生物降解塑料 生物降解塑料指在土壤中能被微生物分解的塑料,借助于細菌或其水解酵素能將材料分解為二氧化碳、水、蜂巢狀多孔材質和鹽類,它們進一步經微生物作用后可徹底分解,重新進入生物圈,是當前各國研究與開發(fā)的熱點。因此,生物降解塑料一般指具有一定的機械強度、并能在自然環(huán)境中全部或部分被(微生物如細菌、霉菌和藻類)分解而不造成環(huán)境污染的新型塑料。生物降解的機理主要由細菌或其水解酶將高分子量的聚合物分解成小分子量的碎片,然后進一步被細菌分解為二氧化碳和水等物質。生物降解塑料主要有四種類型:
其一,微生物發(fā)酵(合成)型。利用微生物產生的酶,將自然界中生物易于分解的聚合物(如聚酯類物質)解聚水解,再分解吸收合成高分子化合物,這些化合物含有微生物聚酯和微生物多糖等,但這類微生物發(fā)酵合成的聚合物,因成本太高而限制了它的進一步應用。
聚己內酯可以用來
該異氰酸酯封端的聚氨酯型熱熔膠在使用時,通過加熱(不超過160℃)解除封端,讓殘留的NCO和空氣中的水份反應固化,即濕固化反應,生成了內聚力超強的脲基,從而提高熱熔膠的粘合能力;因此濕固化型聚氨酯熱熔膠主要是以聚酯多元醇+PCL+TDI為原料,做成聚氨酯預聚體。利用PCL良好的生物相容性和低溫熱塑性,采用的是濕固化技術,PUR型熱熔膠對于粘接PVC和板材有很好效果,使用環(huán)境、條件普通,應用十分廣泛。 將選擇合適的多元醇溶解在聚己內酯當中,和異氰酸酯(少量過量)反應得到異氰酸酯基封端的聚氨酯預聚體;通過控制R值,保證合適的NCO殘留,并通過端基NCO封端制成合適的固態(tài)熱熔膠。密封可對外銷售。
生物技術將成為解決這一問題的關鍵技術之一。在造成環(huán)境污染的諸多因素中,塑料廢棄物造成的公害已引起了社會的廣泛關注。21世紀初,我國的塑料包裝材料用量很大,年用量將達到5000萬噸,如果其中有30%為一次性發(fā)泡塑料,那么全國每年的廢棄塑料將有1500萬噸以上;全國有5億畝土地可利用地膜,目前僅有30%的土地利用了地膜,再加上育苗缽和農副產品保鮮膜,這些塑料廢棄物每年約有1000萬噸;其它方面的廢塑料約有1000萬噸;這樣每年全國廢塑料總量將達到3500萬噸,其污染所造成的環(huán)境壓力不言而喻。如果在這些廢棄塑料中有30%為可降解塑料,那么我們的環(huán)境將會得到大大的改善,據不完全統(tǒng)計,我國僅有100多個生產降解塑料的廠家,生產能力不到10萬噸,遠遠趕不上市場的需求。
微生物合成的聚合物一般稱為生物聚合物(Biopolymer),具有完全生物降解的特征。生物體內合成的大分子物質,均可稱為生物聚合物,如蛋白質、核酸、淀粉等。生物聚合物是指由微生物合成的聚酯,它是不同于蛋白質、核酸、淀粉的一類新的天然高分子物質,微生物合成的聚酯,因既具有生物可降解性,又具有通用高分子材料的可加工性而受到人們關注。
由微生物合成的聚酯,統(tǒng)稱為聚羥基鏈烷酸酯(Polyhydroxyalkanoate,簡稱PHA),許多細菌都能在體內合成和積累PHA,在細菌細胞缺乏營養(yǎng)物質時,將水解PHA以攝取養(yǎng)料。現已發(fā)現百余種細菌具有合成和積累PHA的功能,并已從20多種細菌中克隆出了PHA合成酶的基因,最近又發(fā)現合成與積累PHA的細菌可分為兩組,一組以Alcaligeneseutrophus為代表,主要合成C3-C5單體單元的短鏈PHA;另一組以Pseudomonasoleovorans為代表,可合成具有C6-C14的中等鏈長的PHA單元。PHA實際上包括一系列的聚酯:甲基側鏈羥基丁酸酯Poly(-hydroxybutyrate),簡稱PHB;乙基側鏈聚羥基戊酸酯Poly(-hydroxyvalerate),簡稱PHV;羥基丁酸一戊酸共聚酯Poly(-hydroxybutyate-co--hydroxyvalerate),簡稱PHBV。PHA的生物合成,見圖1。
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