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1、环境降解材料摘要：随着人们环保意识渐渐加强，政府对环保领域的财政及政策方面的支持力度加大，既产生经济效益，又清洁环保的环境降解材料越来越受到人们的重视。从环境降解材料争论背景，环境降解材料分类，降解机理及制备，降解材料的应用，存在问题和进展方向等方面，多角度，全方位的介绍环境降解材料。关键字：环境降解材料；清洁环保；降解机理1 环境降解争论背景塑料具有优异的特性，广泛应用于国民经济的各个领域。现全世界每年的塑料产量已达一亿吨，塑料制品约五亿吨。按体积计算，其用量在20 世纪 80 年月已超过金属材料。塑料的产量和用量不断增加，随之消灭的问题是废弃塑料量不断增加。通常所说的废塑料主要包括三种：一
2、种是聚乙烯，一种是聚丙烯，另一种是聚苯乙烯。这三种成分主要占了废塑料的 70%80%。近一半的型塑料制品两年后会成为废塑料。废塑料在自然的环境下很稳定，不易腐烂、降解，对环境的影响格外严峻。一般的高分子塑料在自然环境分解速度很慢。大量使用和废弃高分子塑料，使其长期在环境中大量积存，是白色污染普及全球的主要缘由。假设不能正确解决此问题，将造成环境污染和经济损失。因此，从环境保护和经济价值两方面考虑，争论和进展环境课降解材料是塑料进展的必定趋势。2 环境降解材料的分类环境可降解材料一般是指被环境自然吸取，消化，分解，从而不产生固体废弃物的一类材料。到目前为止，依据降解方式不同，可将降解塑料分为三类
3、：光降解塑料、生物降解塑料、光-生物双降解塑料。2.1 光降解塑料光降解塑料是指该塑料在日光照耀下发生裂化分解反响，使材料于日光照耀后一段时间内失去机械强度，到达分解的目的。目前合成的光降解聚合物，主要是烯烃和一氧化碳的共聚物。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、PS 等塑料具有光降解性，并且可以调整乙烯基酮的含量来把握光降解的时间。2.2 生物降解塑料生物降解塑料是指在确定条件下，承受生物工程技术来合成生物降解高分子材料， 这种塑料能在微生物分泌酶的作用下分解。依据微生物对这种塑料降解机理和破坏形 式，又可分为完全
4、生物降解塑料和生物破坏塑料两种。2.2.1 完全生物降解塑料完全生物降解塑料是对高分子构造的分子水平而言的，主要包括以下几种。微生物合成材料。在自然界中有很多脂类物质具有良好的生物分解性，这些极性链存在于很多自然物质中，由微生物所产生的的酶将这些聚合物解聚水解，再由微生物对这些断裂碎片加以分解吸取。人工合成材料。利用化学合成方法制得生物可降解材料，其主导思想主要是利用一些生物易降解的化学构造单元如R COOR ，R OR ，R CONHR等，键入大分子化121212合物中，来制得某些降解塑料，这样既能到达生物分解目的，又能满足某些性能上的要求。其主要类型包括以下几类：a.聚乙内酯PCL、b.聚
5、乳酸PLA、c.聚琥珀酸丁二酯PBS、d.聚乙醇酸交酯、聚乙丙醇酸交酯。自然高分子及其混合物材料。纤维素、淀粉、甲壳质、蛋白质、多糖、植物纤维、海藻酸钠等自然高分子在自然界中资源丰富，利用这类原料可用来生产合成高分子塑料。由于此类材料自然生长，又为自然分解，其最终产物完全无毒，因此，自然高分子材料日益受到人们的重视，也是将来进展的宠。主要类型包括如下几种：聚羟基烷酸酯类PHA聚合物、纤维素、甲壳素、淀粉、蛋白质。2.2.2 生物破坏性塑料生物破坏性塑料也是针对材料分子水平而言的，主要是自然高分子与合成高分子组合而制成的降解塑料。淀粉基塑料。淀粉基塑料的制造方法主要有两种：一种是共混的方法。由于
6、淀粉和高聚物的构造和极性等方面相差太大，因而相容性差，首先需对淀粉处理后，再与聚合物共混而得到淀粉基塑料。如淀粉与乙烯、聚乙烯醇混合。 二是淀粉与不饱和单体如乙烯、丙烯、丙烯腈等共聚而得到的降解材料。纤维基塑料。纤维基塑料主要分为三种：纤维素和壳聚糖的共混、纤维素与蛋白质的共混、纤维素与其衍生物的共混。蛋白质基塑料。蛋白质虽然具有较好的生物降解力气，但热性能和机械性能差，用化学处理包括共聚可改善其热性能和机械性能。2.3 光-生物双降解塑料光-生物降解塑料是一种复合塑料，利用光降解和生物降解相结合的方法制得的一种塑料，是较抱负的降解塑料。这种方法不仅抑制了无光或者光照缺乏是不易降解或者降解不彻
