1、,可降解塑料的研究现状和分类,2018/10/10,什么是可降解塑料？,可降解塑料是在新型材料的化学结构上通过新的高分子合成技术引入了易分散的基团，易断裂的化学键、易转移的原子或集团，或分子上连接或整体成分中掺和一些微生物可吞食的成分。这样在光照，机械震荡或微生物的作用下使分子链断链，结构被破坏，然后很快在自然中分解。不污染环境，能回收再利用，而且质量轻，加工方便，包装性能好，易于表面装饰。,定义、分类,机理、利弊,发展现状、前景,目录,2018/10/10,可降解塑料,定义：可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂（如淀粉、改性淀粉或其它纤维素、光敏剂、生物降解剂等），稳定性下降，较容易
2、在自然环境中降解的塑料。 分类： 按降解过程进行分类：生物降解型、光降解型、化学降解型 按研究方向进行分类：光降解型、生物降解型、光生物双降解型,2018/10/10,在实际研究应用中主要将可降解塑料分为：光降解塑料、生物降解塑料、光生物双降解塑料。,光降解塑料,生物降解塑料,光生物双降解塑料,添加型,合成型,完全降解型,不完全降解型,天然高分子材料,人工合成材料,微生物合成材料,2018/10/10,光降解塑料,其具体过程是:聚合物通过光的物理吸收过程而引起光化学反应,脱出聚合物分子链上的氢原子而形成自由基。直链聚合物降解后不再形成新的基团,而交联聚合物则在降解过程中又可能形成新的基团,这是
3、简单的光降解机理。通常形成的自由基在有氧存在的条件下便发生氧化反应,形成过氧化基团以维持降解过程。过氧化基团和氢原子作用形成过氧化氢并脱出。过氧化物只需吸收光线中比紫外线稍低的能量,通过聚合物中残留的微量金属的催化作用很快便可分解。,2018/10/10,光降解塑料：是指在紫外线的影响下聚合物链有次序地进行分解的材料。,1,2,光解过程,2018/10/10,光降解塑料分为合成型和添加型两类，前者是一氧化碳或含碳单体与乙烯或其他烯烃单体合成的共聚物组成的塑料。由于聚合物链上含有碳基等发色基团和弱键，易于进行光降解。后者是在通用的塑料基材中加入如二苯甲酮、对苯醌等光敏剂后制得，制造技术简单。,2
4、018/10/10,合成型光降解塑料,合成型光降解塑料是将适当的光敏感基团(如-C=O)通过共聚的方式引入聚合物材料的分子结构中,而赋予高分子材料光降解的特性。目前合成的光降解聚合物,主要是烯烃和一氧化碳或烯酮类单体的共聚物。,2018/10/10,添加型光降解塑料,目前的光添加剂主要有 （1）羧基甲基酮类 （2）金属化合物 （3）含有芳烃环结构的物质 （4）过氧化物 （5）卤化物 （6）颜料等添加剂。,2018/10/10,添加型光降解塑料,添加型光降解塑料是把含有发色基团的光敏化物质或光分解剂混入聚合物材料中。如金属氧化物、盐、有机金属化合物、多核芳香化合物、羰基化合物等。 由这些物质吸收
5、光能(主要是紫外线)后产生自由基,或者将激发态能量传递给聚合物材料使其产生自由基,然后促使高分子材料发生氧化反应达到劣化的目的。,2018/10/10,光降解塑料,我国对光降解塑料的研究起步较早，主要是用于农用地膜的使用，目前技术手段已经相对成熟，在生产生活中也得到了广泛的应用。光降解塑料的优点：（1）依靠光能进行降解，能源来源广泛；（2）降解过程成本低，不需要消耗大量的人力物力；（3）技术简单易于掌握，所需设施只要在传统塑料制备的基础上稍加改造便可投入生产。,2018/10/10,光降解塑料,光降解塑料的缺点：降解过程受温度、湿度、紫外线、气候条件、天气状况等多因素的影响。降解速度较慢，无法
6、人工控制降解时间。目前对光降解塑料的研究主要停留在寻找高效方便且来源广泛的添加剂上。若能在添加剂方面有所突破，光降解将会再次成为可降解塑料的发展热点。,2018/10/10,生物降解塑料,生物降解塑料是指通过自然界微生物，如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用可完全分解为低分子化合物的塑料材料（包括高分子化合物及其配合物）。特点：可制成堆肥回归大自然；因降解而使体积减少，延长填埋场使用寿命；不存在普通塑料袋要焚烧问题，减少了有害气体的排放；可减少随意丢弃对野生动植物的危害；储存运输方便，只要保持，不需避光。,机理,1.生物物理作用，由于微生物侵蚀后其细胞的增长而使聚合物发生机械性破坏,2.生物化学作
7、用，微生物对聚合物的作用而产生新的物质,3：酶的直接作用，微生物侵蚀部分导致塑料分裂或氧化崩裂。,2018/10/10,生物降解塑料,一般可生物降解塑料的生物降解过程主要经历三个阶段： 微生物粘附于塑料表面，产生一些水溶性的中间降解产物。粘附和降解产物与塑料特性（如表面粗糙度、结晶度、分子量、官能团类型等）、微生物种类及外在条件（如温度、湿度）等相关。 微生物分泌特定的酶类（如胞外酶和胞内酶），吸附于高分子材料表面并消解聚合物链，然后通过水解和氧化等各种反应将高分子材料降解为低分子量的寡聚体、二聚体和单体等碎片。 这些低分子量的单体透过微生物的细胞膜进入其细胞内，并在微生物作用下将其吸收利用，
8、最终转化为 CO2、水、甲烷等释放出来。,2018/10/10,过程示意图,20世纪70年代,80年代末,90年代初,目前,提出想法 申请专利,实现商业化,发现不能 完全降解,品类众多,1980,1990,2000,2010,2020,国内的生物可降解材料大部分都出口到国外，国内的市场尚在启动阶段。,在未来的数年，国内的生物可降解包装材料市场将得到快速的发展。,2018/10/10,光生物双降解塑料,光-生物降解塑料是利用光降解机理和生物降解机理相结合的方法制得的一类塑料,是一种比较理想的降解塑料。这种方法不仅克服了无光或光照不足的不易降解,降解不彻底以及降解时间长等缺陷,同时还克服了生物降解
9、塑料加工复杂,成本太高不易推广的弊端,因而成为近年来国内外研究的重点和热门课题。,由于粮食安全是国家十分关心的问题，未来的研发应该向着以非粮食淀粉如木薯粉甚至纤维素水解物等发展。理想的情况包括用食品废弃物发酵得到乳酸，以及混合废弃物发酵生产乳酸进而聚合乳酸，得到聚乳酸的方向发展。由于聚乳酸PLA的强度不佳，可承受的热度也不够，无法完全胜任替代传统塑料的任务，许多厂家正在大力研发D- 乳酸和L-乳酸的共聚物，通过调节D个L乳酸的比例，达到调控PLA热力学性能的目的。由于D-乳酸的发酵生产尚未完全成熟，未来的发展方向会集中在开发大规模生产D- 乳酸的菌种和工艺上。,发展方向,视觉效果不好，价格偏高,机械强度不够，不足以替代传统塑料,仍不是完全可降解，大部分有二次污染,不足,Thank You for Watching,
