功能高分子材料-第六章 環(huán)境降解高分子材料

1、第六章第六章環(huán)境降解高分子材料環(huán)境降解高分子材料2 6.1 6.1 概述概述 高分子材料的大量應(yīng)用，給人們的生活帶來(lái)高分子材料的大量應(yīng)用，給人們的生活帶來(lái)了許多方便，改變了人們的生活方式。例如，塑了許多方便，改變了人們的生活方式。例如，塑料材料的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。在料材料的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。在2020世紀(jì)末世界塑料產(chǎn)量世紀(jì)末世界塑料產(chǎn)量已達(dá)到已達(dá)到1.31.3億噸，若按體積來(lái)計(jì)算，已超過(guò)鋼鐵、億噸，若按體積來(lái)計(jì)算，已超過(guò)鋼鐵、鋁、銅等。鋁、銅等。 出現(xiàn)的問(wèn)題：出現(xiàn)的問(wèn)題： 一是來(lái)源，石油是不可再生資源；一是來(lái)源，石油是不可再生資源； 二是難分解，環(huán)境污染。二是難分解，環(huán)境污染。 3 迫切需要尋找一種迫切需

2、要尋找一種可再生可再生的塑料資源，解決的塑料資源，解決環(huán)境污染問(wèn)題。環(huán)境污染問(wèn)題。 目前處理塑料方法：目前處理塑料方法：填埋、焚燒、廢舊塑料的回填埋、焚燒、廢舊塑料的回收。收。 存在問(wèn)題：存在問(wèn)題：土地占用、二次污染、回收成本。土地占用、二次污染、回收成本。 重要方向：重要方向：發(fā)展可降解的高分子材料。發(fā)展可降解的高分子材料。4 高分子材料的降解反應(yīng)可以分為熱降解、機(jī)高分子材料的降解反應(yīng)可以分為熱降解、機(jī)械降解、氧化降解、化學(xué)降解、械降解、氧化降解、化學(xué)降解、光降解光降解和和生物降生物降解解等。等。 本章主要討論在自然環(huán)境中的降解過(guò)程，即本章主要討論在自然環(huán)境中的降解過(guò)程，即光降解塑料光降解塑

3、料和和生物降解塑料生物降解塑料以及以及光光- -生物雙降解生物雙降解塑料塑料。5 1 1、光降解塑料：、光降解塑料： 引入光增感基團(tuán)引入光增感基團(tuán)（合成型）（合成型） 如乙烯如乙烯- -一氧化碳的共聚物，乙烯基酮和乙一氧化碳的共聚物，乙烯基酮和乙烯基單體的共聚物等；烯基單體的共聚物等； 添加有光增感作用添加有光增感作用的化學(xué)助劑（添加劑）的化學(xué)助劑（添加劑） 添加劑：添加劑：光敏劑光敏劑（芳香胺、芳香酮等）（芳香胺、芳香酮等）、過(guò)過(guò)渡金屬化合物渡金屬化合物（如金屬鹽、有機(jī)金屬化合物、硬（如金屬鹽、有機(jī)金屬化合物、硬脂酸鐵鹽、羧酸鹽等）、多芳香族碳?xì)浠衔?。脂酸鐵鹽、羧酸鹽等）、多芳香族碳?xì)浠?/p>

4、物。 6 2 2、生物降解塑料、生物降解塑料 根據(jù)根據(jù)降解的形式可分為降解的形式可分為不完全生物降解塑不完全生物降解塑料料和和完全生物降解塑料完全生物降解塑料。 (1)(1)不完全生物降解塑料主要是可完全生物降解不完全生物降解塑料主要是可完全生物降解的組分和普通高分子材料的共混物，如淀粉和的組分和普通高分子材料的共混物，如淀粉和PEPE、PPPP、PVCPVC、PSPS等；等； (2)(2)完全生物降解塑料分為三類(lèi)：完全生物降解塑料分為三類(lèi)： 7 a a、天然高分子聚合物及其衍生物，如纖維素以、天然高分子聚合物及其衍生物，如纖維素以及衍生物、甲殼素、葡聚及衍生物、甲殼素、葡聚糖、聚糖等糖、聚糖

