生物可降解袋制备及应用

1、-作者xxxx-日期xxxx生物可降解袋制备及应用【精品文档】课程设计200841505103 陈苗 08材料科学与工程生物可降解袋制备及应用1、 前言随着大量高分子材料在各个领域的应用，带来的环境问题也就日益加剧。比如，塑料这应用得最广泛的高分子材料，由于难以降解，随着用量的与日俱增，废弃塑料所造成的白色污染已成为了世界性的公害。据统计， 2010年塑料总需求量已经，而用后废弃的大约占生产量的50%60%,也就是在1.251.3亿吨左右。通常，废塑料的处理主要有两种方式，掩埋和焚烧。然而，这两种处理方法却会带来新的有害物质。这有悖于循环经济的中所提出的“3R”原则。那些处理高分子材料的老套方

2、法都存在着缺陷并且也有一定的局限性，给环境带来了严重的负荷，因此开发一些环境可接受的降解性高分子材料，将是解决环境污染的一个重要途径。而其中用途比较广的就是生物可降解高分子，它是指通过自然界或者添加微生物的化学作用，将高分子屋子分解成小分子化合物，在进入自然界的物质循环中。这种方法简洁有效，而且对环境的保护也有积极的作用，这已然成为了近年来研究的热点。2、 现阶段发展状况理想中的生物降解高分子材料是一种具有优良的使用性能，废弃后又可被环境微生物完全分解，最终被无机化而成为自然界中碳元素循环的一个组成部分的高分子材料。材料的结构是决定其是否可生物降解的根本因素，而其中包括了高分子的亲水性、构型、

3、形态结构、链段的活动性等等。就目前而言，生物塑料就是一种新型材料，具有很好的发展场景。根据欧洲生物塑料协会资料，2001年的数字显示，欧盟可生物降解产品的消费量为2.53万吨，而传统聚合物的用量高达3500万吨。欧洲生物塑料协会预计2011年传统聚合物的用量将达到5500万吨，而生物降解塑料的用量届时会达到50100万吨。可生物降解材料最终可能会占据10%的市场份额。在生物降解材料中原料采用可再生资源的比例将占到90%以上。 而按照中国塑协降解塑料专业委员会的统计，我国2003年生物降解材料的用量约15000吨，其中不添加淀粉的生物降解聚合物约1000吨。2005年从事生物降解塑料的企业约30

4、家，生产能力6万吨/年，实际生产约3万吨，国内市场需求约5万吨，国外进口1万吨，出口2万吨。预计2011年产能将达到25万吨左右。3、 可降解袋的设计及应用就如上所言，可降解塑料作为直接接触食品的包装材料，其的安全性仍有待探讨。与通用塑料相比，可降解塑料的性质是不稳定的，如生物可降解塑料具有生物不稳定性，在微生物环境下可被分解，导致细菌的滋生。所以，可降解塑料作为一种包装材料，在食品包装领域的应用前景有限。而不可降解的塑料具有稳定的化学性质，其安全性已被证实是可靠的。也可以将不可降解塑料进行回收和循环使用，这样也是一种解决白色污染的有效途径。 （1）优缺点：使用可降解塑料大概有几个不足：一是有

5、些可降解塑料由于技术的问题，生产成本比较低；二是使用可降解塑料制品仍不能完全消除“视觉污染”；三是由于技术方面的原因，使用可降解塑料制品不能彻底解决对环境的“潜在危害”；四是由于可降解塑料由于含有特殊的添加剂这也变得难以回收利用；五是目前可降解塑料制备的领域还是相对比较窄。但是其优点也是比较明显的，例如：聚3-羟基烷酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚-己内酯（PCL）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及各种完全生物降解塑料的改性和共聚产物。这些完全生物降解塑料在使用过程中性能稳定，使用后能在堆肥、土壤、水和活化污泥等环境下被微生物或动植物体内的酶最终分解为二氧化碳和水，具有良好的生物相容性和生物可

6、吸收性，对环境友好，是根治传统塑料产生的“白色污染”的良方。以PBS为例，经过改性之后有以下几个优点：第一，PBS具有很好的机械性能和加工性能，力学性能介于PE、PP之间，这完全可以满足通用塑料的使用要求；并且可在通用聚酯加工设备上进行各类成型加工，也是目前通用型完全生物降解塑料中加工性能最好的一种可降解塑料。 第二，PBS具有非常好的降解性能，在堆肥条件下，90天生物降解率达到90%以上。 第三，PBS具有出色的耐热性能，热变形温度接近100，改性后可超过100（在完全可生物降解聚酯中耐热性能最好），可用于制备冷热饮、餐盒等包装领域。 第四，PBS具有价格优势，其原料可以从生物发酵途径得到。

7、 第五，PBS用途极为广泛，可以用于包装领域、一次性器具领域、农用领域以及医用领域等等，从真正意义上解决环境污染问题。（2）制备过程：A直接酯化法：直接酯化法以1,4一丁二酸和1,4一丁二醇直接合成得到PBS，其合成方法由两个步骤完成:先在较低的反应温度下将二元酸与过量的二元醇进行酯化，形成端羟基预聚物;然后在高温、高真空和催化剂的存在下脱除二元醇，得到聚酯。合成反应式如下:nH0(CH2)40H+nHOOC(CH2)2COOHHO(CH2)400C(CH2)2C0nO(CH2)40H+2nH20mH0(CH2)40H+mHOOC(CH2)2COOHHO(CH2)400C(CH2)2C0m O

8、(CH2)40H+2mH20HO(CH2)400C(CH2)2C0nO(CH2)40H+HO(CH2)400C(CH2)2C0nO(CH2)40HH-O(CH2)400C(CH2)2C0-2nOH+ HO(CH2)40HHO(CH2)400C(CH2)2C0O(CH2)40H+HO(CH2)400C(CH2)2C0mO(CH2)40HH-O(CH2)400C(CH2)2C0n-O(CH2)400C(CH2)2C0mOH+ HO(CH2)40HB酯交换反应法：二元酸二甲酯与二元醇，在催化剂存在下，高温、高真空脱甲醇进行酷交换反应得到端羟基预聚物，其反应式如下:2H0(CH2)40H+CH300C

9、(CH2)2COOCH3一HO(CH2)400C(CH2)2C00(CH2)40H+2CH30H直接酯化与酯交换两种方法都包含两步基本反应酯化反应和缩聚反应。不同之处在第一步酯化反应，酯交换反应法是通过酯交换脱去甲醇完成酯化而直接酯化法是通过醇酸缩水达到酯化。C扩链反应：上述直接酯化法和酯交换反应法均为可逆反应，其平衡常数较低，在反应过程中需不断排除小分子物质(水或甲醇)，然后再进行缩聚反应以获得所需相对分子质量的聚酯。但在缩聚反应过程中，特别是在反应后期，温度往往超过200 0C，不可避免地出现脱羧、热降解、热氧化等副反应，而影响相对分子质量的提高。为了进一步提高相对分子质量，可以选择扩链反应，利用扩链剂的活性基团与聚酯的端羟基反应，提高聚酯相对分子质量。常用的扩链剂主要有酸酐及二异氰酸酯等。4、 展望：塑料行业是一个大产业，2003年全国塑料制品产量达1650.53万吨，其中农用薄膜81.1万吨，包装膜326.97万吨，餐饮具用量达312万吨，塑料颗