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第二十五期


作者:科技实践部 发布时间:2019-10-23 00:59:53 点击次数: 来源:

可降解材料知多少

沙尘暴,雾霾等环境问题时刻威胁着我们的身心健康,而导致环境问题的原因是人类建设过程中部分材料有害物质多,而且不易处理,例如塑料袋的平均使用时长是27分钟,可它的降解却需470年。如果我们所利用的材料在使用后被降解该是多么令人愉快的事,而可降解材料很好的满足这一点。

可降解材料概念

可降解材料是指在材料中加入一些促进其降解功能的助剂,或合成本身具有降解性能的材料,或采用可再生的天然原料制造的材料,在使用和保存期内能满足原来应用性能要求,而使用后在特定环境条件下,使其能在较短时间内化学结构发生明显变化,而引起某些性质损失的一类材料。

可降解材料的分类

目前根据引起降解的客观条件或机理,降解材料大致可分为:生物降解材料、光降解材料、氧化降解材料、水解降解材料、环境降解材料和破坏性生物降解材料等。而现在应用广泛的是生物降解材料和光降解材料,那就对于这两类介绍一下吧。

生物降解材料

是由微生物合成,简称生物材料,包括生物聚酯、生物纤维素、多糖类和聚氨基酸等,是一类能完全被自然界中的微生物降解的材料。微生物在材料上的作用包含以下两个过程:直接作用:微生物将材料作为生长所需营养物源而破坏材料;间接作用:微生物代谢产物对材料的影响如变色或更进一步的破坏。这两种作用直接表现为材料表面生长微生物、本身质量损失和物性下降。其代表物质生物降解塑料是指一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌和藻类的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后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素循环的一个组成部分的高分子材料。

                       

“纸”是一种典型的生物降解材料,而“合成塑料’则是典型的高分子材料。因此,生物降解塑料是兼有“纸”和“合成塑料”这两种材料性质的高分子材料。另一个是以淀粉等天然物质为基础的生物降解塑料目前主要包括以下几种产品:乳酸、聚羟基烷酸酯、淀粉塑料、生物工程塑料、生物通用塑料(聚烯烃和聚氯乙烯)。

                           

生物降解材料主要作用食物软硬包装材料,也是现阶段其最大的应用领域。由于其具有良好的降解性,故主要的目标市场是塑料包装薄膜。农用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具,相比传统包装材料,新型降解材料更能满足环境需求。

光降解材料:作用机理是在光的作用下聚合物发生断裂,逐渐失去机械强度,从而达到分解的目的。光降解过程主要存在三种形式:无氧光降解过程、有氧参与的光降解过程、有光敏剂参与的光降解过程。一无氧降解过程主要发生在聚合物分子中含有发色团时,或含有光敏性杂质时,如羰基吸收光后诱发Norrish1型和Norrish2型的断键过程。

其中不含羰基发色团的聚合物,可能有两种光降解方式导致主链断裂:

(1)首先发生侧基断裂,然后由所产生的自由基引起聚合物主链断裂;主链键直接被光解成一对自由基。

(2)二有氧参与的光降解过程为高分子吸收光后激发成单线态(S1),单线态转变为寿命较长的三线态(T1),三线态与空气中的氧分子反应,生成高分子过氧化物,高分子过氧化物很不稳定,在光的作用下很容易分解为自由基,产生自由基能够引起聚合物的降解反应。三有光敏剂参与的光降解过程分两种机理:

(1)激发态的光敏剂和高分子进行自由基反应引发分解反应;

(2)在光的作用下活化为三线态的光敏剂使氧分子活化为单线态,该氧分子导致高分子的分解。

光降解材料解决白色污染从而使环境美化,近几年已研究出以铁化物和金属为光敏剂的光降解PE薄膜。

    近年来,随着经济地飞速发展,人们对物质和精神地追求越来越高,绿色环保更深如人心,可降解材料方面的发展也受到重视,并且其必将成为未来发展的趋势。我们的身边出现了许多可降解材料的产品,如一次性餐具、医用材料等,我们也坚信可降解材料有更广阔的市场。                              

 (内容摘抄自百度百科)

 




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