生物可降解材料的研究现状
生物降解塑料的发展现状及应用前景探究

生物降解塑料的发展现状及应用前景探究摘要:白色污染是环境污染的重要元凶之一,可降解塑料是解决白色污染最直接的手段。
可降解塑料包括生物降解塑料、水降解塑料、光/生物降解塑料等。
为深入了解生物降解塑料的应用及价值,文章研究生物降解塑料的发展历程,并对其未来发展进行展望,一方面推动生物降解塑料的应用,另一方面了解可降解塑料使用规模,为相关人士提供参考。
关键词:生物降解塑料;发展现状;应用前景塑料是现代化工业及人类生活最重要的基础材料之一,由于传统塑料不可降解,可对环境造成可持续性损害,因此可降解塑料的研发及应用成为各国关注的热点课题。
生物降解塑料是可降解塑料的一种,据初步统计,2021年全球生物降解塑料消费量达到1200kt左右,涉及众多行业。
由此可见,生物降解塑料得到极为广泛的应用,成为健康有序地推动产业发展的重点,研究生物降解塑料的发展历程也成为学术界的核心话题之一。
1、生物可降解塑料的发展现状生物降解塑料依照程度划分可分为部分降解、完全降解两种。
部分降解包括淀粉基塑料,完全降解塑料包括聚丙交酯塑料、石油基可降解塑料等。
1.1 PLA聚丙交酯塑料即PLA,通过乳酸直接缩聚制备法制备时成品分子质量较低,适用场景相对受限。
对此,有学者对制备工艺进行优化,即先用乳酸制备丙交酯,随后在催化作用下进行开环聚合,制备分子量约为700000的聚丙交酯塑料。
乳酸分子含有手性碳原子、光学异构体,所以聚丙交酯也可称为聚左旋乳酸。
聚左旋乳酸为部分结晶性聚合物,具有质地硬的特点。
相比传统塑料,聚丙交酯没有毒害作用,和生物相容性良好,并且透明度高,满足塑料制品的使用需求。
202等国。
美国企聚丙交酯生产企业以NatureWorks为主,是全球最大的聚丙交酯生产商,产能约为每年180000吨。
我国聚丙交酯生核心生产企业坐落在浙江,浙江海正生物材料集团产能约65000吨。
目前,我国兴起了大量的聚丙交酯生产企业,并着力研发新型生物可降解塑料,如山东同邦、浙江友诚、安徽丰源泰富等。
生物可降解塑料的应用研究现状及发展方向

生物可降解塑料的应用研究现状及发展方向首先,生物可降解塑料的应用研究现状主要体现在以下几个方面:1.食品包装材料:由于生物可降解塑料对食品具有良好的保护和存储性能,因此被广泛应用于食品包装领域。
如聚乳酸(PLA)被用于制作食品容器、餐具、薄膜等。
2.农业用途:生物可降解塑料在农业领域的应用主要涉及覆盖膜、育苗盘、农膜等。
这些材料具有保温、保湿、抑草、透气等特点,并且能够降解为有机肥料,不会对土壤造成污染。
3.医疗领域:生物可降解塑料在医疗器械、缝线和医药包装中得到广泛应用。
例如,聚己内酯(PCL)被用于制作可降解的缝合线,可以在人体内慢慢降解,避免了二次手术的不便。
4.一次性用品:生物可降解塑料在一次性用品领域得到广泛应用,如餐具、塑料袋等。
这些塑料制品一旦被丢弃,能够较快地降解成环境友好的物质,减少对环境造成的污染。
其次,生物可降解塑料的发展方向如下:1.提高塑料的韧性:当前生物可降解塑料在力学性能方面仍然存在挑战,比如抗拉强度低、韧性不足等问题。
因此,研究人员将致力于改善塑料的力学性能,提高其应用的范围和可行性。
2.提高生物降解速度:当前生物可降解塑料的降解速度在自然环境下较慢,有些甚至需要数年才能完全降解。
未来的研究方向是开发新的降解菌株,设计可降解塑料的结构和添加降解助剂,以提高降解的速率。
3.提高生产效率和降低成本:生物可降解塑料的生产成本较高,限制了其大规模应用。
解决这一问题的关键是开发高效的生物合成工艺,并利用廉价的原料进行生产。
4.探索新的应用领域:除了食品包装、农业和医疗领域之外,生物可降解塑料还可以在其他领域得到应用。