5、等。 b b、微生物合成的高分子聚合物，如脂肪族聚酯、微生物合成的高分子聚合物，如脂肪族聚酯（聚己內(nèi)酯（聚己內(nèi)酯、聚二元酸二元醇等聚二元酸二元醇等）、）、聚乳酸等聚乳酸等； c c、化學(xué)合成高分子聚合物，如聚乙二醇、脂肪、化學(xué)合成高分子聚合物，如聚乙二醇、脂肪族聚酯、聚乙烯醇等；族聚酯、聚乙烯醇等；8 3 3、光、光- -生物雙降解塑料生物雙降解塑料 這一類(lèi)主要有光敏劑、生物降解劑與聚苯乙這一類(lèi)主要有光敏劑、生物降解劑與聚苯乙烯、聚丙烯的共混物，以及光敏劑、改性淀粉與烯、聚丙烯的共混物，以及光敏劑、改性淀粉與PSPS、PPPP的共混物。的共混物。 4 4、化學(xué)降解塑料、化學(xué)降解塑料 氧化降解塑

6、料和水降解塑料，如氧化降解塑料和水降解塑料，如PVAPVA與不同與不同單體的共聚物、丙烯酸類(lèi)共聚物等。單體的共聚物、丙烯酸類(lèi)共聚物等。9 6.2 6.2 光降解高分子材料光降解高分子材料 一、光降解機(jī)理一、光降解機(jī)理 在自然條件下，太陽(yáng)光的紫外線（波長(zhǎng)在自然條件下，太陽(yáng)光的紫外線（波長(zhǎng)290-290-400nm400nm）是造成光降解的主要因素。許多高分子物）是造成光降解的主要因素。許多高分子物質(zhì)受到質(zhì)受到300nm300nm以以下的短波長(zhǎng)光的照射時(shí)，可顯示出下的短波長(zhǎng)光的照射時(shí)，可顯示出光降解性，但在光降解性，但在300nm300nm以上的近紫外線到可見(jiàn)光范以上的近紫外線到可見(jiàn)光范圍內(nèi)光降圍

7、內(nèi)光降解解卻很少發(fā)生卻很少發(fā)生。 加入染料和顏料，也就是說(shuō)在光降解高分子加入染料和顏料，也就是說(shuō)在光降解高分子材料中的應(yīng)引入材料中的應(yīng)引入發(fā)色團(tuán)發(fā)色團(tuán)。10 分子結(jié)構(gòu)的某些基團(tuán)吸收某種波長(zhǎng)的光，而分子結(jié)構(gòu)的某些基團(tuán)吸收某種波長(zhǎng)的光，而不吸收另外波長(zhǎng)的光，從而使人覺(jué)得好像這一物不吸收另外波長(zhǎng)的光，從而使人覺(jué)得好像這一物質(zhì)質(zhì) 發(fā)出顏色發(fā)出顏色 似的，因此把這些基團(tuán)稱(chēng)為似的，因此把這些基團(tuán)稱(chēng)為 發(fā)色發(fā)色基團(tuán)基團(tuán)/ /發(fā)色團(tuán)發(fā)色團(tuán) 。 例如，無(wú)機(jī)顏料結(jié)構(gòu)中有發(fā)色團(tuán)，如鉻酸鹽例如，無(wú)機(jī)顏料結(jié)構(gòu)中有發(fā)色團(tuán)，如鉻酸鹽顏料是（重鉻酸根），呈黃色；氧化鐵顏料的發(fā)顏料是（重鉻酸根），呈黃色；氧化鐵顏料的發(fā)色團(tuán)是呈

