完全生物降解材料.doc

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1、完全生物降解材料　　摘要：可完全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，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，应用前言：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

2、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；动作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、生物降解材料　　理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废气后可被环境微生物完全分解、最终被无机化合成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。　　1.1、生物降解材料的分类生物降解材料

3、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，淀粉基生物降解塑

4、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

5、料的品种和性能　　完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。　　（1）聚己内酯（PCL)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/te

6、x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。PCL是高分子材料具有良好的生物分解性，与PE、PP、PC等多种树脂具有良好的相容性，可以提高其熔点。生物降解速度仅次于PHB和纤维素。天津科技大学翼玲芳等将PCL与热塑性淀粉、聚乙烯进行共混复合，得到加工性能、力学性能、生物降解性能优良的高分子材料。　　(2)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

7、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。　　(3)聚乳酸(PLA)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、

8、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。此外，聚乳酸还具有优良的生物相容性，其降解产物能参与人体代