例如,汽车工业、建筑材料、纺织品等。
未来的研究应该重点发展这些新的应用领域,进一步推动生物可降解塑料的发展和应用。
总之,生物可降解塑料的应用研究现状已经取得了一定的进展,但仍然面临一些挑战。
通过提高塑料的力学性能、降解速度,降低生产成本等方面的研究,可以进一步推动生物可降解塑料的应用,并促进可持续发展。
生物可降解塑料的应用研究现状和发展方向汇总

生物可降解塑料的应用研究现状和发展方向汇总生物可降解塑料是指由可再生生物质或微生物合成的塑料,具有优良的可降解性能,能够在自然环境中被微生物分解并最终转化为二氧化碳和水。
与传统塑料相比,生物可降解塑料具有较低的能耗、较少的污染,具有更好的环境友好性和可持续性。
以下是对生物可降解塑料的应用、研究现状和发展方向的汇总:应用领域:1.包装领域:生物可降解塑料可用于食品包装袋、一次性餐具等,符合环保和卫生要求。
2.农业领域:生物可降解塑料可以应用于农膜、肥料包装袋等,可以有效减少农业用塑料的污染。
3.医疗领域:生物可降解塑料可用于医疗器械、医疗包装等,不仅具有良好的安全性,还可以降低医疗废弃物的处理难度。
4.纺织领域:生物可降解塑料纤维可用于制造纺织品,具有抗菌性和温感性能,且易于降解。
5.3D打印领域:生物可降解塑料可应用于3D打印材料,可以减少废弃物产生,降低对环境的影响。
研究现状:1.材料种类丰富:目前已经研发出多种生物可降解塑料,包括聚乳酸(PLA)、混酯(PHA)、聚酯淀粉酯(PBS)等,可以根据具体需求选择不同的材料。
2.性能改进:研究人员正在努力改善生物可降解塑料的力学性能、氧气透过性、水分敏感性等方面的问题,以提高其实际应用性能。
3.复合材料:将生物可降解塑料与其他材料进行复合,可以获得具有更好性能的材料,如生物降解塑料与木材粉末的复合材料等。
4.微生物合成:通过微生物发酵合成生物可降解塑料,不仅可以减少对化石能源的依赖,还可以提高材料的可持续性。
发展方向:1.实现规模化生产:目前,生物可降解塑料的生产成本相对较高,规模化生产仍然是一个挑战。
未来的发展方向是降低生产成本,提高生产效率,使其能够替代传统塑料。
2.提高性能稳定性:目前生物可降解塑料在高温、高湿等环境下的稳定性较差,需要进一步提高其热稳定性、湿热稳定性等性能。
3.新材料开发:继续开发新的生物可降解原料和新型生物可降解塑料,以满足不同领域的需求。
生物可降解塑料塑料的最新研究现状

⽣物可降解塑料塑料的最新研究现状⽣物可降解塑料的研究现状摘要:⽣物可降解材料因其具有可降解的特性越来越受到⼈们的关注。
本⽂主要介绍⽣物可降解塑料的应⽤背景,塑料的最新研究及其成果。
其中可降解塑料包括淀粉基⾼分⼦材料、聚乳酸和PHB。
关键词:⽣物可降解塑料⽩⾊污染淀粉基材料聚乳酸PHB现代材料包括⾦属材料、⽆机⾮⾦属材料和⾼分⼦材料作为现代⽂明三⼤⽀柱(能然、材料、信息)之⼀在⼈类的⽣产活动中起着越来越重要的作⽤。
[1]传统的⾼分⼦塑料在给国民经济带来快速发展,⼈民⽣活带来巨⼤改变的同时也给⼈类的⽣存环境带来了巨⼤的破坏。
当今社会“⽩⾊污染”的问题变得越来越受关注。
这类塑料由于在⾃然环境下难以降解处理,以致造成了城市环境的视觉污染,同时由于它们不能像草⽊⼀样被⽣物降解,还常常引起动物误⾷,并造成⼟壤环境恶化。
塑料制品在⾷品⾏业中⼴泛使⽤,⾼温下塑料中的增塑剂、稳定剂、抗氧化剂等助剂将渗⼊到⾷物中,会对⼈的肝脏、肾脏及中枢神经系统造成损害。
塑料的⼤量使⽤必然会带来如何处理废弃塑料的难题。
传统的塑料处理⽅法主要包括直接填埋、焚烧、⾼温炼油等⽅法。
这些处理⽅法不仅对环境造成破坏,同时也对⼈类健康构成巨⼤威胁。
⽯油、天然⽓等能然已⾯临危机,以⽯油为原料的塑料⽣产将受到很⼤的阻⼒。
为了减少废弃塑料对环境的污染和缓解能然危机,多年来⼈们努⼒开发⽣物可降解材料,⽤以替代普通塑料。
