材料化学-第八章聚合物的化学反应.ppt

生物降解高分子材料,参考书： 生物降解高分子材料及基应用 戈进杰编著 化学工业出版社，2002,第八章 聚合物的化学反应 重点介绍：生物降解高分子,高分子降解性概念,降解性概念(生物降解塑料的概念) (生物)降解塑料是在特定的环境条件下，其化学结构发生显著变化并造成某些性能下降能被生物体侵蚀或代谢而降解的材料。,降解过程,生物化学作用 高分子在微生物酶作用下，将高分子断裂成为低相对分子质量的碎片。 微生物吸收或消耗的碎片一般相对分子质量低于500，经过代谢最终形成CO2、H2O等。 生物物理作用 微生物侵蚀高分子后,由于细胞增大致使高分子材料发生机械性破坏。,生物降解高分子的分类,完全生物降解高分子(biodegradable) 在微生物作用下，在一定时间内完全分解为CO2和H2O。如聚羟基丁酸酯PHB， 聚环己内酯（PCL）。 生物破坏性高分子(biodestructible or biodisintegrable) 指在微生物作用下，高分子仅能被分解为散乱碎片。如淀粉添加的聚苯乙烯（PS）、聚烯烃。,（1） 天然的生物降解的高分子,1. 淀粉 2. 纤维素 3. 甲壳素 4. 木质素 5. 木质纤维与木质原料 6. 废弃植物原料的液化及其聚氨酯的合成 7. 蛋白质 8. 天然橡胶型高分子的生物降解,化学合成的完全生物降解塑料 脂肪族聚酯、聚乙烯醇（PVA）和聚乙二醇等是代表产物。 脂肪族聚酯可以被脂肪酶水解成小分子，然后再进一步被微生物同化。在众多的脂肪族聚酯中，聚已内酯（PCL）应用较广。,生物降解性聚酯 1. 脂肪酸聚酯 2. 聚乙醇酸 3. 聚乳酸 4. 聚己内酯 5. 亲型光活性聚酯 6. 聚酯共混物,水溶性聚合物 1. 聚乙二醇 2. 聚丙二醇 3. 聚乙烯醇,用生物发酵技术合成的 生物降解塑料 某些微生物在细胞内贮存聚酯聚b -羟基丁酸酯（PHB）。这是一种可生物降解的树脂。 转基因植物合成塑料 微生物多糖 微生物聚氨基酸 酶催化聚合物的合成,生物破坏性塑料，是在通用塑料中混入具有生物降解特性的组分，当其制品消费后，经一定时间可生物降解组分降解，至使其制品丧失力学性能与形状，以很小的粒子或碎片分散在自然界，避免造成宏观污染，但微观上的影响依然存在。 生物破坏性塑料可以沿用通用塑料的加工工艺和设备，其生产成本较低，仍然有一定的消费市场。但是它不能从根本上解决“白色污染”。,按降解高分子的组成和结构分类 掺混型 掺混型是指在普通高分子中加入可降解的物质制得的高分子器材。 结构型 结构型是指本身具有降解结构的高分子。,一般情况下只有极性高分子材料才能与酶相黏附，并很好地亲和。因此具有极性是高分子材料生物降解的必要条件。 主链柔顺性越大，降解速度也越大。具有侧链的化合物难降解，直链高分子比支链高分子、交联高分子易于降解。,高分子结构与降解性关系,有规晶态结构阻碍生物降解，所以聚合物的无定形区总比结晶区域先降解 脂肪族的聚酯较容易生物降解，而像PET等硬链的芳香族聚酯则是生物惰性的。 具有不饱和结构的化合物难降解，脂肪族高分子比芳香族高分子易于生物降解。,许多由微生物参与的聚合物降解是由端基开始的，高分子量的聚合物因端基数目少，降解速度较低。 酯键、肽键易于生物降解，而酰胺键由于分子间的氢键难以生物分解。 亲水高分子比疏水高分子易于生物降解。同时含有亲水性和疏水性的链段的聚合物比只有一种链段结构聚合物更容易生物分解。 环状化合物难降解。 表面粗糙的材料易降解。,高分子降解理论,高分子降解,生物降解,化学降解,物理化学降解,环境降解,微生物酶作用降解,氧化降解,臭氧降解,加水降解,热降解 光降解 放射线降解 超声波降解,以上三大降解的综合,降解形式,无规断链 解聚 弱键分解 取代基的脱除,青岛坤鹏塑料制品有限公司,主要生产HDPE、LDPE可降解塑料袋、塑料薄膜系列、礼品广告袋系列、复合/真空食品袋系列、降解材料餐盒、托盘、杯、盒等系列产品。 承制：食品袋、服装袋、礼品袋、真空、蒸煮袋、铝箔袋、超市购物袋、连卷、连背袋、自封口袋、垃圾袋、立体袋、气垫膜、热缩膜、各种规格工业用、食品用塑料薄膜等。集：吹膜、复合、设计、制版、印刷、一条龙,东莞市玖鑫生物降解塑料有限公司，成立于2007年。 从事生物降解、塑胶母粒研发、生产、销售 研发的产品EPA（Environmental Plastic Additives ），已成功荣获日本、台湾、德国等世界环保专利。,。,材料合成与制备 专业方向的同学： 请通过搜索以及社会调研，提出 对哪一课题或哪一产品感兴趣 早日发至 或开学后以纸条或口述形式告知我 下学期的材料合成化学、 无机合成与制备化学这两门课， 尽可能多讲大家提出的课题或产品,