常見可降解材料的分析

1、常見可降解材料的分析學(xué)校：安徽工程大學(xué)姓名：錢永飛指導(dǎo)教師：季長(zhǎng)路教授內(nèi)容摘要：聚乳酸（PLQ聚乳酸有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物 完全降解，用它制成的各種制品埋在土壤中 6至12個(gè)月即可完成自動(dòng)降解；聚 丁二酸丁二醇酯（PBS力學(xué)性能十分優(yōu)異，耐熱性能好，熱變形溫度接近100 C, 改性后使用溫度接近100C,克服了其它生物降解塑料耐熱溫度低的缺點(diǎn)；加工 特性良好，材料成本低，在正常儲(chǔ)存和使用過(guò)程中性能非常穩(wěn)定；3-羥基丁酸-co-3-g基戊酸共聚物（PBHS具有完全的生物相容性和對(duì)水、 氣的高阻隔性等， 因此在諸如醫(yī)用材料、薄膜材料、一次性用品、包裝材料（特別是食品包裝）等

2、 方面有著廣泛的應(yīng)用前景。除此之外，常見的可降解包裝材料還有一些以聚乙烯醇為代表的水溶性包裝 材料、以淀粉類塑料為代表的生物溶性包裝材料、以在高分子鏈中加入染基與酮， 在光照條件下加速分解為代表的光降解包裝材料以及以利用珍珠巖發(fā)泡技術(shù)制 作緩沖包裝件為代表的天然材質(zhì)包裝材料。關(guān)鍵詞：可降解材料聚乳酸3-羥基丁酸-co-3-羥基戊酸共聚物聚 丁二酸丁二醇酯引言：聚合物和塑料是二十世紀(jì)典型的材料，年產(chǎn)量急劇增長(zhǎng)，從 20世紀(jì)三十年 代最初的每年幾百噸，到二十世紀(jì)末已經(jīng)超過(guò)了億 t|年，2005年已達(dá)到億t| 年，其中西歐占其中的19%。歐盟目前的塑料使用量為60kg| （人。年）。隨 之而來(lái)的是地

3、球的環(huán)境質(zhì)量的不斷惡化，保護(hù)環(huán)境刻不容緩，人們的環(huán)保意識(shí)開 始逐漸提高。由于新型可降解包裝材料具有可降解、無(wú)污染、造價(jià)越來(lái)越低等諸多優(yōu)點(diǎn)，它慢慢進(jìn)入了我們的生活。本文將討論幾種常見可降解材料的各種性能。緒論：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)水平和人們消費(fèi)水平的日益提高，食品科技和包 裝工業(yè)的迅速發(fā)展，全球追捧食品健康、安全消費(fèi)的呼聲日益高漲，無(wú)論是 監(jiān)督部門還是生產(chǎn)企業(yè)，都對(duì)我國(guó)近期亟待制定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)更加迫切，目標(biāo) 也更加具體明確。據(jù)統(tǒng)計(jì)，食品包裝涉及的相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)近百種，除了 2009 年6月1日正式生效的（GB9685-2008食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo) 準(zhǔn)）限定的添加劑種類從65中添加到9

4、58種外，還有五十多種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)已列入 標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃，大量的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在等待進(jìn)入修定計(jì)劃中。國(guó)際上關(guān)于環(huán)境可降解塑料的含義可以歸納為三個(gè)方面?；瘜W(xué)（分子水平）上：具廢棄物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，最終完全降解為 二氧化碳和水。物性（材料水平）上：具廢棄物在較短時(shí)間內(nèi)，力學(xué)性能下降，應(yīng)用功能大 部分或全部喪失。形態(tài)上：具廢棄物在較短時(shí)間內(nèi)破裂、崩碎、粉化成對(duì)環(huán)境無(wú)害或易被環(huán)境 消化。幾種常見可降解材料的分析【一】：可降解性：1 .聚乳酸（PLA）:聚乳酸有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，用它 制成的各種制品埋在土壤中6至12個(gè)月即可完成自動(dòng)降解。它使用后的廢物埋 在土中或水中，

5、可在微生物分解下生成碳酸氣和水， 它們?cè)陉?yáng)光下，通過(guò)光合作 用又會(huì)生成起始原料淀粉。這樣經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)過(guò)程既能重新得到聚乳酸初始原料 淀粉，又借助光合作用減少了空氣中二氧化碳的含量。2 .聚丁二酸丁二醇酯（PBS）:易被自然界的多種微生物或動(dòng)植物體內(nèi)的酶分解、代謝，最終分解為二 氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料。具有良好的生物相容性 和生物可吸收性；另外，PBS只有在堆肥、水體等接觸特定微生物條件下才發(fā)生降解，在正常儲(chǔ)存和使用過(guò)程中性能非常穩(wěn)定。羥基丁酸-co-3-羥基戊酸共聚物（PHB/PHV,PHBV,biopol）:是一種生物聚酯，它由細(xì)菌生產(chǎn)，能被細(xì)菌消化，在土壤或堆肥化條件

