前言
据不完全统计,全球塑料的年产量已达1亿吨以上。其中很大部使用于包装行业之中。由于塑料来源丰富,价格低廉,故作为包装材料和其他制品的回收和回用方面至今仍为一薄弱环节,这不仅是一种资源浪费,而且严重污染环境,影响人类的生存和发展,自1970年以来,人们即开始设想制造和应用降解塑料,以求得废弃塑料与环境和生物的协调,解决对环境污染的问题。目前一些国家视降解塑料为继金属材料、无机材料和高分子材料之后第4种重要应用材料,且已成为各工业发达国家争相研制和开发的重点。
降解塑料的定义和分类
降解塑料是一类通微生物、自然环境、光、热、氧和放射线等物理和化学作用使其分解成为低分子物或低分子量取胜合物的塑料,目前得到较为深入研究和开发的有生物降解塑料(包括全分解型和破坏型),光降解塑料和生物光降塑料等3大类。
降解塑料发展的领域
生物降解塑料的发展主要集中在生物降解单体与其他单体的共聚物、生物降解塑料的接枝物和共混物等4个领域。
光降解塑料的发展主要集中在光降解单体的均聚物、光降解单体与其他单体的共取胜物、光降资助塑料的共混物、添加光敏剂和对非光降解塑料的辐射改性等5个领域。
生锝到馑芰
生物全分解型塑料
微生物成型
各工业发达国家早就盛行对由微生物生成的聚羟基直链烷酸酯的研究和开发。其中特别是聚羟基丁酸酯(phb)有产量高和成型加工容易等优点。但因结晶度过高,脆而易碎,不能实际应用。后采用热处理法控制其结结构和非结晶结构,从而制得有优异力学性能的phb材料,另外英国的ici公司开发出phb与聚羟基戊酸酯(phv)共聚的称作biopol的产品,以制造洗发液容器和一次性剃刀等物。后又利用以乳酸菌的发酵产物l—乳酸化学合成致辞l—乳酸(pla),可制成薄膜和纤维,因在人体内部具有水分解性能,故可用于医疗领域,继之又开发了矛;——乳酸与聚乙醇酸交酯的共聚物,已广泛用作手术缝线。又如交酯类与内酯类的共聚物的多种乳酸共聚物也兼具水分解和生物降解性能,但也存在易水解使贮存时间缩短的缺点。此外,又用由微生物所得水溶性多糖,在有水5~10%,加热和100kg/cm2加压下可制得生物降解塑料。再之,正在研制由细菌生产的纤维素和聚谷氨酸以用作功能性材料。另外,业已制得3-羟基丁酸酯与4-羟基丁酸酯共聚物p(3hb-4hb)。随着4-羟基丁酸酯单元的增加,区聚物由结晶性的硬塑料向富有弹性的橡胶态过滤,且兼具良好的热稳定性,可加工成透明的薄膜和强度很高的纤维,另又合成出3-羟基丁酸酯,3-羟基丁酸酯和4-羟基丁酸酯,为代表的p(3hb-3hv-4hb)之类的三聚物,以及通式为p(3ha)的聚3-羟基烷酸酯,其中包括在聚3-羟基戊酸西北,聚3-羟基己酸西北,聚3-羟基庚酸西北,聚3-羟基辛酸酯,聚3-羟基壬酸酯,聚3-羟基癸酸酯,聚3-羟基+-酸酯和聚3-羟基月桂酸酯等。
天然高分子型
早在上个世纪已有硝化纤维素和樟脑制得赛璐珞,然后出现天然多糖改性物的乙酰纤维素(可用作照相胶卷),聚氨酯化纤维,聚氨酯化直链淀粉。聚氨酯化木质素,由木粉和月桂酸制得的木质塑料、牛奶酪蛋白与甲醛制得的酪蛋白塑料,明胶与丙烯酸乙酯的共聚物等。最近又在纤维素纤维和壳聚糖的乙酸水溶液中加入增塑剂,经干燥和热处理后制作塑料片材。瑞士工业大学近又成功地把糊化淀粉直接注塑成型成制品,在成本方面可与化学合成物相竞争,但在耐水性的耐热性上稍差。此外,英国一公司业已成功地用玉米合成了生物降解塑料,因而作为天然高分子有植物和动物两种来源。属于前者的如各种纤维素,半纤维素和木质素等。属于后者的如明胶、甲壳素、朊乙酰化甲壳素和壳聚糖等。目前的重点虽把天然高分子接枝在全民高分子上,如可把直链淀 粉,纤维素与聚氨酯相接枝,明胶与丙烯酰乙酯的共聚、淀粉与聚乙烯的接枝等。另外,美国natick研究所用壳聚糖和壳多糖为主要原料,加入第三组分进行共聚,加工所得的半透明薄膜具有一般塑料的强度,但在土壤中经几周时间,即可分解。
合成高分子型
以石油系化合物为原料所开发的聚酯型生物降解塑料如以下表1所示:(未完待续)