7、底的缺陷，还抑制了生物降解塑料加工简洁，本钱太高不易推广的弊端。我国在这方面的技术比较先进，降解地膜已根本满足各方面需求，并在开发其他应用领域。但是目前这类降解塑料主要存在的问题是，光和生物降解两者的有机结合尚不够抱负， 有待进一步开发。3 降解的机理及制备3.1 降解反响的主要类型塑料是属于大分子材料，降解反响就是将大分子塑料降解为小分子，使之渐渐消逝的过程。降解反响包括解聚、无规章链、侧基链和低分子无的脱除等反响。解聚。解聚反响系先在大分子末端断链，生成活性较低的自由基，然后按连锁机理快速逐一脱除单体。无规章断链聚合物。主链任何处都可能断裂，分子量快速下降。取代基的解除。聚氯乙烯、聚氟乙烯
8、等受外界作用，取代基将脱除。如聚氯乙烯降解反响在降解过程中受到热、机械力、超声波、光、氧、水、化学药品、微生物等物理-化学因素的影响。3.2 主要降解机理依据降解塑料机理不同，大致可分为光降解机理、生物降解机理。3.2.1 光降解机理光降解塑料是指该塑料材料在日光照耀下发生裂化分解反响，或使材料在日光照耀一段时间后失去机械强度，到达分解目的。常用的塑料，如聚乙烯PE等受光照不能发生分解。这是由于照耀到地球外表的波长为 300400nm 的近紫外光的光能比共价键的解离能小得多。但假设某种塑料含有醛、酮等羰基以及双键，就能吸取光能，进而引起降解。假设要是聚乙烯发生降解，可在聚乙烯基材中添加光敏剂，
9、由光敏剂吸取更大的光能后产生自由基，然后促使其发生氧化反响而降解。3.2.2 生物降解机理生物降解塑料是指自然界的微生物，如细菌、霉菌和藻类对塑料的作用下，塑料可完全分解为低分子化合物的塑料材料。生物降解作用大致可分为如下三种作用阶段：生物的物理作用阶段，由于微生物的增长而使塑料发生气械性的破坏。；生物化学阶段，微生物对聚合物的作用而产生的物质；酶的直接作用，微生物侵蚀导致塑料分裂或氧化崩裂。3.2.3 光-生物共降解机理光-生物共降解的过程是塑料先通过自然日光的作用发生光氧化降解，并在光降解到达衰变期后可连续被微生物降解，最终变成二氧化碳、水及一些低分子化合物，参与大自然的循环过程中。3.3
10、 生物降解塑料的制备3.3.1 微生物发酵在自然界中有很多聚酯类物质具有良好的生物分解性，这些极性链结合在很多自然物质中。有微生物所产生的酶将这些聚合物解聚水解，再由微生物对这些断链碎片加以分解吸取。3.3.2 合成高分子在合成高分子方面现已有很多生物分解性高分子材料被开发出来，并成功地应用在商业方面。可以被微生物分解的高分子有聚L 乳酸、聚乙醇酸、聚乙烯醇、聚已内酯等聚合物。3.3.3 自然高分子在自然界中有很多高分子材料可以作降解性的材料，如木料中的纤维素、玉米、小麦、马铃薯中含有的大量淀粉。但是自然高分子材料在运用过程中存在诸多缺乏。比方， 纤维素是高结晶性物质，所以不简洁溶解在一般溶剂
11、中，熔点高于其裂化温度，使纤维素加工困难而限制了其使用性。4 降解塑料的应用降解塑料是型的功能性材料，它可以用来解决废弃塑料的处理和消退其对环境的白色污染问题，因此兴盛国家已将降解塑料用于日常生活的各个领域。工农业生产资料。有农业薄膜，如林业木材、土壤、沙漠绿化保水材料；水产用材， 如渔具、渔网；建筑薄膜；纸代用品，如纸张薄膜；农药、化肥缓释性材料。生活领域。用来制作包装袋、包装箱、饮料瓶、休闲用品野外旅游用品等。医用材料。作为医用材料，主要包括手术缝合线、外用脱脂棉、绷带、骨科用固定材料、生理卫生用品、药品缓释把握材料等。例如，PHBV 和 PLA 可用在医药上。5 存在问题和进展趋势5.1
12、 存在问题第一，生物降解高分子材料的价格高，要高于通用塑料510 倍，不易推广使用；其次，降解高分子材料的降解把握问题有待于解决，如医学上应用要求降解比较快，而作为包装等材料要求有确定的使用期；第三，高分子材料的生物降解性评价方法有待完善； 第四，降解高分子材料的使用会影响高分子材料的回收利用。5.2 进展趋势将来高分子材料的降解工作将会集中在以下几个方面：1、利用分子设计，精细合成技术合成生物降解塑料；2、承受生物基因工程，利用绿色自然物质制造降解高分子材料；3、通过微生物的培育获得生物降解塑料；4、提高材料生物降解性和降低材料的本钱；5、建立降解高分子材料的统一评价方法，搞清降解机理；6、降解速度的把握争论。参考文献1、环境材料，孙胜龙编著，化学工业出版社2、环境材料学，翁端编著，清华大学出版社3、百度百科：环境材料，生物降解材料等版块。