3、 可降解材料
可降解材料是指在特定時(shí)間內(nèi)造成性能損失的特定環(huán)境下、其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的一種塑料 ?？山到馑芰习b材料既具有傳統(tǒng)塑料的功能和特性、又可以在完成使用壽命之后、通過陽光中紫外光的作用或土壤和水中的微生物作用、在自然環(huán)境中分裂降解和還原、最終以無毒形式重新進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中、回歸大自然 。
可降解塑料主要分為合成光降解塑料、添加光敏劑的光降解塑料和生物降解塑料、以及多種降解塑料復(fù)合在一起的多功能降解塑料 。也有按降解塑料的環(huán)境條件分為光降解塑料、生物降解塑料(完全生物降解塑料、部分生物降解塑料)、化學(xué)降解塑料(氧化降解塑料、水降解塑料)、以及上述三種降解塑料組合成的復(fù)合降解材料 。
在合成光降解塑料中、以聚羥基丁酸酯(PHB)及聚羥基戊酸酯(PHV)生產(chǎn)最多、英國Zeneca公司年產(chǎn)量已達(dá)1000t、它們的性能與聚乙烯和聚丙烯相似、價(jià)格為聚乙烯的10倍左右 。其降解原理是聚合物吸收紫外光發(fā)生引發(fā)作用、使鍵能減弱、長鏈分裂成較低分子量的碎片、物理性能下降 。較低分子量的碎片在空氣中進(jìn)一步發(fā)生氧化作用、產(chǎn)生自由基斷鏈、進(jìn)一步降解為二氧化碳和水 。
在塑料加工過程中加入少量的光敏劑可使一般塑料變?yōu)楣饨到馑芰?。由于光敏劑的光引發(fā)作用及光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生自由基引發(fā)源、因此可加快聚合物的光降解過程 。這一方法比共聚合成方法簡單、成本也較低、光降解塑料在國外主要用作飲料瓶、購物袋、垃圾袋、地膜等、國內(nèi)主要研究開發(fā)用于地膜、近年來開發(fā)用于一次性新型快餐盒 。由于光降解塑料只有在太陽光輻照條件下才能降解、受地理環(huán)境、氣候條件制約性很大、要達(dá)到準(zhǔn)確的時(shí)控制性難度較大、埋地部分不能降解、因此大面積推廣應(yīng)用受到一定的限制 。
以石油為基本原料合成的聚合物、它們在自然條件下、很難被普通的微生物所分解 。而含有易發(fā)生水解的基因所合成的聚合物和天然聚合物都具有較高的生物降解性能 。我國研究較多的是以淀粉與聚烯烴塑料相混的不完全生物降解型 。這類塑料的降解機(jī)理是淀粉顆粒先被真菌和細(xì)菌侵襲、消耗、從而削弱了塑料的強(qiáng)度、同時(shí)經(jīng)過塑料與土壤中存在的某些鹽類接觸、自氧化作用而形成過氧化物、促使塑料中聚合物的分子鏈斷裂、它們互相促進(jìn)、相輔相成、細(xì)菌消耗淀粉、使塑料表面積增大而有利于自氧化降解 。周而復(fù)始、高分子鏈逐漸斷裂、縮短、使塑料強(qiáng)度降低、直至聚合物的分子量降低到能被微生物代謝的程度 。
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