8、紅色；鐵藍(lán)顏料的發(fā)色團(tuán)是呈藍(lán)色。色團(tuán)是呈紅色；鐵藍(lán)顏料的發(fā)色團(tuán)是呈藍(lán)色。11 這些不同的分子結(jié)構(gòu)對(duì)光波有選擇性的吸收，這些不同的分子結(jié)構(gòu)對(duì)光波有選擇性的吸收，反射出不同波長(zhǎng)的光。反射出不同波長(zhǎng)的光。 發(fā)色體中不飽和共軛鏈發(fā)色體中不飽和共軛鏈( ( 如如- C= C- - C= C- 、- N - N = N - = N - 、- N = O- N = O）的一端與含有供電子基）的一端與含有供電子基( (如如- - OHOH、- NH- NH2 2) )或吸收電子基或吸收電子基( (如如- NO- NO2 2、C = O ) C = O ) 的基團(tuán)相連的基團(tuán)相連, , 另一端與電性相反的基團(tuán)相連

9、。另一端與電性相反的基團(tuán)相連。 化合物分子吸收了一定波長(zhǎng)的光量子的能量化合物分子吸收了一定波長(zhǎng)的光量子的能量后后, ,發(fā)生極化并產(chǎn)生偶極矩發(fā)生極化并產(chǎn)生偶極矩, ,使價(jià)電子在不同能級(jí)使價(jià)電子在不同能級(jí)間躍遷而形成不同的顏間躍遷而形成不同的顏色色。12 光降解反應(yīng)光降解反應(yīng)是指在光的作用下聚合物鏈發(fā)生斷裂，是指在光的作用下聚合物鏈發(fā)生斷裂，分子量降低的光化學(xué)過(guò)程。分子量降低的光化學(xué)過(guò)程。 光降解過(guò)程主要有三種形式：光降解過(guò)程主要有三種形式： 1 1、無(wú)氧光降解過(guò)程、無(wú)氧光降解過(guò)程 主要發(fā)生在聚合物分子中含有主要發(fā)生在聚合物分子中含有發(fā)色團(tuán)發(fā)色團(tuán)時(shí)，或時(shí)，或含有含有光敏性雜質(zhì)光敏性雜質(zhì)時(shí)。一般認(rèn)為

10、與聚合物中時(shí)。一般認(rèn)為與聚合物中羰基羰基吸吸收光能后發(fā)生一系列能量轉(zhuǎn)移和化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致聚收光能后發(fā)生一系列能量轉(zhuǎn)移和化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致聚合物鏈斷裂有關(guān)。合物鏈斷裂有關(guān)。 13Norrish I反應(yīng)在酮基處斷開(kāi)高分子鏈：反應(yīng)在酮基處斷開(kāi)高分子鏈： Norrish II反應(yīng)在反應(yīng)在-位斷開(kāi)高分子鏈：位斷開(kāi)高分子鏈：CH2CH2COCH2CH2hvCH2CO+ CH2CH2CO +CH2CH2CH2CH2COCH2CH2hvCH2COCH2CH3+CH2CH14 對(duì)于對(duì)于不含有不含有羰基發(fā)色團(tuán)的聚合物，可能有兩種羰基發(fā)色團(tuán)的聚合物，可能有兩種光降解方式導(dǎo)致主鏈斷裂：光降解方式導(dǎo)致主鏈斷裂： 首先發(fā)生側(cè)基斷裂

11、，然后由所產(chǎn)生的自由基引首先發(fā)生側(cè)基斷裂，然后由所產(chǎn)生的自由基引發(fā)聚合物鏈斷裂；發(fā)聚合物鏈斷裂； 主鏈鍵直接被光解成一對(duì)自由基。主鏈鍵直接被光解成一對(duì)自由基。15 2 2、氧參與的光氧化過(guò)程、氧參與的光氧化過(guò)程 其其過(guò)程為高分子吸收光后激發(fā)成過(guò)程為高分子吸收光后激發(fā)成單線態(tài)單線態(tài)，單單線態(tài)轉(zhuǎn)變成壽命較長(zhǎng)的線態(tài)轉(zhuǎn)變成壽命較長(zhǎng)的三線態(tài)三線態(tài)，它與空氣中的氧，它與空氣中的氧分子反應(yīng)，生成高分子分子反應(yīng)，生成高分子過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫，后者很不穩(wěn)定，后者很不穩(wěn)定，在光的作用下很容易在光的作用下很容易分解為自由基分解為自由基，產(chǎn)生的自由，產(chǎn)生的自由基能夠引起聚合物的降解反應(yīng)基能夠引起聚合物的降解反應(yīng)。 16