⽣物可降解塑料是指⼀类由⾃然界存在的微⽣物如细菌、霉菌(真菌)和藻类的作⽤⽽引起降解的塑料。
理想的⽣物降解塑料是⼀种具有优良的使⽤性能、废弃后可被环境微⽣物完全分解、最终被⽆机化⽽成为⾃然界中碳素循环的⼀个组成部分的⾼分⼦材料。
⽣物降解过程主要分为三个阶段:(1)⾼分⼦材料表⾯被微⽣物粘附;(2)微⽣物在⾼分⼦表⾯分泌的酶作⽤下,通过⽔解和氧化等反应将⾼分⼦断裂成相对分⼦量较低的⼩分⼦化合物;(3)微⽣物吸收或消化⼩分⼦化合物,经过代谢最终形成⼆氧化碳和⽔。
生物降解塑料的发展现状

生物降解塑料的发展现状随着环保意识的不断提高,塑料污染问题成为了现代社会的一大难题。
传统的塑料制品通常采用石化原料,难以降解,对环境造成了严重的影响。
为此,科学家们一直在探索新型的生物降解塑料。
生物降解塑料,也称为可降解塑料,指的是在自然环境中能够被微生物完全分解的塑料。
与传统的塑料制品不同,生物降解塑料具有良好的环保性能,且不会对环境造成污染。
目前,生物降解塑料已经成为全球环保领域的一个研究热点。
一、生物降解塑料的分类生物降解塑料按照来源可以分为三大类:植物来源、动物来源、微生物合成。
1、植物来源植物来源的生物降解塑料主要从淀粉类和纤维类制品中提取原料制备而成。
淀粉类生物降解塑料是以玉米、木薯或其他淀粉质材料为原料生产的,具有优秀的生物降解性能,并且其可生产成本相比其他生物降解塑料较低。
纤维类生物降解塑料则采用棉、麻、草等植物纤维为原料制成,具有良好的生物降解性能,但是在工业化生产上还存在一定的技术难点。
2、动物来源与植物来源的原料不同,动物来源的生物降解塑料以动物骨骼、蹄、角等无害原料为材料,通过一系列生物发酵、浸出、精制等工艺制成。
这些生物降解塑料具有优秀的可降解性能和高强度,广泛应用于医疗、食品、包装等领域。
3、微生物合成微生物合成的生物降解塑料是使用微生物发酵法合成的,是目前生物降解塑料的新兴领域。
微生物合成的生物降解塑料因为采用微生物发酵法制成,相较于其他生物降解塑料,其制备工艺更为复杂,成本相对较高,但是其生物降解性能极佳,能够在自然环境中快速分解,不会造成环境污染。
二、生物降解塑料的应用前景生物降解塑料不仅可以代替传统的塑料制品,还可以在农业生产、医疗、包装等领域产生广泛应用。
在农业生产方面,生物降解塑料可以制作成农膜、果膜等农业材料,具有良好的降解性能,不会对土壤造成二次污染。
在医疗器械方面,生物降解塑料可以用来制作医用注射器、培养皿等,具有较高的生物安全性能,能够减少污染源。
生物材料的研究现状与应用

生物材料的研究现状与应用生物材料是指那些适合用于医学和生物学领域的材料。
它具有生物相容性、生物可降解性、生物活性、生物仿生和生物组织相似性等特殊特点。
生物材料的研究与发展,已经成为当今科技领域中重要的课题之一。
本文将探讨生物材料的研究现状和应用。
第一部分:生物材料的研究现状生物材料的研究一直是一个热门的领域。
随着生物科技的不断发展,生物材料的应用范围也越来越广泛。
目前,生物材料的研究主要包括以下几个方面:1.仿生材料仿生材料是生物材料的一种,主要是通过对天然生物材料的研究,模仿其结构和性质,制造出与之相似的人造材料。
仿生材料在医学上的应用非常广泛,例如人工关节、人工器官等等。
2.生物活性材料生物活性材料是指那些可以在生物体内发挥化学和生物学活性的材料。
生物活性材料的应用范围很广,这些材料可以用于制造人造器官、骨粉、药物释放和生物传感器等。
3.生物可降解材料生物可降解材料是指那些可以在人体内被分解和吸收的材料。
这种材料在体内不会留下任何残留物,不会对人体造成危害。
生物可降解材料的应用非常广泛,例如制造缝合线、骨钉、人工皮肤等。
