光降解塑料
光降解塑料袋和生物降解塑料袋的区别是什么？—蓝晶微生物
光降解塑料袋和生物降解塑料袋的区别是什么？—蓝晶微生物随着环境问题的日益凸显，人们对于塑料污染的关注也越来越高涨。
为了应对塑料污染问题，科学家们提出了一些新型的塑料袋替代品，其中包括光降解塑料袋和生物降解塑料袋。
虽然两者都是为了减少塑料污染，但是它们的原理和特点却存在一些明显的区别。
接下来蓝晶微生物的小编在本文中将介绍光降解塑料袋和生物降解塑料袋的区别是什么，希望对大家有所帮助。
光降解塑料袋是利用光线作为引发剂，通过紫外光、红外线或可见光照射，使塑料分子发生断裂，从而实现降解的过程。
这种塑料袋通常是由传统的塑料材料与光敏剂混合而成。
在太阳等外界光线作用下，光敏剂在塑料表面发生反应，导致塑料分子链的断裂和分解。
相比传统塑料袋，光降解塑料袋能更快地分解为微小的碎片，并最终转化为无害的化合物。
而生物降解塑料袋则是利用微生物酶的作用来实现降解。
这种塑料袋通常使用可生物降解的聚合物或添加剂制成，它们在遇到环境中的湿度、温度和微生物等条件时才开始分解。
一般情况下，微生物通过吞噬塑料表面的可生物降解聚合物，产生酶来催化降解过程。
与传统塑料袋相比，生物降解塑料袋能在土壤或堆肥等特定环境中被微生物迅速降解，减少对环境的污染。
从降解过程来看，光降解塑料袋主要依赖于光的作用，可以在各种环境中降解，而不受特定环境的限制。
而生物降解塑料袋则需要特定的生物环境和合适的温度、湿度等条件才能进行降解。
这也意味着如果生物降解塑料袋被丢弃在不适宜的环境中，它们可能不会被降解，同样会对环境造成污染。
此外，在使用过程中，光降解塑料袋具有更高的耐热性和耐用性，可以重复使用多次。
而生物降解塑料袋则一般用于一次性的包装或袋子，因为它们在分解过程中会失去原有的物理性能。
同时，生物降解塑料袋的生产成本相对较高，不太适合大规模生产和使用。
综上所述，光降解塑料袋和生物降解塑料袋虽然都是为了减少塑料污染，但它们的原理、分解过程和使用特点存在明显的区别。
光催化降解塑料的基本原理
光催化降解塑料的基本原理主要包括两个主要方面。
首先，让我们了解下什么是光催化。
在光催化过程中，半导体材料吸收光能，激发产生电子-空穴对，这些电子-空穴对通过界面复合或迁移到表面氧化降解有机污染物。
当用到降解塑料时，如聚乙烯、聚丙烯等，这些塑料在紫外光的照射下，会发生降解反应，生成小分子如二氧化碳、水等，同时会有一定量的能量会转化成热能。
这一过程主要是靠催化剂的光生载流子进行的。
其中，催化剂通常为半导体的纳米级光敏剂，这种光敏剂不仅可以吸收光能，还能促使塑料发生降解。
这个过程可以类比为光合作用，但是需要注意，这一过程并不能将塑料完全矿化，因此产生的气体和残留物可能会对环境造成影响。
其次，降解的塑料经过光照处理后，会出现各种不同的小分子物质，如：甲醛、乙醛、丙酮和呋喃等小分子物质的出现是因为这些大分子物质在受到光的照射后会发生分解反应。
在光照作用下，塑料内部产生大量的活性自由基，这些自由基会将塑料分子中的化学键断裂，从而使原本连接在一起的塑料分子变成单个的分子或者小片段。
之后这些游离出来的单体或者小片段重新进行聚合，就形成了新的聚合物。
但是，新聚合的聚合物是无毒的，是可以被生物所分解的。
这个过程对于环境保护有重要意义。
综上所述，光催化降解塑料能够实现塑料的有效降解，而且生成的小分子物质也容易分解为无毒物质。