12、CH2CHCH3 CH2CCH3HnhvCH2CHCH3 CH2CCH3Hn+O2CH2CHCH3 CH2CCH3OOHOOHCH2CHCH3 CH2CCH3+CH2CHCH3 CH2CCH3O+OH17 3 3、高聚物中含有、高聚物中含有光敏劑光敏劑 光敏劑分子可以將其吸收的光能傳遞給聚合光敏劑分子可以將其吸收的光能傳遞給聚合物，發(fā)生降解反應(yīng)。它的反應(yīng)含有兩種機(jī)理進(jìn)行。物，發(fā)生降解反應(yīng)。它的反應(yīng)含有兩種機(jī)理進(jìn)行。 第一種第一種是光敏劑的激發(fā)態(tài)與高分子間進(jìn)行氫自由是光敏劑的激發(fā)態(tài)與高分子間進(jìn)行氫自由基的授受，使分解反應(yīng)的鏈引發(fā)發(fā)生?；氖谑?，使分解反應(yīng)的鏈引發(fā)發(fā)生。 第二種第二種是在光作用下活

13、化為三線態(tài)的光敏劑使氧是在光作用下活化為三線態(tài)的光敏劑使氧分子活化為單線態(tài)，該氧分子導(dǎo)致高分子的分解。分子活化為單線態(tài)，該氧分子導(dǎo)致高分子的分解。18 二二、光降解高分子材料及制備光降解高分子材料及制備 能夠有效地發(fā)生光降解反應(yīng)的高分子結(jié)構(gòu)中能夠有效地發(fā)生光降解反應(yīng)的高分子結(jié)構(gòu)中應(yīng)含有應(yīng)含有發(fā)色團(tuán)發(fā)色團(tuán)，如，如聚砜聚砜，聚酰胺聚酰胺等，一些烯類(lèi)單等，一些烯類(lèi)單體與一氧化碳共聚或采用其他的方法引入體與一氧化碳共聚或采用其他的方法引入酮基酮基后后也是很好的光降解材料。也是很好的光降解材料。 含有含有雙鍵雙鍵的高分子如聚丁二烯、聚異戊二烯的高分子如聚丁二烯、聚異戊二烯等在太陽(yáng)光和氧的作用下能迅速分解

14、等在太陽(yáng)光和氧的作用下能迅速分解。用少量的用少量的丁二烯與乙烯或丙烯共聚也可得到光降解型的聚丁二烯與乙烯或丙烯共聚也可得到光降解型的聚乙烯和聚丙烯乙烯和聚丙烯。19 1 1、合成光降解高分子材料、合成光降解高分子材料 共聚是合成光降解高分子最常用的方法，共聚是合成光降解高分子最常用的方法，通過(guò)共聚在大分子中引入通過(guò)共聚在大分子中引入感光基團(tuán)感光基團(tuán)，如，如酮基酮基、雙鍵雙鍵、偶氮偶氮等，并通過(guò)控制感光基團(tuán)的含量以等，并通過(guò)控制感光基團(tuán)的含量以控制聚合物的壽命?？刂凭酆衔锏膲勖?20 ( (1 1) )在聚烯烴中通過(guò)共聚引入羰基在聚烯烴中通過(guò)共聚引入羰基 制備光降解塑料最常用的方法。制備光降解

