烧热值与焚化纸类相同，是焚化传统塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸绝对不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体。 第8页/共21页（4）聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透气性、透氧性及透二氧二 影响因素 分子结构的影响 分子结构是影响聚乳酸类材料特性的一个重要因素。本身有部分酸性成份的聚合物比放在酸性环境中的聚合物的降解速率要快，这说明聚合物本身的结构比降解的自然环境更重要。第9页/共21页 影响因素 分子结构的影响第9页/共21页结晶度的影响 在结晶区域分子结构排列紧密，酶分子很难进入到聚乳

5、酸分子内部，因此降解速度很慢。但也有人认为结晶度的增加是由于无定型区的水解使得剩余样品中结晶相的比例增加的原因。无定型领域降解速度快，生成的短链产物迅速增加， 分子链重排也可能导致结晶度增加。第10页/共21页结晶度的影响第10页/共21页分子量的影响 对于不同分子量的聚合物,在相同降解时间和相同降解环境下,分子量较高的降解相对较慢, 分子量低的降解相对较快。第11页/共21页分子量的影响第11页/共21页pH的影响 聚乳酸类聚合物的化学降解是在酸性条件下，由于氢离子的作用是酯键断开引起的，因此溶液的pH是影响聚乳酸及其共聚物降解的又一因素。 在碱液中的降解速率最快，是因为聚乳酸水解生成羧酸产

6、物与碱中和，促进了水解反应向正反应方向进行。聚乳酸在磷酸缓冲液中的降解， 虽然生成羧基使溶液酸性增加，但是由于磷酸缓冲液可以保持溶液的pH在一个恒定的范围内,因此降解较慢。而在去离子水中， 由于聚乳酸水解产生的羧基可以催化和加速酯键的水解，所以聚乳酸在去离子水中的降解比在磷酸缓冲液中快。第12页/共21页pH的影响第12页/共21页聚乳酸的生产第13页/共21页聚乳酸的生产第13页/共21页（1）直接缩聚法，在真空下使用溶剂使脱水缩聚。日本在这方面做了大量的研究，但最终没有成功实现产业化。第14页/共21页（1）直接缩聚法，在真空下使用溶剂使脱水缩聚。日本在这方面做（2）二步法，使乳酸生成环状

7、二聚体丙交酯，在开环缩聚成聚乳酸。这一技术较为成熟，美国NatureWorks公司生产聚乳酸工艺的工艺即为该工艺。中国的海正与中科院共同研制的聚乳酸生产技术也与此相似，主要过程是原料经微生物发酵制得乳酸后，再经过精制、脱水低聚、高温裂解，最后聚合成聚乳酸。第15页/共21页（2）二步法，使乳酸生成环状二聚体丙交酯，在开环缩聚成聚乳酸聚乳酸的应用第16页/共21页聚乳酸的应用第16页/共21页包装领域 聚乳酸的无害特性使其能在包装领域具有广泛的应用前景，主要可用作包装带、包装用膜、农用薄膜、餐具、食品包装等。聚乳酸材料具有光洁的表面和高透明度以及良好的阻隔性能，在某些应用领域可以同聚苯乙烯和PE

8、T竞争（如糖果包装）。 第17页/共21页包装领域 聚乳酸的无害特性使其能在包装领域具有生物医学 目前的医用高分子材料使用过程中多少有些副作用，而聚乳酸基于其优越的生物相容性及其良好的物理性能，在医学领域可用于组织固定(如骨螺丝钉,固定板和栓)、药物传送(如扩散控制)、伤口包扎(如人造皮肤)以及伤口闭合(如应用缝合线、外科用品)等众多用途。第18页/共21页生物医学 目前的医用高分子材料使用过程纺织领域 聚乳酸可用纺粘法或熔喷法直接制成非织造布,也可先纺制成短纤维，再经干法或湿法成网制得非织造布。聚乳酸非织造布可用于农业、园艺方面,如除草用布等；在医疗卫生方面可用作手术衣、口罩等；在生活用品方面,可用作衣料、地毯等。 第19页/共21页纺织领域 聚乳酸可用纺粘法或熔喷法直接限制因素 虽然聚乳酸材料具有独特的有优越性能，市场前景十分看好，但高额的生产成本阻碍了其在实际应用中的快速发展。今后的研究工作可以从以下几方面展开：简化和缩短工艺流程