这对于保护环境，特别是解决白色污染问题具有重要的实际意义。
但同时需要注意到，目前这一过程还在研究中，存在一些技术难题尚未解决，如催化剂的选择、制备成本等问题，需要进一步的研究和开发。
光降解塑料种类
光降解塑料种类
光降解塑料是一类可以在光照条件下分解的塑料。
这种塑料通常包含了一些光敏剂，如某些化学添加剂，它们能吸收光能并引发塑料分子链的断裂，从而导致塑料的降解。
根据不同的化学结构和生产工艺，光降解塑料可以分为以下类型。
1.共聚型光降解塑料：这类塑料是通过将一些光敏性单体与传统的塑料单体如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等共聚在一起制成的。
由于聚合物链上含有羰基等发色团和弱键，它们易于在光的作用下发生降解。
2.添加型光降解塑料：这种塑料是在传统的塑料基材中添加了一些光敏剂，如二苯甲酮、对苯醌等。
这些光敏剂能吸收波长大约为300纳米的紫外光，通过光引发自由基氧化反应，使聚合物分子量下降。
3.复合型光降解塑料：这类塑料是上述两种类型的复合，既包含共聚型的光敏性单体，也添加了光敏剂。
4.全生物降解光降解塑料：这种塑料不仅能在光的作用下分解，还能在自然环境中由微生物进一步分解成水和二氧化碳。
这类塑料是朝着环保目标发展的一种新型光降解塑料。
然而，光降解塑料的降解过程受到环境条件的影响较大，如温度、湿度、光照强度等，这使得它们的降解速度和可靠
性在不同环境中有所差异。
此外，即使光降解塑料能够在自然环境中分解，但若未能在阳光下充分降解就进入垃圾处理系统，也可能会对环境造成二次污染。
因此，在使用光降解塑料时，需要考虑其整个生命周期对环境的影响。
塑料的光老化
塑料的光老化Weathering Process of Plastics本文介绍了塑料老化的原因以及老化试验的相关知识，能帮助读者较深入的理解为什么集装袋在光照环境下很容易发生袋体破损。
1、太阳光的紫外光谱由于太阳辐射至地球大气外层的阳光是一个连续的能量光谱，其波长范围为0.7nm至约3000nm。
穿过大气层后，部分长波辐射被水蒸汽和二氧化碳吸收。
最后，只有红外辐射的短波部分达到地区表面。
波长小于175nm的短波紫外辐射被高于地球表面100公里的大气层中的氧所吸收，而175nm－290nm的辐射则为同温层臭氧所吸收。
臭氧层的最低平均纬度为海拔15公里，在海拔25－30公里外密度最大。
被臭氧层吸收后所剩余的太阳光中的紫外部分，即波长为290－400nm的辐射，可引发户外塑料的降解。
除了考虑臭氧层吸收后还剩余的部分紫外线辐射外，大气中的空气分子和气溶胶粒子（水、液滴、尘埃）对日光的散射作用也是不能忽视的。
因此，引起塑料老化的辐射，即达到地球表面的辐射，应包括直接的阳光（太阳辐射）和散射光（空间辐射）两部分。
研究发现，尽管在阴天，太阳的直接辐射由于被云层吸收而减少，但总辐射中的紫外部分则有可能由于易于达到地球表面的短波长散射的增加而增加。
这个问题近来已引起了人们的注意。
业已发现，从积聚云侧面的散射可使太阳总辐射增高20％，此值高于中午太阳的最大直接辐射。
按一级近似，总辐射的强度及光谱分布是太阳位置的函数，当然，是随每天的时刻及季节而变化的。
实际上，太阳的位置决定了光必须穿过空气层的厚度，因而也决定了光被吸收的情况。
表1所示说明了垂直入射光的整体辐射强度。
可以看出，引起高聚物降解的辐射能量仅为总辐射的6％。