6、 下完全分解為二氧化碳、水和生物質(zhì)。:生產(chǎn):1 .聚乳酸（PLA :乳酸生產(chǎn)是以乳酸為原料，傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵大多用淀粉質(zhì)原料，目前美、法、 日等國(guó)家已開發(fā)利用農(nóng)副產(chǎn)品為原料發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，進(jìn)而生產(chǎn)聚乳酸。美國(guó)LLC公司生產(chǎn)聚乳酸工藝為：玉米淀粉經(jīng)水解為葡萄糖，再用乳酸 桿菌厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程用液堿中和生成乳酸，發(fā)酵液經(jīng)凈化后，用電滲析工藝， 制成純度達(dá)99. 5%的L顯酸。由乳酸制PLA生產(chǎn)工藝有：（1）直接縮聚法，在真 空下使用溶劑使脫水縮聚。（2）非溶劑法，使乳酸生成環(huán)狀二聚體內(nèi)交酯，在開 環(huán)縮聚成PLA法國(guó)埃爾斯坦糖廠日本鐘紡公司據(jù)有關(guān)媒體報(bào)道，歐洲生物降解塑料生產(chǎn)商 -Hycail材料工業(yè)

7、公司在提升聚乳酸（PLA）耐溫性的開發(fā)和生產(chǎn)方面最近取得 突破。2 .聚丁二酸丁二醇酯（PBS）:20世紀(jì)90年代，日本的昭和高分子公司采用異氟酸酯作為擴(kuò)鏈劑，與傳統(tǒng)縮聚合成的低分子量PBS反應(yīng)，制備出分子量可達(dá)20萬(wàn)左右的高分子量PBS 分子量超過(guò)10萬(wàn)的PBS*力學(xué)性能上較低分子量PBS有極大的飛躍，力學(xué)性能 可到達(dá)普通塑料聚丙烯的水平，完全可以作為通用材料使用。目前日本昭和高分 子公司擴(kuò)鏈法生產(chǎn)的PBS的產(chǎn)能為3000t/a , 2萬(wàn)t/a的新生產(chǎn)線正在建設(shè)中羥基丁酸-co-3-羥基戊酸共聚物(PHBV,biopol):美國(guó)帝國(guó)化學(xué)工林公司利用細(xì)菌把糖和有機(jī)酸制造成可生物降解的塑料。其方

8、法與生產(chǎn)出乙醇的發(fā)酵工藝相似，所不同的只是，用的細(xì)菌是產(chǎn)堿桿菌屬，能把喂食的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成一種塑料.稱為PHBV。這種細(xì)菌積累這種塑料是作為能量?jī)?chǔ)存，就像人類和動(dòng)物積存脂肪一樣。當(dāng)細(xì)菌積存的PHBV達(dá)到它們體重的80%時(shí)，就用蒸汽把這些細(xì)胞沖破，把塑料收集起來(lái)。【三】：缺點(diǎn)1 .聚乳酸(PLQ :1:不能耐高溫，玻璃化溫度低只有55度，雖然有些廠家對(duì)它做了一些耐溫的改 性，可還是沒有在根本上解決問題， 會(huì)在生產(chǎn)是增加一定的成本，還會(huì)在一些應(yīng) 用領(lǐng)域得到排擠和限制，沒法大批量的推廣。2:很脆沒柔性，延伸性很差，沒法吹膜工藝生產(chǎn)，沒法達(dá)到應(yīng)用所需要的一些 性能；價(jià)格也是一個(gè)問題，太高了。市場(chǎng)沒法接受，

9、只能在特定應(yīng)用上推廣，沒 法在普通市場(chǎng)推廣。2 .聚丁二酸丁二醇酯(PBS):聚丁二酸丁二醇酯(PBS幾乎可以替代現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的非降解包裝材料，它 克服了其他可降解材料的弱點(diǎn)，成為生物降解塑料材料中的佼佼者，用途極為廣 泛,綜合性能優(yōu)異，性價(jià)比合理，具有良好的應(yīng)用推廣前景。力學(xué)性能優(yōu)異，接近 PP和ABS塑料;加工性能非常好，同時(shí)可以共混大量碳酸鈣、淀粉等填充物，得 到價(jià)格低廉的制品；羥基丁酸-co-3-羥基戊酸共聚物(PHBV,biopol):耐熱性差，加工工藝條件苛刻，產(chǎn)業(yè)化上存在一些無(wú)法解決的困難?！舅摹浚簯?yīng)用:1 .聚乳酸:可用于加工從工業(yè)到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無(wú)紡

10、布、 工業(yè)及民用布。進(jìn)耐口工成農(nóng)用織物、保健織物、抹布、衛(wèi)生用品、室外防紫外 線織物、帳篷布、地墊面等等，市場(chǎng)前景十分看好。聚乳酸有良好的相容性與可降解性，在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用也非常廣泛，如 可生產(chǎn)一次性輸液用具、免拆型手術(shù)縫合線等，低子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。2 .聚丁二酸丁二醇酯（PBS）:可以用做垃圾袋、包裝袋、化妝品瓶、各種塑料卡片、嬰兒尿布、農(nóng) 用材料及藥物緩釋載體基質(zhì)等；還有其它涉及到環(huán)境保護(hù)的各種塑料制品， 如土木綠化用網(wǎng)、膜等?？捎糜诎b、餐具、化妝品瓶及藥品瓶、一次性醫(yī) 療用品、農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥及化肥緩釋材料、生物醫(yī)用高分子材料等領(lǐng)域。羥基丁酸-co-3-羥基戊酸共聚物（PHBV,biopol）:PBHV具有完全的生物相容性和對(duì)水、氣的高阻隔性等，因此在諸如醫(yī) 用材料（縫線、骨釘）、薄膜材料（地膜、購(gòu)物袋、堆肥袋）、一次性用品 （筆、餐具）、包裝材料