第二部分:生物材料的应用生物材料的应用范围很广泛,主要应用于以下几个方面:1.医疗领域生物材料在医疗领域的应用非常广泛。
例如,生物材料可以用于制造人工关节、植入物、人造器官等等。
生物材料还可以用于治疗各种疾病,例如心脏病、骨质疏松症等等。
2.牙科领域生物材料在牙科领域的应用范围也很广泛。
例如,生物材料可以用于制造人工牙齿、人工牙龈、修复牙齿等等。
3.食品工业生物材料在食品工业中的应用属于比较新兴的领域。
生物材料可以用于制造各种食品添加剂、增稠剂、乳化剂等等。
4.环境保护生物材料在环境保护领域也具有重要的应用价值。
例如,生物材料可以用于制造生物淀粉袋,以替代塑料袋,从而达到环境保护的目的。
5.工业领域生物材料在工业领域的应用也非常广泛。
例如,生物材料可以用于制造各种塑料、合成纤维等等。
生物可降解材料的研究现状

生物降解材料的研究现状摘要:介绍了生物降解材料和光降解材料的研究背景、研究内容、研究成果和应用现状。
分析了其产品对环境的改善和不足,提出了对其降低成本、提高性能和扩大应用范围的建议。
关键词:生物降解材料;光降解材料;塑料;成本;环境近年来,塑料生产技术有了很大的发展,塑料已经渗透到人们生产和生活的各个领域,与水泥、钢铁和木材并称四大工业材料。
由于塑料本身具有质量轻,耐腐蚀和易于成型加工等优点,使其成为人们不可或缺的材料。
然而现在塑料的使用却面临巨大的挑战。
在自然界中塑料很难降解,使用后产生大量固体废弃物。
目前在处理这些塑料垃圾时大部分采用焚烧和掩埋的方法,但都未能解决污染问题,例如焚烧后产生的一些有毒气体反而进一步导致了污染的扩散;塑料掩埋地下需要近300 年才能够完全降解。
另外石油,天然气等能源都已经面临枯竭的危机,全世界的石油储量大约只能再用40 多年,以石油为原料的塑料生产受到很大的阻力。
为了减轻废旧塑料对环境的污染和缓解能源危机,多年来人们尝试开发可降解塑料,用以代替普通塑料制品。
随着可生物降解塑料技术的发展,聚乳酸(PLA) 、生物聚酯等生物降解材料的逐渐成熟,将推进塑料制品可生物降解化,为减少废旧塑料制品带来的污染,并为最终实现资源和环境的可持续性发展找到出路。
目前可降解塑料的研制开发十分活跃,并部分进入工业化生产,但从总体上看,当前降解仍处于有待于对技术进行更深入研究、提高性能、降低成本、拓宽用途并逐渐推向市场的阶段。
本文对生物可降解材料的发展和应用现状进行了简介,并指出其不足。
1 目前各国生物课可降解塑料的应用现状生物降解塑料[1]不仅在生产过程中有节能减排效果,而且在使用过程也具有环境友好的特征。
普通聚烯烃塑料的合成会排放大量CO2 等尾气及污染物,而塑料制品大量使用,尤其是农用薄膜和包装材料又造成了日益严重的白色污染。
但生物降解塑料则不然,其原料来源是可以再生的农作物,农作物在生长过程中通过光合作用可以吸收CO2 放出氧气,其制品废弃物可以在掩埋堆肥条件下完全降解成水和CO2 ,无污染物产生。
生物可降解材料PBAT_的生产现状及其研究进展

第53卷第3期 辽 宁 化 工 Vol.53,No. 3 2024年3月 Liaoning Chemical Industry March,2024基金项目: 2023年八师中青年科技创新领军人才项目(项目编号:2023RC06)。
收稿日期: 2023-05-06生物可降解材料PBAT 的生产现状及其研究进展王祖芳,黄东,王明亮(新疆天业(集团)有限公司,新疆 石河子 832000)摘 要:阐述了目前生物可降解材料PBAT 的合成工艺技术特点、技术来源、产业化现状及改性研究进展,指出了生物可降解材料PBAT 生产技术的未来发展方向。
关 键 词:工艺技术;生产现状;共聚改性;共混改性中图分类号:TQ201 文献标识码: A 文章编号: 1004-0935(2024)03-0416-07塑料自发明以来,由于其在强度、性能与功能以及使用方便等方面的优势,在包装、农业、 建筑、机械及社会各个方面被大量使用,人类已经离不开它。
