聚合物合成与制备-赵京波部分课件

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1、Let.1降解性聚合物目前我国普通塑料制品的情况：消费量：6千万吨；产值：超过1万亿元；从业人员：240万；塑料垃圾量：1千500万吨；目前制备聚合物的生态途径生物基材料（Biobasedmaterials)可降解塑料（DegradablePlastics)聚合物的降解及生物降解包括聚合物的降解，生物降解及影响因素、研究方法。光降解聚合物如光降解塑料等。生物降解性聚合物各种脂肪族聚酯、聚酯酰胺、聚酸酐、复合降解材料等。本课程主要内容：第一章聚合物的降解及生物降解1.1聚合物的降解环境引起的聚合物崩解（Disintegration），包括物理性质的变坏（deterior

2、ation）和聚合物的降解（Degradation）等。聚合物的降解:由环境因素引起聚合物结构的化学变化，如化学键的断裂、分子量下降等。表1常见的聚合物降解机理降解机理链断裂光降解（Photodegradation）聚合物如E/CO共聚物的NorrishⅠ型和Ⅱ型反应热氧化降解（Thermooxidativedegradation）聚合物如PE在空气中的热氧化水解降解（Hydrodegradation）聚氨酯、聚酯的水解热降解（Thermaldegradation）聚合物受热分解机械降解（Mechanodegradation）聚合物受剪切力降解生物降解（Biodegr

3、adation）聚己内酯（PCL）的生物降解1.2聚合物的生物降解聚合物在微生物或酶的作用下，逐渐分解为小分子的过程。（1）定义：（2）生物降解环境好氧环境（Aerobic）：最终代谢产物为CO2和水；厌氧环境（Anaerobic）：最终产物为甲烷。但通常代谢不完全，得到各种发酵产物。（a）土壤（SoilEnvironments）☆土壤中影响微生物生长的因素可吸收碳（有机碳）；无机矿物质如氮、磷及微量元素等；生长因子（维生素、离子环境、水含量、温度、PH值、氧化还原电势等）；颗粒度。☆土壤微生物细菌（Bacteria）——3～500×106个/g。放线菌（Actino

4、mycetes)——1～20×106个/g。真菌（Fungi）——5～900×103个/g。在土壤中，真菌对有机物及聚合物的降解起主导作用。水藻（Algae）——1～500×103个/g。原生动物（Protozoa）——1～500×103个/g。酵母（Yeasts）——1～500×103个/g。游离酶产自细胞的体外酶或菌体的解体等。（b）水体环境（AquaticEnvironments）在水体环境中对聚合物降解起主导作用的是各种异养细菌。海水水体细菌含量：106cells/ml。随着水深增加，菌含量下降；(沿海）海底沉积区为重要的有机物降解区域，其细菌含量比普通水体高

5、几个数量级。（c）填埋环境（LandfillEnvironments）目前70%的城市固体废弃物是通过填埋方式处理的。其中废弃塑料约占总量的7～11%。厌氧环境：产物主要为甲烷等；降解速度缓慢。（d）堆肥环境（Compostenvironments）专性（Obligate）和兼性（Facultative）喜热微生物；Bacillussp.（芽孢杆菌）、烟曲霉（Aspergillusfumigatus）等细菌，及少量的放线菌;约为107～108个/克；好氧环境；温度：50～60℃；被分解物可经预处理达到适当的营养平衡；可以充氧，加速降解。1.3影响聚合物降解的结构因素(

6、1)主链结构及柔顺性：含易水解键、主链柔顺易降解。(2)分子量及其分布：分子量低,易生物降解。(3)结晶度非晶区易降解,结晶区难降解。(4)交联、支化情况(5)粗糙度交联、支化引起降解速度下降。粗糙的表面有利于降解的发生。(6)环境因素合适的湿度、PH值、营养元素等。1.4生物降解性的研究方法检测生物量的积累——表面观察、细胞计数等(Monitoringtheaccumulationofbiomass);检测反应物的消耗——重量变化、需氧量等(Monitoringthedepletionofreactants);检测反应产物——CO2的形成等(Monitoringre

7、actionproducts);TypeA：一种苯乙烯的共聚物检测聚合物的性质变化(Monitoringchangesinsubstateproperties).1.5常见聚合物的生物降解性各种聚合物树脂烯类单体聚合物聚酯、聚酰胺、聚氨酯无机-有机聚合物表1常见合成高分子的生物降解性序号合成高分子生物降解性1树脂（a）缩醛树脂非生物降解（b）丙烯酸树脂非生物降解（c）酚醛树脂非生物降解（d）氨基树脂非生物降解（e）环氧树脂非生物降解（f）呋喃树脂非生物降解2聚丙烯腈非生物降解3聚多羟乙烯非生物降解4聚苯乙烯非生物降解5聚丙烯非生物降解6聚氯乙烯非生物