表1 垂直入射光的整体辐射强度如上面所提及的，波长175－290nm间的紫外辐射能为大气臭氧层所吸收。
因臭氧层随季节及地区而异，所以短波被吸收的量，短波辐射的强度，于地理位置及季节非常有关。
计算所得的波长297.5nm 的辐射强度随纬度及季节的变化如图1所示，该计算是根据当天太阳所处最高位置对垂直于直接辐射方向的平面进行的。
光降解型塑料
光降解塑料开发现状
表2 为国外已经实现工业化的 添加型光降解塑料产品。
添加型光降解塑料的缺点是:这 些低分子物质由于扩散会从聚 合物表面析出，并有向与聚合 物接触的物质迁移的倾向，会 降低分解效果。若添加剂对人 体有害，则不适于包装食品或 制造容器。
光降解塑料的应用
降解塑料是为环境保护而发展起 来的新兴材料，它主要用于代替 不易降解的传统塑料，消除白色 污染源，可广泛应用于大量使用 的一次性包装制品、卫生用品、 农用制品，如购物袋、垃 圾袋、餐具、尿布、农用地膜等。
光降解影响因素
三、影响塑料光降解的主要因素包括： 1．塑料分子结构 光降解塑料的分子结构是光降解的主要影响因素。塑料分子若含有下列基团： C=O， —N=N—NH → ， —NH—NH—， —S—， —O—， —CH2N=N—， —CH2—CH2— 容易发生光降解反应。 2．光敏剂 添加光敏剂可促进光降解。光敏剂在初期能延续其光化学反应。经诱导期后， 被光激发可以将其激发态能量转移给聚合物(塑料)，加速其光化学反应，使 塑料发生降解和氧化。 常用的光敏剂有乙酰丙酮金属化合物、二硫代氨基甲酸金属化合物、二茂铁、 硬脂酸盐和肪盐等。
羰基
羰基 （tāng jī）(carbonyl group) 是由碳和氧两种原子通过双键连接而成 的有机官能团（C=O)。是醛，酮，羧酸，羧酸衍生物等官能团的组成部 分。
羰基化合物
有机化学中，羰基化合物指的是一类含有羰基的化合物。
性质
物理性质：具有强红外吸收。 化学性质：由于氧的强吸电子性，碳原子上易发生亲核加成反应。其它常 见化学反应包括：亲核还原反应，羟醛缩合反应。
光降解型塑料开发现状
最近，美国和加拿大合作开发的Ecolyte 是丙烯、氯乙烯、苯乙 烯和乙烯基酮的共聚物，据称不仅可以使PP、PVC等塑料具有 光降解性，并且可以通过调节乙烯基酮的含量来控制光降解的 时间。
新型塑料分类
新型塑料分类光降解型塑料是指在紫外线的影响下聚合物链有次序地进行分解的材料。
大多数聚合物并不吸收285NM以上波长的光能，但是，如果在聚合物中加入光敏感基团或添加具有光敏感作用的化学助剂，可加速光氧化反映的过程，使之快速发生降解。
根据光降解聚合物分子设计原理及制造方法，可分为合成型光降解塑料和添加型光降解塑料。
生物降解型塑料从生物降解过程看分为完全生物降解性和生物崩坏性塑料两大类；从制备方法考虑又可分为生物发酵合成、化学合成、利用动植物天然高分子或矿物质等四种。
生物崩坏性塑料是属于不完全生物降解塑料，是在烯烃通用塑料中混入生物降解性物质，使材料丧失力学性能与形状，而通过堆肥化产生与生物降解性能同样的效果，因这类塑料成本低，国内外已经采用这种方法。
生物降解型塑料的发展方向是A、利用纤维素、淀粉、甲壳质等高分子材料制取生物降解塑料，进一步开发改良天然高分子的功能与技术。
B、利用高分子设计、精细合成技术合成生物降解塑料。
