淺述生物降解塑料的幾種常見塑料，生物降解塑料與常見塑料的區(qū)別

時間：2024-05-07

隨著人們對環(huán)保包裝的日益青睞，可降解材料的需求逐漸增加。人們開始尋找并開發(fā)一些可持續(xù)發(fā)展或可生態(tài)循環(huán)的環(huán)境友好材料，生物降解塑料當是其中為環(huán)保、有發(fā)展前景的材料之一。

本文淺述生物降解塑料的幾種常見塑料，供朋友們參考。

降解塑料（degradable plastic），在規(guī)定環(huán)境條件下，經(jīng)過一段時間和包含一個或多步驟，導致材料化學結(jié)構(gòu)的顯著變化而損失某些性能（如完整性、分子量、結(jié)構(gòu)或機械強度）和/或發(fā)生破碎的塑料。

應(yīng)使用能反映性能變化的標準試驗方法進行測試，并按降解方式和使用周期確定其類別。

降解塑料按照其設(shè)計的終降解途徑分為生物降解塑料、可堆肥塑料、光降解塑料、熱氧降解塑料。

生物降解塑料（biodegradable plastic）在自然界如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)液中，由自然界存在的微生物如細菌、霉菌和海藻等作用引起降解，并終降解變成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質(zhì)的塑料。也就是通常所說的生物降解塑料。

生物降解塑料分類：

按照原料組成和制造工藝不同可分為以下三種：

高分子及其改性材料、微生物合成高分子材料、化學合成高分子材料

目前常用的生物降解塑料有：聚3-羥基烷酸酯（PHA）、聚乳酸（）、聚ε-己內(nèi)酯（PCL）和聚丁二酸酯（PBS）。

聚羥基脂肪酸酯是由微生物通過各種碳源發(fā)酵而合成的不同結(jié)構(gòu)的脂肪族共聚聚酯。

其中常見的有聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。

PHB是一種在自然界中廣泛存在的熱塑性聚酯，尤其常在細菌細胞間發(fā)現(xiàn)。

PHB的許多物理性能和機械性能與聚丙烯塑料接近，但它具有生物降解性和生物相容性，在生物體內(nèi)可降解成β-羥基丁酸、二氧化碳和水。

用這種生物塑料制成的材料可用于藥物釋放系統(tǒng)、植入體及一些痊愈后在人體中無害分解的器件，但相對聚丙烯來說，PHB比較硬，且脆一些。

通過PHB與PHV共聚(PHBV)可以改善PHB結(jié)晶度高、較脆的弱點，提高其機械性、耐熱性和耐水性。

PHB/PHV共聚物已經(jīng)有產(chǎn)品出售，商品名為Biopol。

Biopol是由一系列不同材料組成的，當其中PHV的含量不過30%，PHB/PHV為89/11時共聚物的強度和韌性達到，此類產(chǎn)品可用于食品包裝、化妝品、醫(yī)藥、衛(wèi)生及農(nóng)業(yè)等行業(yè)。

聚乳酸（）是以微生物發(fā)酵產(chǎn)物-乳酸為單體化學合成的聚酯。

聚生產(chǎn)是以乳酸為原料。傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵大多用淀粉質(zhì)原料。

目前美、法、日等國家已開發(fā)利用玉米、甘蔗、甜菜、土豆等農(nóng)副產(chǎn)品為原料發(fā)酵生產(chǎn)，進而生產(chǎn)聚乳酸。

玉米是生物降解塑料聚乳酸的原料。

制造生物降解塑料聚乳酸的工藝過程如下：把玉米磨成粉，分離出淀粉，再從淀粉中提取出原始的葡萄糖。

后，用類似啤酒的發(fā)酵工藝將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乳酸，再把提取出來的乳酸制成終的聚合物—聚乳酸。

聚乳酸是由可再生資源如谷物生產(chǎn)的可生物降解的聚合物。在聚生產(chǎn)路線中, 乳酸單體通過谷物淀物水解為葡萄糖, 葡萄糖由發(fā)酵過程轉(zhuǎn)化為乳酸鈉, 由此來制備。

乳酸進一步濃縮,然后按照縮聚( 形成預聚合物)、熱解聚(形成二丙交酯)、開環(huán)聚合和解聚順序進行聚合。

得到聚乳酸的分子量高達75000g/mol。

通過一般的方法進行乳酸縮聚反應(yīng)，僅能得到乳酸低聚物。

目前，研究多的制備高分子量的方法是通過丙交酯的開環(huán)聚合反應(yīng)，而丙交酯則由乳酸低聚物經(jīng)高溫裂解合成。

對于丙交酯的開環(huán)聚合反應(yīng)機理及反應(yīng)條件，都有詳盡的研究報道。

近，日本的三井化學公司提出了不經(jīng)過丙交酯，直接以乳酸縮聚反應(yīng)制備聚乳酸的新技術(shù)。

這一技術(shù)采用高活性的催化劑通過溶液縮聚，得到了高分子量的聚乳酸。

由于乳酸和丙交酯中含有不對稱碳原子，經(jīng)聚合可得到不同立構(gòu)規(guī)整性的，如L-，D-和DL-。

聚乳酸有良好的防潮、耐油脂和密閉性，在常溫下性能穩(wěn)定，但在溫度55℃或富氧及微生物的作用下會自動降解。

使用后它能被自然界中微生物降解，終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對保護環(huán)境非常有利。

聚乳酸的降解分成兩個階段：

1）是純化學水解成乳酸單體；

2）乳酸單體在微生物的作用下降解成二氧化碳和水。

聚乳酸制成的食品杯只需60天就可以降解，真正達到生態(tài)和經(jīng)濟雙重效應(yīng)。

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詞條說明
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