生物可降解高分子材料.ppt.ppt

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1、生物可降解高分子材料 Biodegradable high polymer material,目录,聚乳酸,展望,6,5,1 现阶段面临的问题,随着科技进步和社会生产力的极大提高，人类创造了前所未有的物质财富，加速推进了文明发展的进程。与此同时，人口剧增、资源过度消耗、环境污染、生态破坏等成为全球性的重大问题，严重地阻碍着经济的发展和人民生活质量的提高，继而威胁着全人类的未来生存和发展。,1 现阶段面临的问题,问 题,随着高分子材料的迅速发展人类面临两个难以解决的问题：环境污染和资源短缺。大多数合成高分子材料耐腐蚀性较好，在自然环境下难以分解，造成严重的污染。,20世纪后材，合成高分子料这方面

2、的研究突飞猛进给人们的生活带来巨大便利。,便 利,1 现阶段面临的问题,大量废弃物,难以分解,废弃物的处理,白色污染,1 现阶段面临的问题,垃圾焚烧量逐年递增!,1 现阶段面临的问题,所作的努力,技术,鼓励,呼吁,保护地球，减少白色污染,1 现阶段面临的问题,虽然我们已采取了很多措施，但问题仍很迫切所以,寻找新的环境友好的非石油基聚合物是当前全球关注的课题，可生物降解材料正是治标又治本的有效途径。可生物降解的天然高分子化合物具有可生物降解、来源广、易化学改良等优点，使它在很多领域的研究与应用中具有重要意义和广阔前景。可降解高分子极大地改善了原来的高分子材料使用后无法自然分解而产生大量废弃物的缺

3、陷，能从根本上解决废弃物所造成的环境问题。,2生物可降解材料及其分类,生物降解材料，是一种环保高分子材料，亦称为“绿色生态材料”，指在一定时间和适当自然条件下，能在自然界的微生物及其分泌物或化学分解作用下，由大分子分解为小分子的材料。可降解材料无论属哪类，都有其共同的特点，就是在材料的化学结构上通过新的高分子合成技术引入了易分解的基团，易断裂的化学键，易转移的原子或基团，或分子上连接或整体成分中掺合了一些微生物可吞食的成分。,2生物可降解材料及其分类,生物破坏型材料,掺混型天然材料,天然高分子型材料,化学和成型材料,微生物和成型,淀粉类,脂肪族聚酯类,矿物质类,生物可降解材料的分类,完全生物降

4、解材,2生物可降解材料及其分类,3生物降解材料的降解机理及评价,高分子材料表面被微生物黏附,微生物在酶的作用下，将高分子断裂成相对分子量较低的小分子化合物,微生物吸收或消耗小分子化合物，经过代谢最终形成CO2,H2O,一般认为生物降解并非单一机理，是复杂的生物物理、生物化学作用，同时伴有其他物理化学作用，如水解、氧化等，这些作用相互促进，具有协同效应。生物降解过程主要分为三个阶段：,(1),(2),(3),一,二,三,四,3生物降解材料的降解机理及评价,土埋试验,环 境微 生物 试管 试验,培 养特 定的 微生 物试 验,酶解试验,生物降解性能评价方法归纳起来，主要有以下4种,4 生物可降解高

5、分子材料的开发,近年来，国家加大了对环境和生物技术的投入。环境友好的材料，特别是来源于可再生资源的材料得到快速的发展。生物材料的发展分材料的获得和应用两方面。,5 聚乳酸,在众多的降解材料中，聚乳酸(PLA)以其优良的生物相容性和生物降解性在各个行业中的应用前景脱颖而出，其又称“玉米塑料”，是由植物玉米经过生物发酵作用生产出乳酸，再经过一定的化学方法合成而制备到的。其降解产物为二氧化碳和水，不会对环境造成污染，是一种可持续发展的生态材料，因此，在以环境和可再生发展为主题的今天，聚乳酸受到人们越来越多的重视。纵观国内外，对聚乳酸的相关研究是现阶段的热点，主要有对其及其共聚物、复合材料的制备和性质

6、的研究。,5 聚乳酸,聚乳酸的合成基本上可以沿两条路线：一是乳酸直接缩聚法;另一种是开环聚合，即乳酸先生成环状丙交酯，再在引发剂存在下开环聚合。PLA直接缩聚法是在高温条件下乳酸分子中的羟基和羧基发生酯化反应制备而成。其反应过程可简单表示如下：,5 聚乳酸,开环聚合是制备高分子量PLA的一个重要途径，该方法分为两步:首先是乳酸分子间发生酯化反应生成乳酸低聚体，低聚体再在较高温度下裂解环化得到丙交酯；随后由精制过的丙交酯在一定条件下开环聚合成聚乳酸。用这种方法可以制备分子量高达70到100万的PLA。其反应过程可简单表示如下：,研究很充分,200220012000,5 聚乳酸,卡吉尔-陶氏聚合物

7、公司：2002年在美国内布斯加州巴拉尔建成14万吨/年聚乳酸生物降解塑装置。美国的Cereplast公司：用聚乳酸(PLA)、淀粉和纳米组分添加剂生产100的生物基塑料。Inventa Fisher公司：开发了基于淀粉的技术并生产PLA。,日本NEC公司(日电)：在世界上率先开发成功具有超过不锈钢热传导能力的生物塑料。日本尤尼奇卡公司：推出注塑级聚乳酸纳米复合材料新产品。日本富士通电子集团：2002年使用谷物生产的PLA在世界上首次制造笔记本电脑外壳部件。,巴斯夫公司:推出Ecovio 产品含有45(m)PLA。将首次应用于购物袋柔性薄膜。杜邦包装公司:2007年正式向市场推出食品级聚乳酸(PLA)生物塑料。Purae公司:该公司采用丙交酯为受限制的聚乳酸(PLA)市场提供新的技术和经济解决方案。,工业生产,5 聚乳酸,我国已建或拟建的聚乳酸项目(2007年),6 展望,为了更好的实现可生物降解材料的产业化，今后还应该在以下几个方面做出努力：一是建立快速、简便的生物降解性的评价方法；二是进一步研究可生物降解材料的分解速率、分解彻底性以及降解过程和机理，开发可控制降解速率的技术；三是研究和开发具有自主知识产权的新方法、新工艺和新技术，简化合成路线，降低生产成本，参与国际竞争。,Thank you!,