环境材料学-环境降解材料.ppt

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1、环境材料学 环境降解材料,简述生物降解高分子材料,生物降解高分子材料的应用,简述生物降解高分子材料,二.高分子材料的正负面影响：,一.高分子-二十世纪崛起的材料巨人:,1932年高分子学科出现，1935年合成尼龙66。,给人们的生活带来便利。,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？,国际上通常使用三种方法,填埋？,焚烧？,回收再利用？,占用大量土地，造成土壤劣化。,产生有害气体，造成二次污染。,难度大、成本高。,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

2、。,1.概念：指高分子材料在一定的条件下会自动分解、消失。,原因：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。,三.高分子材料的降解性：,（3）微生物吸收或消耗碎片，经代谢最 终形成二氧化碳和水等。,3.过程,（1）高分子材料的表面被微生物粘附。,（2)在微生物分泌的酶的作用下，高分 子断裂成相对小的分子碎片。,在微生物的作用下，高分子仅能被分解为散乱碎片。,4.生物降解高分子的分类：,（1）完全生物降解高分子,在微生物作用下，在一定时间里完全分解成二氧化碳和水的化合物。,（2）生物破坏性高分子,5.高分子结构与降解性的关系,易降解高分子结构,难降解高分

3、子结构,表面粗糙,表面光滑,直链,侧链、支链、交联,柔软,晶态,脂肪族,芳香族,低相对分子量,高相对分子量,亲水性,疏水性,（1）掺混型：在普通高分子材料中掺入易被分解的物质。,（2）结构型：使高分子材料中形成具有被微生物分解的结构。,6.使高分子材料更具降解性,一.在环境领域中的应用,生物降解高分子的应用,在普通高分子材料中加入改性淀粉，其材料可生物降解。,鱼网,有机酸,分解酶,微生物,氧气,二氧化碳,水,地膜,地下地膜分子量和强度下降50%。,保温效果好。,60天左右出现裂纹。,80-90天出现大裂崩解。,三个月后失重率达60-80%。,当年，地表地膜降解为粉末状。,最终被微生物吞噬，放出

4、二氧化碳和水，对土壤和作物无毒无害。,容器包装材料,目前使用较多的就是现有包装材料（聚乙烯、聚丙烯）中加入淀粉等生物降解剂使其容易降解。,2002年春，大日精化工业公司开发了可生物降解墨。该商品系采用专用有机颜料,和天然衍生物材料（作添加剂）配制而成，其功能几乎与传统的照相印刷墨相当。,油墨、颜料,冷却后有足够的强度，保持长久不变形。,可降解自由树脂的塑料。,放在600C热水里软化成一团。,可以加工成各种形状的玩具。,玩具,吸水材料,发动机油料,生物医用高分子材料的分类,生物降解型,非降解型,包括,要求,用途,聚乙烯、聚丙烯、芳香,胶原、纤维素、聚氨,酸脂、聚硅氧烷等长期保持稳定，不发生降解具

5、有良好的机械性能,氨基酸、甲壳素等降解产物能被机体正常吸收、利用或排出体外,人体软、硬组织修复体，人工器官粘合剂，管腔等的制造,药物释放、送达载体、非永久性植入装置,二.在医学领域中的应用,医用生物降解高分子材料，被植入人体后，不能够依靠手术将其取出。,外科手术缝合线。,骨固定材料（骨钉、固定板）。,人造皮肤。,组织或器官修复需要至少要半年以上。,降解速度必须与组织部位的生长修复速度相一致。,皮膜组织修复需要310日；,内脏组织修复需要1530日；,骨修复需要12月；,关节修复需要23月；,人造皮肤,骨固定材料,骨折接合,外科手术缝合线,药物载体,组织胶粘剂,甲壳质是从海洋甲壳类动物中提取的动

6、物性纤维，是纯天然活性物质，无毒副作用，对人体有良好的亲和性，可螯合重金属，被广泛应用于各行业。利用甲壳胺的天然活性，用它作原料制成的人工皮肤，在临床使用中反应很好。,人造皮肤,微生物合成降解塑料,微生物合成生物降解塑料是微生物把某些有机物作为食物源，通过生命活动合成的高分子化合物。这类生物降解塑料以PHA类为多，PHA是由微生物通过各种炭源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯。其中最常见的有PHB,PHV及PHBV。,化学合成降解塑料,化学合成法合成的生物降解塑料大多是在分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯，具有代表性的产品有PCL,PBS和PLA等。PCL生物降解性优良，其生物降解速度仅次于PHB和纤维素。PCL熔点低(63C)，难以加工，但与多种树脂具有良好的相容性。PBS具有良好的热稳定性和较高的分子量，将其与熔点较高的芳香族聚醋等共聚而制得比普通PBS熔点高又能保留其原来生物降解性的共聚降解塑料。PLA是一种无毒、无刺激性、强度高、加工性能优异的透明坚硬热塑性塑料。,天然高分子共混降解塑料,自然界的动植物体内存在着大量的多糖类物质，它们都是易被生物降解的天然高分子化合物，有可能用来制造生物降解塑料。天然高分子共混降解塑料的主要原料是淀粉、纤维素、甲壳素和蛋白质等。淀粉和纤维素塑料 甲壳素塑料蛋白质塑料,谢谢！,