可降解高分子材料的研究现状

1、 高分子材料，早在1932年高分子学科出现,1935年合成尼龙66。高分子材料给人们的生活带来便利。高分子材料具有很多其它材料不具备的优异性能,在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域得到广泛的应用,是现代科技和生活不可缺少、不可替代的重要材料,其生产和消费一直保持很旺的势头。21世纪更是高分子材料高速发展和充分利用的新世纪,但是大多数高分子材料在自然环境中不能很快降解,日益增多的废弃高分子材料已成为城市垃圾的重要来源。产生的白色污染已严重影响人类生存环境,如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，往往都是焚烧，会产生有害气体，造成二次污染。填埋会占用大量土地，造成土壤劣

2、化。回收再利用难度大、成本高。这已成为全球性的问题。因此研究和开发可降解高分子材料是非常有意义的。研究背景所以，既要保证人们的生活品质又要减少环境污染，人们必须从源头做起，大力开发和推广环境可降解高分子原料，这是治标治本的好方法，符合当今高分子材料绿色化的潮流。高分子材料的降解性指高分子材料在一定的条件下会自分解、消失，原因是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的过程。高分子材料的表面被微生物粘附在微生物分泌的酶的作用下，高子断裂成相对小的分子碎片。微生物吸收或消耗碎片，经代谢最终形成二氧化碳和水等。生物降解高分子的分类完全生物降解高分子在微生物作用下

3、，在一定时间里完全分解成二氧化碳和水的化合物。生物破坏性高分子在微生物的作用下，高分子仅能被分解为散乱碎片。高分子降解是组成化合物的大分子链断裂的反应。 聚合物在于氧、水、射线、热、光、化学试剂、污染物质、机械力及生物等组成条件的影响下的降解过程称为环境降解。从机理上降解因素可归纳为生物、光、化学降解,其中最具应用前景的是光降解与生物降解。123生物降解高分子材料光降解高分子材料光生物双降解高分子材料按照降解机理一、生物降解高分子材料一、生物降解高分子材料 对自然形成高分子来讲,我们对生物降解高分子是非常熟悉的,我们知道生命体不仅能合成多种高分子(例如:蛋白质、多糖等),而且也能分解它们,但是

4、随着人工合成高分子的出现,问题随之而来,这些人工合成的高分子不能为生物所降解,而且自身分解极慢,它大大危害着我们的生存环境。于是人工合成降解高分子应运而出。降解的效果评价 生物降解过程中塑料质量的减少量；生物降解过程中氧的消耗量；生物降解过程中二氧化碳的生成量；生物降解生成物的积存量。二、二、光降解高分子材料在制备塑料时,向塑料基体中加入光敏剂,在光照条件下就可诱发光降解反应，此类塑料称为光降解塑料。光降解引发剂有很多种,可以是过渡金属的各种化合物,如:卤化物、乙酰基丙酮酸盐、二硫代氨基甲酸盐、脂肪酸盐、羟基化合物、多核芳香族化合物、酯(例如:磷酸酯),以及其它一些聚合物。引发剂可以在挤出吹膜

5、或挤出前混合于高聚物中,也可以以印墨形式涂于薄膜表面。这种方法以简单的方式制得具有不同使用期限的降解膜,颇具应用价值。除了以上光降解高分子以外,还有一类重要的合成光降解高分子,其制备方法是通过共聚反应在高分子链上引入羰基型感光基团而赋予光降解特性,光降解活性的控制是依靠改变羰基基团含量来实现的。工业化的有乙烯2乙烯酮共聚物和乙烯2CO共聚物。 改变Ni、Co等稳定二硫代氨基甲酸盐或Fe、Cu等二硫代氨基甲酸盐的比例就可以得到不同寿命的降解高分子材料。此外联二茂铁也可以引发光降解反应,该薄膜的降解速度与光敏剂含量有关,在自然条件下测试得出光敏剂含量与薄膜降解速度的曲线,然后可以根据该材料的使用期

6、限选择适当的用量。 三、光生物双降解高分子材料 光生物降解高分子材料由于具有光、生物双降解功能,所以成为目前的开发热点之一。将光敏剂体系的光降解机理与淀粉的生物降解机理结合起来,一方面可以加速降解,另一方面可以利用光敏剂体系可调的特性达到人为控制降解的目的。光降解和生物降解的结合不仅使材料的降解可控性提高,同时还克服了单纯光降解材料在阳光不足或非光照条件下难降解的问题,也克服了单纯淀粉塑料在非微生物环境条件下难降解的问题。国际市场上成熟的产品有美国Ampact和加拿大St.Lawrance公司的Ewster母料。四、降解高分子的应用、当前存在的问题及发展前景光降解高分子的使用在某种程度上可以消

7、除或减少塑料尤其农膜的白色污染,但光降解高分子一受光照就立即发生光降解反应,此外光照不到高分子就不分解,在农田中保留会影响植物的发育和生长; 其次大量光降解添加剂是否影响土质或被农植物吸收,还有待于进一步考证。 生物破坏性高分子主要是在通用高分子材料中添加淀粉或生物降解剂。这些材料在淀粉降解完后,会形成多孔性材料或碎片,这虽然大大增加高分子的表面积,使微生物侵蚀高分子的可能性大大增加,但散开的高分子往往是不能完全被微生物所分解。全生物降解高分子材料将是发展的主方向。图为北美3种不同降解高分子材料的增长情况目前降解高分子材料的发展面临着问题:1) 价格高,较难推广应用,目前生物降解高分子材料的价格是通用高分子材料的215倍。此外还存在降解高分子材料的降解性控制及特殊性能要求等问题;2) 降解材料与一般材料有区别,高温下加工不稳定,有水存在易水解,其加工性、降解性表征等方面需加强研究;3) 降解材料的用后处理,需健全堆肥设施,以促进生物降解材