通过对具有生物降解性的合成高分子生物降解机理的解析，制取生物降解塑料；同时对这类高分子与现有通用聚合物、天然高分子、微生物类聚合物等的镶段共聚进行研究开发；C、提高生物降解塑料的生物降解性能和降低其成本，并扩宽应用。
D、降解速度的控制研究。
总之，随着社会的需要，生物降解塑料会越来越受到重视，成为今后一个时期的重大研究课题。
光、氧化/生物全面降解性塑料是结合光降解、氧化降解与生物降解等多方面降解作用，以达到完全降解的作用，它是当前世界降解塑料的主要研究开发方向之一。
这种塑料在美国的研究已有了较好的成绩，在我国仍然还是一项较为困难的研究课题之一。
热塑性淀粉树脂降解塑料将淀粉分子变构而无序化，形成具有热塑性的淀粉树脂，再加入极少量的增塑剂等助剂，就是所谓的全淀粉塑料。
其中淀粉含量在90%以上，而加入的少量其他物质也是无毒且可以完全降解的，所以全淀粉是真正的完全降解塑料。
几乎所有的塑料加工方法均可应用于加工全淀粉塑料。
塑料降解原理
塑料降解原理
塑料降解是指塑料经过一定条件下，通过物理、化学或生物作用而分解成较小的分子或化合物的过程。
以下是几种常见的塑料降解原理：
1. 光降解：部分塑料具有吸收紫外线的特性，当塑料暴露在紫外线下，光能会分解塑料链，使其变得脆弱，并最终降解为小分子。
2. 热降解：在高温环境下，塑料的分子链会被热能打破，导致塑料的物理性质变化，并最终分解为低分子量的物质。
3. 化学降解：通过添加一些特定的化学物质，如氧化剂、酶或催化剂，可以加速塑料的化学反应速率，促使其分解为更小的化合物。
4. 生物降解：某些微生物或真菌能够分泌酶，通过分解塑料的分子链来降解塑料。
这些微生物能够将塑料作为碳源进行生长和繁殖。
需要注意的是，塑料的降解过程是一个相对较慢的过程，并且不同类型的塑料降解速度和方式可能会有所不同。
同时，塑料降解产生的物质可能对环境有一定的影响，因此在处理塑料垃圾和选择降解方式时需要谨慎考虑其环境影响。
光降解标准
光降解标准
光降解塑料的标准主要包括以下几个方面：
1. 材料的分类、物理性质、机械性能、热性能、降解性能等。
2. 在标准中，规定了塑料物质在实验条件下的可降解时间，一般不超过2年。
具体来说，在光照条件下，可降解时间应该在1200-1800个小时之间，且在环境中完全降解后，不留下有害物质。
3. 光降解塑料必须使用环保的材料，不得使用对人体和环境有害的化学物质。
4. 光降解塑料应具有优良的降解性能，可以在一定时间内降解成低分子物质，减少对环境造成的影响。
5. 光降解塑料的机械性能应符合相关标准，不能因为材料的改变而影响其使用寿命和承载能力。
总之，光降解塑料标准是在保障降解性能的基础上，要求塑料袋的各方面指标都能达到合格的标准。
此外，还有针对光降解塑料袋的定义和技术要求等标准。
更多详情可查阅国家发布的相关文件或咨询环保专家。
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光降解塑料
浅谈光降解塑料
姓名：学号：
摘要：随着石油化学工业的发展,塑料在六十年代实现大规模的生产。
目前,由于塑料在各行各业和人们生活领域中的广泛应用,特别是一次性使用的塑料制品如食品包装袋、饮料瓶、农用薄膜等的广泛使用,使大量的固体废弃物残留在公共场所、海洋和耕地的土层中,而这些废弃塑料又是耐酸耐碱耐腐蚀的,不易分解腐烂,因而造成了世界性的环境污染。
自七十年代以来,许多国家开始研制可降解塑料。
其中光降解塑料是指在生产过程中加入光敏剂，使其稳定性下降，在日照下就可以降解的塑料。