但由于对废弃传统塑料制品的不规范处理、缺少合理回收使用技术、以及长时间的堆积,形成了日益严重的“白色污染”问题,它严重影响了人类的生活环境、粮食安全和可持续发展。
国家和各省市相继出台了相关法律法规,将限制和淘汰使用不可降解塑料制品提上了具体日程,以解决废旧塑料带来的“白色污染”、“海洋微塑料污染”等全球性环境问题,与此同时,政府已采取一系列措施,鼓励开发、生产和推广生物降解材料。
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(以下简称“PBAT”)是一类长链脂肪族-芳香族共聚酯聚合物材料,由脂肪族的己二酸(AA)、短芳香族对苯二甲酸(PTA)和1,4-丁二醇(BDO)经酯化缩聚而成。
主要融合了脂肪族制品的“柔韧性”和芳香族产品的“刚性”,有较好的断裂伸长率和延展性,以及良好的抗冲击能力和热稳定性[1-4]。
由于酯键存在于分子中,有生物的可降解性,易于被大自然中动植物体内的各种细菌或酶所分解,形成了二氧化碳和水分,因此,应用前景广阔。
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生物降解材料的研究现状摘要:介绍了生物降解材料和光降解材料的研究背景、研究内容、研究成果和应用现状。
分析了其产品对环境的改善和不足,提出了对其降低成本、提高性能和扩大应用范围的建议。
关键词:生物降解材料;光降解材料;塑料;成本;环境近年来,塑料生产技术有了很大的发展,塑料已经渗透到人们生产和生活的各个领域,与水泥、钢铁和木材并称四大工业材料。
由于塑料本身具有质量轻,耐腐蚀和易于成型加工等优点,使其成为人们不可或缺的材料。
然而现在塑料的使用却面临巨大的挑战。
在自然界中塑料很难降解,使用后产生大量固体废弃物。
目前在处理这些塑料垃圾时大部分采用焚烧和掩埋的方法,但都未能解决污染问题,例如焚烧后产生的一些有毒气体反而进一步导致了污染的扩散;塑料掩埋地下需要近300 年才能够完全降解。
另外石油,天然气等能源都已经面临枯竭的危机,全世界的石油储量大约只能再用40 多年,以石油为原料的塑料生产受到很大的阻力。
为了减轻废旧塑料对环境的污染和缓解能源危机,多年来人们尝试开发可降解塑料,用以代替普通塑料制品。
随着可生物降解塑料技术的发展,聚乳酸(PLA) 、生物聚酯等生物降解材料的逐渐成熟,将推进塑料制品可生物降解化,为减少废旧塑料制品带来的污染,并为最终实现资源和环境的可持续性发展找到出路。
目前可降解塑料的研制开发十分活跃,并部分进入工业化生产,但从总体上看,当前降解仍处于有待于对技术进行更深入研究、提高性能、降低成本、拓宽用途并逐渐推向市场的阶段。
本文对生物可降解材料的发展和应用现状进行了简介,并指出其不足。
1 目前各国生物课可降解塑料的应用现状生物降解塑料[1]不仅在生产过程中有节能减排效果,而且在使用过程也具有环境友好的特征。
普通聚烯烃塑料的合成会排放大量CO2 等尾气及污染物,而塑料制品大量使用,尤其是农用薄膜和包装材料又造成了日益严重的白色污染。
但生物降解塑料则不然,其原料来源是可以再生的农作物,农作物在生长过程中通过光合作用可以吸收CO2 放出氧气,其制品废弃物可以在掩埋堆肥条件下完全降解成水和CO2 ,无污染物产生。
我国已成功开发的新型降解塑料------二氧化碳塑料[2],是以工业废弃CO2 和烃为原料共聚而制成,其中CO2 含量为31 %~50 %。
与普通塑料相比,CO2 塑料不仅利用工业废气CO2变废为宝,有效减少温室效应,而且对烃及上游原料石油的消耗也大大减少。
