环境降解高分子材料.PPT

（2）纤维素 纤维素是植物细胞壁的主要成分。棉花：90%，亚麻：80%，木材： 50%，竹子、芦苇、稻草、野草 氢键，高结晶度，不溶于水和有机溶剂，加热分解，不熔化。应用时需改性，破坏氢键，醚化、酯化、缩醛化 可生物降解、化学降解、光降解 与壳聚糖共混 与蛋白质共混 与其衍生物共混 纤维素及其衍生物与单体共聚（缩聚） 与普通高聚物共混成型（塑木） 共混和共聚 完全降解 （3）甲壳素类 可降解性 非热塑性塑料，只能用流延法成型薄膜 具有独特的生理活性 抗菌性 生物相容性 医药、食品、农业、化妆品、环保，可用作包扎、缝线、人造皮肤、缓释剂、护肤品、发胶、絮凝剂等 6.微生物合成降解高分子材料 用微生物发酵法合成高分子 脂肪族聚酯、聚糖类 聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚β-羟基丁酸酯（PHB） 产量小，成本高，副产物多，分离困难 7.化学合成降解高分子材料 可根据实际需要对结构进行设计和调整 主链上含有可水解的酯基、酰胺基、脲基 脂肪族聚酯为重要品种 聚乳酸（PLA）、聚（ε-己内酯）（PCL） 聚乳酸（PLA） 可制成纤维、薄膜、棒、螺栓 缝合线、器官置换、食品包装 价格昂贵 * * 概述 光降解高分子材料 生物降解高分子材料 主要内容 高分子——二十世纪崛起的材料巨人 1932年高分子学科出现，Staudinger 1935年合成尼龙66，Carothers 广泛应用 6.1 概述 高分子材料 60％ 陶瓷 10％ 金属 30％ 三分天下有其一 高分子材料的正负面影响 给人们的生活带来便利。 消耗大量的天然资源。 造成环境污染。 高分子材料使用废弃后如何处理？ 国际上通常使用三种方法 填埋 焚烧 回收再利用 占用大量土地，造成土壤劣化。 产生有害气体，造成二次污染。 难度大、成本高。 保证人们的生活品质 减少环境污染 治标治本: 推广环境可降解高分子材料 符合高分子材料绿色化的潮流。 概念：指高分子材料在一定的条件下 会自动分解、消失。 原因：高分子材料的化学结构发生显 著的变化，造成某些性能下降， 能被生物体侵蚀或代谢而降解。 高分子材料的降解性 降解反应 热降解 机械降解 氧化降解 化学降解 光降解 生物降解 环境降解 按降解高分子的组成和结构 掺混型 在普通高分子中加入可降解的物质或可促进降解的物质 结构型 本身具有降解结构的高分子。 农用地膜 园艺用品 包装材料 垃圾袋 一次性餐具 卫生用品 应用领域 降解性能评价标准和方法不统一 降解塑料的性能不尽如人意，力学性能一般，耐水性差，湿强度不高，耐热性差 价格昂贵，高15%以上 存在问题 6.2 光降解高分子材料 1.光降解机理 在光的作用下，引起光化学过程，使高分子化学物的链断裂和分解。（引入吸光基团，即发色团）。结果：使材料老化、力学性能变坏，失去使用价值。 无氧光降解 有氧光降解 有光敏剂参加的光降解 无氧光降解 主要发生在聚合物分子中含有发色基团或含有光敏剂时。 机理不清楚 有氧光降解 自由基引起聚合物的断链、降解 典型的：聚丙烯的光降解过程 有光敏剂参加的光降解 高聚物中含光敏剂，光敏剂吸收光能传递给聚合物，发生降解反应 D hv D* D* + Cell-H DH● + Cell ● DH● + O2 DOOH Cell ● + O2 CellOO ● CellOO ● + O2 氧化纤维素+ ● OOH Cell-H + ● OOH 纤维素的氧化分解 影响光降解过程的因素 光的波长 材料的吸光度 光量子效率 2. 光降解高分子材料的制备 结构中含发色团：聚砜、聚酰胺，羰基，双键（PB、PI） 使用时有良好的稳定性，废弃时迅速分解 两种：共聚、共混 （1） 合成光降解高分子材料 通过共聚在大分子中引入感光基团，如酮基、双键等，并通过控制感光基团的含量控制聚合物的寿命。 含羰基的单体有：CO、甲基乙烯基酮、甲基丙烯基酮 如：E/CO：羰基含量0.1%，寿命655h； 12%，脆化时间40h （2） 掺入光敏剂 能诱导和促进光降解反应 羰基化合物：二苯甲酮及其衍生物 金属络合物：二丁基二硫代氨基甲酸铁 含有芳烃环结构的物质：蒽醌、二茂铁 卤化物：氯化铁最有效 3. 应用 包装材料和农膜：80%为聚烯烃（PE、PP、PS） 农膜：保墒、提高土壤温度、抑制杂草 当聚烯烃分子量小于500时，容易受微生物破坏进入自然界的生物循环 起步早，发展快。 应用条件要求高，价格昂贵 6.3 生物降解高分子材料 1.概念 在生物或生物化学作用过程中或生物环境中可以发生降解的高分子 对环境要求不苛刻 更容易完全降解成小分子