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第六章 环境降解高分子材料. 概述. 主要内容. 光降解高分子材料. 生物降解高分子材料. 6.1 概述. 高分子 —— 二十世纪崛起的材料巨人. 1932 年高分子学科出现, Staudinger 1935 年合成尼龙 66 , Carothers 广泛应用. 陶瓷 10 %. 高分子材料 60 %. 金属 30 %. 三分天下有其一. 高分子材料的正负面影响. 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. - PowerPoint PPT Presentation
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6.2 光降解高分子材料1. 光降解机理在光的作用下,引起光化学过程,使高分子化学物的链断裂和分解。(引入吸光基团,即发色团)。结果:使材料老化、力学性能变坏,失去使用价值。
无氧光降解 有氧光降解 有光敏剂参加的光降解
有光敏剂参加的光降解高聚物中含光敏剂,光敏剂吸收光能传递给聚合物,发生降解反应
Dhv
D*D* + Cell-H DH●
+ Cell ●
DH● + O2 DOOH
Cell ● + O2 CellOO ●
CellOO ● + O2 氧化纤维素 + ●
OOH
Cell-H + ● OOH 纤维素的氧化分解
( 1 ) 合成光降解高分子材料通过共聚在大分子中引入感光基团,如酮基、双键等,并通过控制感光基团的含量控制聚合物的寿命。
含羰基的单体有: CO、甲基乙烯基酮、甲基丙烯基酮
如: E/CO:羰基含量 0.1% ,寿命 655h;
12% ,脆化时间 40h
3. 应用 包装材料和农膜: 80%为聚烯烃( P
E 、 PP 、 PS ) 农膜:保墒、提高土壤温度、抑制杂草 当聚烯烃分子量小于 500 时,容易受微生物破坏进入自然界的生物循环 起步早,发展快。 应用条件要求高,价格昂贵
4. 生物降解高分子材料的分类
生物降解塑料
不完全生物降解塑料
完全生物降解塑料
高分子仅能被分解为散乱碎片,高分子仅能被分解为散乱碎片,降解不彻底。生物降解高聚物与降解不彻底。生物降解高聚物与普通塑料共混。如淀粉添加的普通塑料共混。如淀粉添加的 PPSS。。微生物合成高分子
化学合成高分子
天然高分子及其衍生物完全分解为CO2 和 H2
O
OOHO
OHO
HO
O
CH2OH
CH2OH
1
4
4
1
OH
O
O
HO
O
CH2OH
OH -1,4-苷键
-1,4-苷键
-1,6苷键O
OHO
OHO
HO
O
CH2OH1
41
OH
O
O
HOHO
CH2OH
OH
CH2
O6
直链淀粉
支链淀粉
填充型淀粉塑料
热塑性全淀粉塑料
淀粉或改性淀粉与普通塑料共混 生物崩坏性,不能完全降解 对解决污染意义不大
淀粉含量 >90% ,其他添加物也可生物降解 使淀粉分子改变构型而无序化 价格太高,比PE贵 4-8 倍
( 2)纤维素 OOHO
OH
OO
OHO
CH2OH CH2OH
O
HOO
OH
1
4
4
1
CH2OH OH
纤维素是植物细胞壁的主要成分。棉花:90% ,亚麻: 80% ,木材: 50% ,竹子、芦苇、稻草、野草
氢键,高结晶度,不溶于水和有机溶剂,加热分解,不熔化。应用时需改性,破坏氢键,醚化、酯化、缩醛化
可生物降解、化学降解、光降解
地膜
地下地膜分子量和强度下降 50% 。
60 天左右出现裂纹。80-90 天出现大裂崩解。
三个月失重率达 60-80% 。地表地膜降解为粉末状。
最终被微生物吞噬,放出二氧化碳和水,对土壤和作物无毒无害。
8. 应用
• 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 3- 10日;
• 内脏组织修复需要 15- 30日;
• 骨修复需要 1- 2月;
• 关节修复需要 2- 3月;
• 骨折接合• 药物载体
• 组织胶粘剂• 人造皮肤
甲壳素、壳聚糖是纯天然活性物质,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。利用壳聚糖的天然活性,用它作原料制成的人工皮肤,在临床使用中反应很好。