尽管我国在设计光降解塑料方面已经取得了显著地成功，但是仍存在许多问题有待解决。
关键词：光敏剂、可降解、塑料
引言：随着经济的发展，人口的增加，人们的生活水平提高，城市化进程加快，各种废弃物越来越多。
这些废弃物由于没有得到回收利用，造成了环境的污染，资源的浪费，尤其是塑料废弃物造成的“白色污染”。
由于聚乙烯、聚氯乙烯塑料薄膜在自然界中难以分解，可在土壤中存在400年之久，破坏了土壤的理化性能，阻碍了肥料的均匀分布，影响了禾苗根系生长，使农作物大幅减产。
如果每亩地有3.9kg 残膜，将减产玉米11%—23%，土豆5.5%—9.0%，蔬菜14.6%—59.2%。
此外，废弃塑料如果被动物误食会造成动物死亡，据估计每年大约有200万只海鸟和10万只海洋动物因误食塑料而丧生。
废弃塑料焚烧会排出二恶英，有时还可能产生氯化氢、氰化氢、光气等有害气体，会引起肺泡和粘膜损伤、支气管及肺组织炎症、慢性纤维化，加重哮喘，甚至导致肺心病等。
因此生产一种可降解的塑料代替传统塑料势在必行。
早在上世纪七十年代，国外就开始研究降解性塑料,并且已经用于包装、医疗、农业等多个行业。
美国、日本、德国等发达国家已先后制定了限用或禁用非降解塑料的法规。
我国从七十年代中期才开始研究可光降解塑料，目前我国的光降解塑料主要用于农业和包装业等。
设计光降解塑料在保护环境，减少“白色污染”方面有重大意义。
光降解塑料在阳光下即可发生降解，不需要填埋或焚烧，既不会污染土壤，损害土壤机理，又不会产生有毒有害气体，造成多重污染。
此外光降解塑料生产工艺简单，在石油资源短缺的今天也是可持续发展的重要组成。
设计光降解塑料的原理：光讲解是指在日光的照射下，光讲解塑料吸收紫外线辐射后发生光引发作用，使键能减弱、长键分裂成较低分子量的碎片，聚合物完整性遭到破坏，物理性能下降。
碎片在自然界中继续氧化，发生自由基断裂反应，降解为低分子量化合物，最后彻底氧化为2CO 和O H 2，这个降解过程为光降解和自由基断链氧化反应结合的Norrish 反应。
如下为Norrish Ⅰ型光化学裂解过程：
要使塑料能发生光降解反应，必须具有
C=O,-N=N-NH-,-NH-NH-,-
-O
-S,-
N
CH
CH2
-N
CH
-
-
=
-
-
2,等基团。
光降解塑料的分子结构是光降解的主要影2
响因素。
添加光敏剂可以促进光降解。
大多数聚合物并不吸收285NM以上波长的光能，但是，如果在聚合物中加入光敏感基团或添加具有光敏感作用的化学助剂，可加速光化学反映的过程，使之快速发生降解。
常用的光敏剂有芳香酮、芳香胺、乙酰丙酮金属化合物、2-羟基-4甲基苯乙酮肟铁、硬脂酸、而硫代氨基甲酸金属化合物、二茂铁等。
根据光降解聚合物分子设计原理及制造方法，可分为合成型光降解塑料和添加型光降解塑料。
共聚型光降解塑料由美国杜邦公司发明，由聚乙烯（PE）与一氧化碳共聚即E—CO共聚物，或由聚乙烯与乙烯基铜共聚即GUILLET共聚物，其目的是使PE带有羰基，以增强PE塑料的降解性。
改变PE中羰基的含量，可控制此塑料的降解期在60-600天左右。
后来，又发展了聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯和聚酰胺（PA）等含羰基共聚物。
光降解塑料在日本已实现工业化或半工业化,并用于农膜、发泡托盘、瓶子、包装材料等。
