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1、第五部份：合成可降解材料和天然可降解材料一、概述所謂環境降解材料，通常指可被環境自然吸收、消化、分解，因而不形成固體廢棄物的一類材料。一些天然成份的材料如木材、竹材，以及一些由天然纖維加工的紙制品，一些天然提取物如甲殼素、玉米蛋白等是自然的環境降解材料。人工合成的環境降解材料物理知識大全降解，目前主要有兩類，一類是仿生物材料中的生物降解乙酸鹽陶瓷材料，另一類就是目的產值最大、用途最多的生物降解塑膠。1、生物降解塑膠的研究背景塑膠具有優異的特點，廣泛應用于國民經濟的各個領域。塑膠的產值和藥量不斷降低，驟然出現的問題是廢棄塑膠量也不斷降低。一般所說的廢塑膠主要
2、有三種：一種是聚乙烯，主要拿來做農業上的塑膠薄膜、購物袋；另一種是聚丙烯。通常用做裝水泥與肥料的編織袋，建筑防護用的安全棚，包裝用的打包帶等；還有一種是熱固性乙烯，主要用做泡沫避震塑膠、快餐餐盤，包裝填充物。所謂紅色污染就是由各類用過的，無法被大自然消化的塑膠飲瓶、塑料包裝袋、農用塑膠薄膜、塑料填重材料等作為垃圾被拋棄，導致的一種黑色垃圾污染現象。普通的高分子塑膠在自然環境分解速率很慢。大量使用和廢棄高分子塑膠使其常年在環境中大量積累，是黑色污染遍布全球的主要誘因。2、生物降解塑膠的分類生物降解塑膠是指具有滿意的使用性能，且使用后能被自然界微
3、生物或光最后完全分解成氧氣、水及其他低分子化合物使之成為自然界中碳素循環的一個組成部份的一類高分子材料。到目前為止，有關生物降解塑膠的開發可分為四大類：淀粉填充型、微生物合成型、化學合成型、天然物質借助型等。淀粉填充型淀粉因其價廉物美，又是一種便于工業化的材料，使其成為可降解塑膠的一種重要原料。目前市場上出現的淀粉聚合物就是由淀粉制備的生物降解塑膠。淀粉填充型可降解塑膠的一個缺點是其耐光性較差。改性方式是將原料制備成熱塑性淀粉，再與少量的聚異戊二烯塑膠共聚物，以改善其耐光性；另一種改性方式是把淀粉進行疏水化處理，即在天然淀粉的大分子上共聚物疏水
4、性官能團以達到提高其耐光性的目的。表5-1是淀粉塑膠和聚乙烯塑膠的熱學性能比較。可見，淀粉塑膠的彈性撓度、剪切撓度和延展率等性能指標都介于低密度聚乙烯(LDPE)和萊州度聚乙烯(HDPE)之間，表明淀粉塑膠的性能可與聚乙烯塑膠相匹敵。表5-1淀粉塑膠和聚乙烯塑膠的熱學性能比較微生物合成型開發生物降解高分子材料。目前的一個研究熱點是采用生物工程技術來合成生物降解高分子材料，主要成份是微生物聚脂，以得到更廉價的可降解塑膠產品。比如物理知識大全降解，運用遺傳工程把白楊木的葉子干燥，搗碎成細粉末，之后萃取出內質網，就可從白楊木的內質網中得到聚噻吩丁丙酯(PHB)的母
5、粒料，因而獲得PHB降解塑膠。日本借助原核生物和細菌的細胞在分子水平上合成PHB并已獲英國專利。物理合成型人工合成生物降解高分子塑膠品種有許多，如聚乙烯醇、丙烯酸聚酰亞胺、聚酯、聚醚、聚羥基甲酮類、聚丙酯、聚乳酸、聚己甾醇、聚醇酸甲烷共聚物物等。因為這種化合物的側鏈結構富含，RlOR2，等結構單元，致使它們普遍具有環境降解性。目前研究的熱點是生物可降解脂肪族聚脂及它們的絡合物。市場上銷售的商品化的生物降解塑膠制品主要有聚噻吩乙酸酯、聚乙交酯、聚己香豆素等。另外，借助物理合成制造生物降解高分子材料，合成具有類似于天然高
6、分子結構的物質或富含容易生物降解的配體的聚合物，較微生物合成具有更大的靈活性，容易控制產品質量和要求。其設計思想是選擇一些易生物降解的物理結構單體．如帶酯鍵或丙酯鍵的化合物，來制備生物降解塑膠，或采用相對分子質量600以下的聚首物，插入易生物降解的高分子鏈中，這樣既可達到生物分解的要求．又能滿足個別性能上的須要。天然物質借助型聚乳酸纖維(花生纖維)PLA聚乳酸纖維是一種可完全生物降解的合成纖維，它可從玉米中取得。其制品廢棄后在底泥或海水中經微生物作用可分解為氫氣和水，燃燒時，不會充溢毒氣，不會引起污染。是一種可持續發展的生態纖維。單個
7、的乳酸分子中有一個羧基和一個羥基,多個乳酸分子在一起,-OH與別的分子的-COOH脫水縮聚,-COOH與別的分子的-OH脫水縮聚,它們產生的聚合物稱作聚乳酸。聚乳酸稱作為聚丙交酯，屬于聚脂家族。聚乳酸是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，原料來源充分并且可以再生。高透明聚乳酸，小麥料，生物降解材料PLA,其適宜加工的產品包括透明和非透明的廚具、文具、玩具、園藝用具及戶外休閑用具等等。一、材料的環境降解機理高分子聚合物的降解主要是由高分子中化學鍵破裂所造成的反應。所謂降解指高分子聚合物材料在熱、機械、光、輻射、生物及物理物質作用下，分子中物理鍵
8、斷裂，井由此引起的一系列材料老化、性能劣化的過程。該過程包括多種化學的和物理的協同作用i按照其降解機理大致可將材料的環境降解分為光降解和生物降解，以及光-生物共降解等。1、光降解