15、塑料最常用的方法。 含羰基單體含羰基單體：COCO、甲基乙烯基酮甲基乙烯基酮、甲基丙烯基、甲基丙烯基酮酮等等。 例如乙烯與例如乙烯與COCO的的共聚物中，隨羰基含量的共聚物中，隨羰基含量的增大，在老化計(jì)中測(cè)得的脆化時(shí)間縮短。增大，在老化計(jì)中測(cè)得的脆化時(shí)間縮短。 當(dāng)羰基含量為當(dāng)羰基含量為0.1%0.1%時(shí)，壽命為時(shí)，壽命為655h655h； 當(dāng)羰基含量提高到當(dāng)羰基含量提高到12%12%，壽命為，壽命為40h40h。21 還可以將甲基乙烯基酮與乙烯、苯乙烯、甲基還可以將甲基乙烯基酮與乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸酯、氯乙烯等共聚。一些縮聚產(chǎn)物如聚丙烯酸酯、氯乙烯等共聚。一些縮聚產(chǎn)物如聚酯則可以用含有羰基

16、的雙官能團(tuán)單體來(lái)制備。酯則可以用含有羰基的雙官能團(tuán)單體來(lái)制備。 (2) (2)通通過(guò)大分子的化學(xué)反應(yīng)在分子鏈上引入感光過(guò)大分子的化學(xué)反應(yīng)在分子鏈上引入感光基團(tuán)基團(tuán) 例例如，用輻射接枝法將含有酮基的單體直接接如，用輻射接枝法將含有酮基的單體直接接在塑料上，苯乙酮衍生物在乙烯在塑料上，苯乙酮衍生物在乙烯- -乙烯醇共聚物乙烯醇共聚物上接枝共聚的方法制得可光降解的聚乙上接枝共聚的方法制得可光降解的聚乙烯。烯。 22 2 2、摻入光敏添加劑、摻入光敏添加劑 光敏劑光敏劑能能（無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物）誘導(dǎo)和促進(jìn)聚（無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物）誘導(dǎo)和促進(jìn)聚合物光降解反應(yīng)合物光降解反應(yīng)。 將它們加入到普通塑料中即得到光降解

17、塑將它們加入到普通塑料中即得到光降解塑料料。在光的作用下，光敏劑可離解成具有活性在光的作用下，光敏劑可離解成具有活性的自由基，進(jìn)而引發(fā)聚合物分子鏈的連鎖反應(yīng)的自由基，進(jìn)而引發(fā)聚合物分子鏈的連鎖反應(yīng)達(dá)到降解的作用達(dá)到降解的作用。 23 (1) (1)羰基化合物羰基化合物 二苯甲酮二苯甲酮及其衍生物常用作光敏劑。及其衍生物常用作光敏劑。 如美國(guó)普林斯頓聚合物研究所采用二苯甲酮和硬如美國(guó)普林斯頓聚合物研究所采用二苯甲酮和硬脂酸鐵作為光敏劑的聚烯烴農(nóng)膜，脂酸鐵作為光敏劑的聚烯烴農(nóng)膜，3 39 9個(gè)月完全個(gè)月完全降解碎裂。降解碎裂。 (2)(2)金屬絡(luò)合物金屬絡(luò)合物 大多數(shù)金屬絡(luò)合物都是高聚物光降解的促

18、進(jìn)大多數(shù)金屬絡(luò)合物都是高聚物光降解的促進(jìn)劑。工業(yè)上最常用的光敏劑劑。工業(yè)上最常用的光敏劑二丁基二硫代氨基甲二丁基二硫代氨基甲酸鐵酸鐵，它吸收太陽(yáng)光后產(chǎn)生的二硫代氨基甲酰自，它吸收太陽(yáng)光后產(chǎn)生的二硫代氨基甲酰自由基可引發(fā)聚合物發(fā)生光降解。由基可引發(fā)聚合物發(fā)生光降解。24 (3)(3)含有芳烴環(huán)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)含有芳烴環(huán)結(jié)構(gòu)的物質(zhì) 蒽醌蒽醌對(duì)波長(zhǎng)對(duì)波長(zhǎng)350nm350nm的光波很敏感，經(jīng)光激發(fā)的光波很敏感，經(jīng)光激發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)并產(chǎn)生光化學(xué)活性，將能量轉(zhuǎn)移給轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)并產(chǎn)生光化學(xué)活性，將能量轉(zhuǎn)移給聚合物鏈上的羰基或不飽和鍵，降解。聚合物鏈上的羰基或不飽和鍵，降解。 二茂鐵二茂鐵是性能優(yōu)異的光敏劑，控制其

