1. 可降解聚合物有哪些
目前完全可降解聚合物有PLA、PBAT、PBS、PBSA、PCL、PPC、PGA等生物降解塑料。如此看来,可降解塑料品类繁多。从原料看,可降解塑料既可以来自于石化原料,也可以来自于生物质材料。从降解机理看,可降解塑料包括生物降解、光降解、氧化降解等。从降解效果看,又可分为“全”降解和“部分”降解。
值得注意的是,生物降解塑料属于“全”降解。而光降解、氧化降解等添加型降解塑料属于“部分”降解,它们不能实现完全降解变成二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)等。
2. 生物降解材料都用于哪些产品
生物降解材料,目前主要是三类:
淀粉和纤维素类,蛋白质类,聚乳酸类。淀粉和纤维素类,比如变性淀粉的快餐盒,棉质的衣服。蛋白质类,例如丝绸,真皮。聚乳酸类,这种聚合物研究的很多。
3. 全生物降解是由哪些主要原料构成的
全生物降解是由哪些主要原料构成的?完全生物降解材料
生物降解材料是指在适当和可表明期限的自然环境条件下,能够被微生物(如细菌、真菌和藻类等)完全分解变成低分子化合物的材料。
中文名
完全生物降解材料
本质
转化低分子化合物
特点
环保,降解
应用范围
降解细菌、真菌和藻类
快速
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1.1、生物降解材料的分类1.2、完全生物降解材料的品种和性能生物降解材料的降解性能及其评价2.1、土埋法2.2、陪替氏培养器定量法2.3、酶分析法2.4、放射性C14示踪法生物降解材料的应用3.1、农业用途3.1.1、农用地膜3.1.2、农作物生长容器3.2、包装用途3.3、医用生物降解材料
完全生物降解材料的应用及发展趋势
摘要:完全生物降解材料能被微生物完全分解,对环境有积极的作用。本文介绍了完全生物降解材料的定义、分类、降解性能的评价及其发展趋势。
关键词:生物降解,测试,应用
人类在创造现代文明的同时,也带来负面影响——白色污染。一次性餐具、一次性塑料制品以及农用地膜等均难以再回收利用,其处理方法以焚烧和掩埋为主。焚烧会产生大量的有害气体,污染环境;掩埋则其中的聚合物短时间内不能被微生物分解,也污染环境。残弃的塑料膜存在于土壤中,阻碍农作物根系的发育和对水分、养分的吸收,使土壤透气性降低,导致农作物减产;食用残弃的塑料膜后,会造成肠梗阻而死亡;流失到海洋中或废弃在海洋中的合成纤维渔网和钓线已对海洋生物造成了相当的危害,因此提倡绿色消费与加强环境保护势在必行。面对日益枯竭的石油资源,符合潮流的生物降解材料作为高科技产品和环保产品正成为一个研发热点。
1.1、生物降解材料的分类
生物降解材料按其生物降解过程大致可分为两类。一类为完全生物降解材料,如天然高分子纤维素、人工合成的聚己内酯等,其分解作用主要来自:①由于微生物的迅速增长导致塑料结构的物理性崩溃;②由于微生物的生化作用、酶催化或酸碱催化下的各种水解;③其他各种因素造成的自由基连锁式降解。另一类为生物崩解性材料,如淀粉和聚乙烯的掺混物,其分解作用主要由于添加剂被破坏并削弱了聚合物链,使聚合物分子量降解到微生物能够消化的程度,最后分解为二氧化碳(CO2)和水。
生物崩解性材料大多采用添加淀粉和光敏剂的方法,与聚乙烯和聚苯乙烯共混生产。研究表明[2],淀粉基生物降解塑料袋最终将进入垃圾场,不接触阳光,即使其中有发生物双降解作用,所发生的降解作用也主要以生物降解为主。一定时间的试验表明:垃圾袋无明显的降解现象,垃圾袋没有自然破损,甚至对袋里的垃圾起到一定的“保鲜”作用。