近年来,用转基因植物生产生物降解塑料的研究已经取得很大进展。
随着重组DNA 技术的发展,未来用转基因植物生产生物降解塑料的商业化,必将促进生物降解塑料的广泛应用,进一步节约石油资源,减轻环境压力。
因此,生物降解塑料产业规模不断扩大的过程,其实就是CO2 减排的过程,可逐渐消除困扰全世界多年的温室效应和白色污染两大难题,促进人类、经济与环境和谐发展。
现生产降解塑料的主要国家有美国、意大利、德国、加拿大、日本、中国等。
美国是开发降解塑料的主要国家之一,如有专门的塑料降解研究联合体(PDRC) 、生物/ 环境降解塑料研究会(BEOPS) 等,其宗旨在于进行有关降解材料合成、加工工艺、降解试验、测试技术和方法标准体系的建立。
近年日本相继成立了生物降解塑料研究会、生物降解塑料实用化检讨委员会,日本通产省已将生物降解塑料作为继金属材料、无机材料、高分子材料之后的“第四类新材料”。
欧洲Bhre-Eurae对生物降解塑料建立了完善的降解评价体系。
意大利政府立法将于2010年禁用非生物可降解塑料袋。
生物降解塑料应用瓶颈正在打破。
虽然从全球范围内看,几年前就形成了生物降解塑料热,但由于可生物降解塑料价格相对高昂、某些性能指标与传统塑料还有一定差距,其市场接受度还不是很高。
价格高是生物塑料推广难的最主要原因,尤其是在国际油价相对比较低的时候,传统塑料的价格优势非常明显。
现在,国际油价长时间徘徊在百美元以上,传统塑料的价格优势正在逐渐缩小,寻找石油路线合成塑料替代品,尤其是可循环利用的无污染材料的工作变得更为迫切,这就为生物塑料提供了一个有利的市场支撑条件。
在推广的初始阶段,生物塑料很需要政策[3] 的支持。
一些发达国家采用的办法是,政府出面规定商场和超市必须采用经PLA 等生物塑料改性、具有可降解性能的塑料薄膜制品,这样的政府调节行为对推动生物塑料产业和相关的传统塑料/生物塑料改性及其制品加工业的良性发展是十分必要的。
2007 年3 月2 日,美国旧金山市议会通过了禁止超市、药店等零售商使用传统塑料袋的法案。
该法案规定,超市和药店等零售商只能向顾客提供纸袋、布袋或以玉米副产品为原料生产的可生物降解塑料袋,化工塑料袋被严格禁止。
该法案的实施就大大推动了生物塑料袋的应用推广速度。
为积极推动生物降解塑料、践行绿色奥运的理念,北京奥运会期间,在集中用餐地点有选择地使用了生物降解塑料餐具;在使用一次性餐具场所全部使用生物降解塑料餐具。
北京奥运村使用了800 多万个生物降解塑料袋,以解决传统塑料袋造成的环境污染问题。
这无疑将是我国大力推广生物塑料应用的一个良好开端。
2 生物可降解材料的研究现状2.1 产品分类塑料按其降解机理主要分为光降解塑料、生物降解塑料和光- 生物双降解塑料。
降解塑料按降解的环境条件分类,可分为非(或不完全) 生物降解塑料和全生物降解塑料两大类,包括光降解塑料、热氧化降解塑料、淀粉基部分生物降解塑料等。
2.2 光降解塑料[4],光降解塑料在日光照射下吸收紫外线后发生光引发作用,使键能减弱,长链分裂成较低分子量的碎片,聚合物的完整性受到破坏,物理性能下降。
较低分子量的碎片在空气中进一步发生氧化作用,产生自由基断链反应,降解成能被生物分解的低分子量化合物,最后被彻底氧化为CO2和H2O。
整个降解过程是由光降解和自由基断链氧化反应相结合的Norish反应[5]:碳基聚合物的光降解光降解塑料是在普通塑料如聚乙烯(PE) 、聚丙烯(PP)中加入光敏剂、热氧化剂、生物诱发剂(如淀粉) 等,使一次性塑料制品在完成使用寿命后,加速降解。
这些塑料袋的应用性能和价格接近普通塑料袋,而且其废弃物在光、热、微生物等环境条件下,也会发生质量劣化、力学性能下降或部分被微生物吞噬等,但不能在较短时间内完全降解成二氧化碳和水。