其中热塑性1 ,2 - 聚丁二烯作为农用复合膜已开始应用。
在西方国家的一些发达国家，PE 光降解膜已经用做地膜、食品袋和垃圾袋，PP降解膜也用在食品包装和香烟生产中。
下图为国外已经实现工业化的共聚型光降解塑料产品：
添加型光降解塑料即在聚合物中添加少量的光引发剂和其他助剂，有这些物质吸收光能后产生自由基，或者将激发态能量传递给塑料聚合物使产生自由
基，然后促进高分子材料发生氧化反应，达到劣化的目的。
常用的添加剂有羰基甲基酮类、金属化合物、含有芳烃环结构的物质、过氧化物、卤化物、颜料等。
下图为国外已经实现工业化的添加型光降解塑料产品：
可控光降解塑料可以说是光降解塑料向深层发展的一种标准。
它除了具有光降解的必备特性外，还必须具有特定的光降解行为。
美国伦斯勒理工学院的克里维络采用能同紫外线发生反应的化学物质，研制成功了该类塑料。
国内有些研究单位和厂家在此方面做了大量的研究开发工作，并能生产一定量的可控光降解薄膜。
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。
我国降解塑料研究开发始于70 年代中期,80 年代有少数几家单位进行了
淀粉填充型崩坏性生物降解塑料的研究,90 年代随着环保呼声日益高涨,降解
塑料的研究发展蓬勃。
研究开发的降解塑料品种有光降解、光- 生物降解、光- 碳酸钙降解、光- 氧- 生物降解(可环境降解) 、完全生物降解、崩坏性生物降解等塑料以及高填充碳酸钙环境友好材料等。
总体而言,除合成型光降解、完全生物降解塑料外,中国降解塑料的研究开发进程与世界同步,技术水平和世界先进水平接近或相当。
其中光降解塑料的技术已经比较成熟，可广泛的用于大量使用的一次性包装制品，卫生制品，农业制品，如购物袋，垃圾袋，餐具，尿
布，农用地膜等。
存在问题及发展前景：尽管在光降解塑料的研制方面已经取得了很大的成果，但是仍然有许多不足之处。
例如添加型光降解塑料的添加剂类低分子物质容易从聚合物表面扩散析出，并向聚合物接触的物质迁移，会降低分解效果，还可能污染包装内的其他物质，所以不能用于包装食物。
而且，由于地理环境和气候等的影响，需要加入的添加剂是不同的，很难控制降解时间，会造成产品无法广泛使用。
聚合性光降解塑料中的羰基化聚合物一旦在光的作用下就发生降解，必须加入稳定剂才能加以控制。
另外，由于生产降解塑料的成本较高，所以价格较高，造成了难以在市场推广使用，人们的环保意识不强，很少有人愿意购买比普通塑料包装材料贵的降解塑料包装材料。
没有统一的评判标准，一些非降解塑料也打着可降解塑料的头号，使得光降解塑料市场比较混乱。
一次性纸质用品的生产对可降解塑料的推广也有着很大的冲击作用。
未来，随着人们对环境污染问题的日益关注和可持续发展战略的实施，降解塑料的研究前景看好，应用领域也将会得到拓展。
然而就目前的研究成果而言，要使其普遍使用仍需较长的时间。
为了使光降解塑料更好地服务于人类，今后的主要研究领域应当是根据不同用途及环境条件，开发准时光、生物结合的可控性双降解塑料，使得在光照条件下和没有光照的条件下都能发生降解，减少降解时间。
并且进一步提高准时性、可控性、用后快速降解性和完全降解性，争取达到可控、高效、无残留。
同时加速研究和建立统一的降解塑料的定义、降解机理、评价方法和标准。
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