对于解决环境污染,尽管含淀粉基的塑料比一次性塑料制品有效,但由于仍采用不能生物降解的聚乙烯或聚酯材料为原料,故除了添加的淀粉能够降解外,剩余的大量聚乙烯或聚酯仍会残存而不能完全生物降解,只是分解为碎片,无法回收,进入土壤后情况更糟,对废弃物的处理造成混乱,因而完全生物降解材料成为降解材料的研究重点。
1.2、完全生物降解材料的品种和性能
安全生物降解材料包括天然高分子纤维素、人工合成的聚己内酯、聚乙烯醇等。自然界本身有分解吸收和代谢天然高分子纤维素的自净化能力。该材料在用过废弃后能被自然界微生物的酶降解,降解产物能被微生物作为碳源吸收代谢。
聚己内酯是目前价格较低的全微生物分解性合成高分子,所用的聚己内酯是环状单体——己内酯,己内酯是利用有机金属化合物进行开环聚合而制得的脂肪族聚酯。主要性能有:熔点和玻璃化温度较低,分别只有60℃-60℃,结晶温度为22℃;其纤维强度和聚酰胺6纤维几乎相当,拉伸强度可以达到70.56cN/tex以上,结节强度也在44.1cN/tex以上,而且在湿态情况下的强度损失很小;生物降解性和人造纤维相似,其产品大约在一周内即降解成不可能测试的薄片。
聚乙烯醇为可生物降解树脂,故淀粉基聚乙烯醇塑料可完全生物降解。乙烯和变性淀粉基共聚的产品具有良好的成型加工性、二次加工性、力学性能和优良的生物降解性能。日本合成化学工业公司开发出具有热塑性、水溶性、生物降解性的聚乙烯醇树脂,可熔融成型,其熔点为199℃,可在214℃-230℃下采用挤塑、吹塑、注塑等工艺成型。产品的透明性、水溶性、耐药品性均十分优越,可用于涂布复合成型容器和包装材料。
聚乳酸最早由日本岛津公司和钟纺公司联合开发,以乳酸为主要原料聚合所得到的高分子聚合物,而乳酸是一种在动植物和微生物体内常见的天然化合物,极易自然分解,其纤维具有优良的性能,介于合成纤维和天然纤维之间。亲水性优于聚酯纤维,比重低于聚酯纤维,有极好的手感、悬垂性和外观,好的回弹性,优良的卷曲和卷曲保持性,有可控的收缩性,强度达62cN/tex,不受紫外光影响,可用多种染料染色,杰出的可加工性,热粘合温度可控制,晶体熔融温度高达120℃-230℃,低可燃性。
乳酸单体的主要特征是其以两种旋光性形式存在,聚乳酸技术利用该独特的聚合物性能,通过控制D和L异构体在聚合物链上的比例及其分布来控制产品的结晶熔点。
聚L-乳酸(PLLC)是以淀粉、糖蜜等生物资源为原料发酵制得L-乳酸,再用化学方法合成的高分子材料。PLLC是热塑性材料,其可塑性与聚苯乙烯和聚酯相似,其结晶性和刚性都比较高,抗张强度优良。
生物降解材料的降解性能及其评价
对生物降解材料的降解性能的测试目前还没有制订统一的标准,可采用包括被美国材料试验标准(ASTM)采纳或准备采纳的方法作为标准的方法,通过生物化学和微生物的实验手段来评价的主要方法有下列几种。
2.1、土埋法
土埋法有室外土埋法和室内土埋法两种,其微生物源主要是土壤中的微生物群,经一定时间后,取出试样测定其失重、机械性能变化,或用电子显微镜确定其被土壤中微生物侵袭的状况。优点是能反映出自然环境条件下的生物分解性能;缺点是试验周期长,试验结果因土质不同而不同,重复性差。
2.2、陪替氏培养器定量法
在容器中加入试验样品和营养琼脂,接种微生物进行培养,经一定时间后,分析试样的失重情况以及某些物理变化或化学变化。优点是可快速降解,在短时间内获得试验结果,重复性好,定量性好;缺点是不能反映自然界中的实际情况。
2.3、酶分析法
在容器中加入缓冲液和试验样品,让酶作用一定的时间后,分析试样的失重情况,目测霉菌的生长情况,显微镜分析试样物理性能或化学性能的变化。优点是试验周期短,重复性好,定量性好;缺点是不能反映自然界中的实际情况。
2.4、放射性C14示踪法