长期跟踪实验发现,塑料只要降解破碎成一定程度的小碎片或粉末,不但不会对植物的根系造成危害,还能够起到疏松土壤的作用。
2.2.1 合成型光降解材料[6]在高聚物中引入感光基使其具有光降解性,己工业化的有以下几种:(1)乙烯与一氧化碳共聚物本世纪年代美国杜邦公司开发了,即为光降解高分子材料的最早代表产品。
该共聚物中的羧基能吸收270~360mm的紫外光,即为光敏感基团。
用该共聚物制成的薄膜等产品己工业化生产。
(2)乙烯酮共聚物将乙烯酮引入聚合物主链中,可制成光降解高聚物。
与乙烯酮相似的单体还有含酮羧基的甲乙酮和苯乙烯酮等。
此类光降解材料也己实现了工业化生产。
比外以下聚合物均有光降解性:结晶度为20%~30%的间规1,2-聚丁二烯;氯乙烯和一氧化碳共聚物;苯乙烯、MMA和甲乙酮、苯基乙烯基酮、苯基丙基酮等的其中之一组成的共聚物。
2.2.2 添加型光降解材料将具有光增敏作用的助剂添加到高聚物中即可制备出光降解高分子材料。
具有光增敏作用的助剂较多,目前应用的有以下几种:过滤金属络合物、二茂铁、羧酸铁乙烯-CO共聚物(ECO)、甲基乙烯基酮等酮类化合物、苯乙烯-苯基乙烯基酮共聚物等。
我国在光降解高分子材料(主要是光降解塑料)方面的研究从80年代开始,主要集中在农用地膜的开发。
有10多个科研或生产企业在这一领域进行了开发研究,取得了可喜的成绩。
如长春应化所开发的光降解地膜,短寿命50~70,天衰变期两周,长寿命60~90天,衰变期4周,已在山东、山西、新疆等地进行应用试验;天津轻院合成的可控光降解剂加入中,制成的地膜也开展了应用试验;北京高分子材料科技开发公司与长春应化所合作,经过多年推广应用已取得较大成绩。
安徽农大开发成功的光降解银色薄膜获21届日内瓦国际展览会金奖。
上海塑料制品研究所研究开发的光降解塑料包装袋己商品化。
多年的研究结果表明,光降解地膜诱导期60天左右可确保增产效果;光降解地膜与普通地膜相比,土壤中有关化学元素含量差别不大,证明无化学污染;曝晒部分光降解地膜经过一季作物后可降解成小于44cm2碎片。
光降解地膜的主要问题是埋土部分降解不理想。
2.3 生物降解塑料[6][7]生物降解塑料是指在自然环境下通过微生物的生命活动能很快降解的高分子材料。
按其降解特性可分为完全生物降解塑料和生物破坏性塑料。
按其来源则可分为天然高分子材料、微生物合成材料、化学合成材料和掺混型材料等。
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。
这类物质来源丰富,可完全生物降解,而且产物安全无毒性,日益受到重视。
微生物合成高分子聚合物是由生物发酵方法制得的一类材料,主要包括微生物聚酯和微生物多糖,其中以前者研究较多。
化学合成型材料大多是在分子结构中引入酯基结构的脂肪族聚酯,在自然界中其酯基易被微生物或酶分解。
目前已开发的主要产品有聚乳酸、聚己内酯(PCL)、聚丁烯琥珀酸酯(PBS)等。
掺混型是将两种或两种以上的高分子共混聚合,其中至少有一种组分为生物可降解物,该组分多采用淀粉、纤维素等天然高分子,其中又以淀粉居多。
2.3.1 天然高分子型自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属降解性天然高分子,这些高分子可被微生物完全降解。
但因纤维素存在物理性能上的不足,由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求。
因此,它大多与其它高分子,如由甲壳质制得的脱乙酞基多糖等共混制得。
如日本以纤维素和脱乙酞基壳多糖进行复合,制得了生物降解塑料,采用流涎法制得的薄膜与普通的膜的强度相似,并可在个月后完全分解,盒状制品天可完全分解,但目前尚未工业化生产。
近年来,我国有不少单位利用从稻草、麦秸等草本植物中提取的纤维素为原。