19、在塑料是性能優(yōu)異的光敏劑，控制其在塑料制品中的含量，即可促進(jìn)塑料發(fā)生光降解，也可制品中的含量，即可促進(jìn)塑料發(fā)生光降解，也可使塑料穩(wěn)定化，可控制農(nóng)膜的使用壽命。使塑料穩(wěn)定化，可控制農(nóng)膜的使用壽命。25 (4)(4)鹵化物鹵化物 金屬鹵化物中，金屬鹵化物中，氯化鐵氯化鐵是最有效的光敏劑。是最有效的光敏劑。在光的作用下，產(chǎn)生氯化亞鐵和活性氯原子，后在光的作用下，產(chǎn)生氯化亞鐵和活性氯原子，后者能捕獲聚烯烴中的氫原子，形成氯化氫，可以者能捕獲聚烯烴中的氫原子，形成氯化氫，可以促使聚烯烴分子形成烷基自由基，發(fā)生氧化反應(yīng)，促使聚烯烴分子形成烷基自由基，發(fā)生氧化反應(yīng)，形成過(guò)氧化自由基，降解。形成過(guò)氧化自由基，

20、降解。 26 地膜地膜保溫效果好。保溫效果好。6060天左右出現(xiàn)裂紋。天左右出現(xiàn)裂紋。80-9080-90天出現(xiàn)大裂崩解。天出現(xiàn)大裂崩解。三個(gè)月后失重率達(dá)三個(gè)月后失重率達(dá)60-80%60-80%。當(dāng)年，地表地膜降解為粉末狀。當(dāng)年，地表地膜降解為粉末狀。最終被微生物吞噬，放出二氧最終被微生物吞噬，放出二氧化碳和水，對(duì)土壤和作物無(wú)毒化碳和水，對(duì)土壤和作物無(wú)毒無(wú)害。無(wú)害。三、光降解塑料的應(yīng)用三、光降解塑料的應(yīng)用 27 容器包裝材料容器包裝材料目目前使用較多的就是現(xiàn)有包裝材料（聚乙烯、聚前使用較多的就是現(xiàn)有包裝材料（聚乙烯、聚丙烯）中加入淀粉等生物降解劑使其容易降解。丙烯）中加入淀粉等生物降解劑使其容

21、易降解。 28 冷卻后有足夠的強(qiáng)度，保持冷卻后有足夠的強(qiáng)度，保持長(zhǎng)久不變形。長(zhǎng)久不變形?？梢约庸こ筛鞣N形狀的玩具?？梢约庸こ筛鞣N形狀的玩具。玩具玩具可降解自由樹(shù)脂的塑料?？山到庾杂蓸?shù)脂的塑料。放在放在600C熱水里軟化成一團(tuán)。熱水里軟化成一團(tuán)。29 6.3 6.3 生物降解高分子生物降解高分子材料材料 一、概念及分類(lèi)一、概念及分類(lèi) 生生物降解高分子物降解高分子指的是在生物或生物化學(xué)作用過(guò)指的是在生物或生物化學(xué)作用過(guò)程中或生物環(huán)境中可以發(fā)生降解的高分子。程中或生物環(huán)境中可以發(fā)生降解的高分子。 生物降解生物降解是指通過(guò)生物酶作用或與微生物（如細(xì)是指通過(guò)生物酶作用或與微生物（如細(xì)菌、真菌等菌、真菌等