用C14标记聚合物产品,在微生物的作用下产生CO2,用碱性溶液吸收,用滴定法测出CO2总量,再用放射性衰减率法测定C14的CO2量,用C14的CO2占产生的CO2的百分数表示微生物侵蚀的程度。优点是实验结果可靠、明确。生物降解性能的测试可以检测样品生物降解性能的优劣。
4. 可降解材料有哪些
热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇,淀粉改性(或填充)聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。
可降解材料的分类:
按降解的外因因素来分,可分为:
1.光降解材料:由于太阳光的作用而降解;
2.生物降解材料:由于真菌、细菌等自然界微生物的作用而降解,最终分解为二氧化碳和水;
3.环境降解材料:在光、热、水、污染化合物、微生物、昆虫、机械力等自然环境条件作用下降解。
5. 除了PLA,生物可降解塑料还有哪些
生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。
1.破坏性生物降解塑料当前主要包括淀粉改性(或填充)聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。
2.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。
以淀粉等天然物质为基础的生物降解塑料目前主要包括以下几种产品:聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、淀粉塑料、生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯烃和聚氯乙烯)。
6. 生物可降解塑料除了PLA,还有哪些
有PHA,PHA降解塑料是生物降解塑料中性能最为优良的,同时由于其成本较高,生产工艺较为复杂,还处于市场起步阶段。
补充 ;聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、淀粉塑料、生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯烃和聚氯乙烯)
7. 生物可降解塑料有哪些
纬柏生物PCL,低温降解材料,熔点低,韧性好,可做医疗低温版,3D打印耗材,热熔胶等
8. 生态环境材料的生物降解材料
生物降解材料是20世纪80年代后由于环境和能源之间的矛盾凸显而发展起来的一种新型高分子材料 。它是指在一定条件下、一定时间内能被细菌、霉菌、藻类等微生物降解的一类高分子材料。真正的生物降解高分子在有水存在的环境下,能被酶或微生物水解降解,从而使高分子主链断裂,分子量逐渐变小,以致最终成为单体或代谢成二氧化碳和水。 当前国内外研究的高分子生物降解材料主要有:①淀粉基降解材料 。淀粉基降解材料指的是其组成中含有淀粉或其衍生物作为共混体系的一类材料。淀粉作为可再生资源价廉易得,淀粉填料能促进基体树脂的降解,加工和成型利用现有的填充塑料加工技术和设备,使用性能与基体树脂接近或相当。②PLA类降解材料 ’。PLA无毒、无刺激性、强度高、易加工成型,具有优良的生物兼容性,可生物降解吸收,在生物体内经过酶解,最终分解成水和二氧化碳。PLA类降解材料是一种新型功能性医用高分子材料。③ 聚酸酐降解材料 。20世纪70年代人们利用其水解不稳定性,开发出生物降解材料。由于其优良的生物兼容性和表面溶蚀性,在医学领域得到广泛的应用。④ 聚氨酯(PUR)降解材料 。可降解性PUR主要有纤维素/木质素/树皮改性PUR、单糖或二糖改性PUR和淀粉改性PUR。广泛用于建筑、家具、电器等行业。⑤ 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/聚乙二醇(PEG)降解材料 。PET是一种性能优良的通用高分子材料,当其中加入PEG进行熔融共缩聚,可以合成具有微相分离结构的嵌段共聚物,其降解速度明显加快,为聚合物用作环境友好材料和生物医学材料奠定了基础。
生物降解材料的应用极为广泛,包括医药、农业、工业包装、家庭娱乐等 。近年来发展的生物降解性吸收高分子材料是指材料完成医疗作用后,在一定时间内被水解或酶解成小分子参与正常的代谢循环,从而被人体吸收或排泄。生物降解塑料已被用在血管外科、矫形外科、体内药物释放基体和吸收性缝合线等医疗领域。农用降解材料最终转化成提高土质的材料,主要有农用覆膜、药物的控制释放。在塑料卡中(如信用卡、IP卡等)加入降解性材料也能使其在废弃后迅速降解而不污染环境。目前在美国等西方发达国家 ,包装材料和方便袋等都已使用可降解的纸材料或纸袋。这些材料的使用大大降低了对环境的白色污染,提高了环境质量。我国目前已经开始重视白色污染的问题,2008年6月1日开始实行的“限塑令”就充分说明了这一点。
9. 可降解材料有哪些
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
(9)可生物降解化学品有什么扩展阅读:
主要用途
1、农林渔业,地膜,保水材料,育苗钵,苗床,绳网,农药和农肥缓释材料。
2、包装业,购物袋,垃圾袋,堆肥袋,一次性餐盒,方便面碗,缓冲包装材料。
3、体育用品,高尔夫球场球钉和球座。
4、卫生用品,妇女卫生用品,婴儿尿布,医用褥垫,一次性胡刀。
10. 可降解材料的分类有哪些
按降解的外因因素来分,可分为:
1.光降解材料:由于太阳光的作用而降解;
2.生物降解材料:由于真菌、细菌等自然界微生物的呼吸作用或化能合成而降解,最终分解为二氧化碳和水;
3.环境降解材料:在光、热、水、污染化合物、微生物、昆虫、机械力等自然环境条件作用下降解。
影响材料降解性能的因素很多,具体有如下几种:
pH值对高分子材料降解的影响
Mader等认为pH值的变化对共聚物链的水解速率有很大的影响,但是降解的速率在生物体内的不同部位没有很大的差异。共聚物的降解可形成一个酸性的微环境,促使共聚物进行自催化,从而导致其降解的加
温度对高分子材料降解的影响
在实验中很少能看出材料的降解与温度有什么样的关系,这是由于体外的实验常是模拟体温进行的,而人体体温也变化不大。但是,在体外实验过程中,有时为了实验的需要,可以适当升温,以缩短实验周期。但是在加速降解过程中温度不可太高也不可太低,因为聚合物在温度过高时会发生副反应;温度过低时,达不到加速降解的目的。所以,为避免温度和空气流动对可降解材料造成影响,可降解材料都保存在低温密封环境中
分子量对高分子材料降解的影响
Wu等人认为材料的水解速度受到共聚物的分子量及分布的影响变化显着。这主要是因为每个酯键都可能被水解,而分子链上的酯键水解是无规则的,当聚合物分子链越长时,它能够发生水解的部位越多,那么降解越快越快。
材料结构对高分子材料降解的影响
酸酐和原酸酯易水解。Li等认为,由于梳状共聚物的质量和分子量降低快是由于骨架具有极性,有利于酯键的断裂。所以梳状分子共聚物的降解速度比线状分子大。
单体的组成比例对高分子材料降解的影响
材料的降解行为于材料的物理性质和化学性质有关,聚合物的极性、分子量及其分布等都影响着材料降解性能。Wu等经研究后认为共聚物的降解与共聚物的分子量、结晶度等有很大的关系。如乙交酯和丙交酯共聚物结晶度低于两单体各自的均聚物的结晶度。
乙醇酸比乳酸亲水好,因此,含乙交酯多的PGLA共聚物亲水性较富含丙交酯多的PGLA共聚物亲水性要好,从而降解速度快。亲水性聚合物吸水量大,材料内部分子能够与水分子充分接触,降解速率快。反之,疏水性聚合物材料内部分子与水分子接触少,降解速率慢。