22、）所產(chǎn)生的化學(xué)降解作用而使化合物）所產(chǎn)生的化學(xué)降解作用而使化合物發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，在這一過(guò)程中，還可能伴在這一過(guò)程中，還可能伴隨著隨著光降解光降解、水解水解、氧化降解氧化降解等反應(yīng)。等反應(yīng)。30 聚合物的降解性能可用聚合物的降解性能可用重（質(zhì)）量損失重（質(zhì)）量損失、力力學(xué)性能下降學(xué)性能下降、分子量下降分子量下降、氧消耗量、二氧化碳、氧消耗量、二氧化碳釋放量等進(jìn)行表征，前三種最為常見(jiàn)。釋放量等進(jìn)行表征，前三種最為常見(jiàn)。 相對(duì)于光降解高分子材料，生物降解高分子相對(duì)于光降解高分子材料，生物降解高分子材料已成為降解塑料發(fā)展的熱點(diǎn)。因其對(duì)環(huán)境要材料已成為降解塑料發(fā)展的熱點(diǎn)。因其對(duì)環(huán)

23、境要求不太苛刻，更容易完全降解成小分子。而且質(zhì)求不太苛刻，更容易完全降解成小分子。而且質(zhì)量小、加工容易、強(qiáng)度高、價(jià)格便宜，污染小，量小、加工容易、強(qiáng)度高、價(jià)格便宜，污染小，應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。31 1 1、生物降解的原理、生物降解的原理 生物降解過(guò)程分生物降解過(guò)程分三個(gè)階段三個(gè)階段： 1 1）高分子材料的表面被微生物黏附）高分子材料的表面被微生物黏附。微生物黏微生物黏附表面的方式受高分子材料表面張力附表面的方式受高分子材料表面張力、表面結(jié)表面結(jié)構(gòu)構(gòu)、多孔性多孔性、溫度和濕度等環(huán)境的影響。溫度和濕度等環(huán)境的影響。 2 2）高分子在微生物分泌的酶作用下，通過(guò)水解）高分子在微生物分泌的酶作用下，通過(guò)

24、水解和氧化的反應(yīng)將高分子斷裂成為低相對(duì)分子質(zhì)和氧化的反應(yīng)將高分子斷裂成為低相對(duì)分子質(zhì)量的碎片。量的碎片。（相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量50025070 PCL PCL的熔點(diǎn)為的熔點(diǎn)為6060，玻璃化溫度為，玻璃化溫度為-60-60，當(dāng)，當(dāng)溫度超過(guò)溫度超過(guò)250250時(shí)，聚合物分解成單體。時(shí)，聚合物分解成單體。 它在室溫時(shí)是一種韌性的材料，其模量介于它在室溫時(shí)是一種韌性的材料，其模量介于高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之間。高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之間。 具有生物降解性。具有生物降解性。 71 3 3、聚二元羧酸酯系列、聚二元羧酸酯系列 由脂肪族的二元酸與二元醇聚合而成的一系由脂肪族的二元酸與二元醇聚合

25、而成的一系列共聚物具有良好的生物降解性，二元酸可為乙列共聚物具有良好的生物降解性，二元酸可為乙二酸、丁二酸，二元醇可為乙二醇、丁二醇等。二酸、丁二酸，二元醇可為乙二醇、丁二醇等。 72 它的系列產(chǎn)品是一種結(jié)晶的熱塑性塑料，相它的系列產(chǎn)品是一種結(jié)晶的熱塑性塑料，相對(duì)分子質(zhì)量在對(duì)分子質(zhì)量在20000200007000070000之間。產(chǎn)品具有優(yōu)異之間。產(chǎn)品具有優(yōu)異的成型性能，成型溫度在的成型性能，成型溫度在160160200200之間，可之間，可采用注射、擠出、吹塑成型，產(chǎn)品在微生物作用采用注射、擠出、吹塑成型，產(chǎn)品在微生物作用下可發(fā)生降解。目前已用來(lái)生產(chǎn)包裝瓶、薄膜等。下可發(fā)生降解。目前已用來(lái)生產(chǎn)包裝瓶、薄膜等。73 4 4、聚酰胺酯共聚物、聚酰胺酯共聚物 脂肪族聚酯與尼龍進(jìn)行胺酯的交換反應(yīng)，可脂肪族聚酯與尼龍進(jìn)行胺酯的交換反應(yīng)，可以得到聚酰胺酯共聚物，是一類(lèi)新的生物降解高以得到