生物降解材料PBS材料ppt课件

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合成方法
脂肪族聚酯的合成方法理论上有生物发酵法和化学合成法两种方法，但是 生物发酵法的成本很高，故PBS的合成绝大部分使用的是化学合成法。化学合 成法又包括直接酯化法和酯交换法。大多数采用直接聚合的方法。
直接酯化法
以丁二酸和丁二醇直接缩聚得到PBS，其合成方法由两步完成:先在较低的反应 温度下将二元酸与过量的二元醇进行酯化，形成端羟基预聚物; 然后在高温、 高真空和催化剂的存在下脱除二元醇，得到PBS聚酯
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PBS介绍
包装材料 垃圾袋、食品袋、各种瓶子和标签等
农林业用品 农用薄膜、各种种植用器皿、植被网、农
药以及化肥缓释材料
日用杂品 某公司以PBS为主要原料，并填充滑石粉、
碳酸钙，制成各种成形制品
医疗方面 一次性医疗用品、生物医用高分子
材料、药物缓释载体基质
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PBS降解机理
材料降解是指在保存期内材料性能不变,而使用后在一定环 境条件下能够被降解。其过程是材料被细菌，霉菌等作用 消化吸收的过程，大致分为两步： 1）微生物向体外分泌水解酶,和材料表面结合,通过水解切 断高分子链,生成分子量小于500 g/mol 以下的小分子量的 化合物 2）降解的生成物被微生物摄入体内,经过种种的代谢路线, 合成为微生物体内所需物质或转化为微生物活动的能量,最 终都转化为水和二氧化碳。
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展望
现在研究热点主要集中在以下几个方面：创新合成途 径，改进生产工艺以得到高分子量的PBS聚合物；对PBS 进行改性或与其他材料复合制成综合性能优异的复合材料； 寻找价格低、来源广的填料，降低产品的成本。目前，在 PBS的某些应用研究领域还存在局限，如不同研究者提出 的观点存在着较大的矛盾，并且基础理论还需要进一步的 完善。随着研究的深入，PBS的综合性能将不断得到提高， 而其制品的价格将大大降低， 并逐渐取代传统塑料，实现 可持续发展。
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PBS降解机理
PBS的降解要经过2个阶段。在一次分解中通过微生物在菌体外分 泌的酶与其表面接触，由表及里顺序进行分解。PBS在一次降解中使 用粉制的酶(脂肪酶)，通过水解反应，可很快分解，生成二羧酸、二 元醇类物质以及5聚体以下的低分子量聚酯的混合物。接着是完全分 解过程，在一次分解中生成的低分子量中间生成物被菌体所侵蚀，通 过各式各样的代谢，在透气性好的条件下分解成二氧化碳和水，在透 气性差的条件下则变成了二氧化碳和甲烷。脂肪族聚酯的微生物降解 反应示意如下：
▪ PBS同时也是一种新型的可生物降解高分子材料，其降解与应用的研究始于 20世纪90年代。对于环境友好材料和生物材料而言，PBS基降解材料的制备 与应用是新兴的研究领域。
▪ 同时，合成PBS的主要原料1,4-丁 二酸和1,4-丁二醇不仅可以由石油 化工路线得到，可以由煤化工路线 和生物发酵的途径得到，因此更具 环保意义和经济价值。
国际上对生物降解聚合物严格意义上的定义是:在有氧及 无氧条件下，聚合物在微生物及动植物体的作用下，其 物理、化学性能发生下降及形成CO2、H2O、CH4及其它
一些小分子量化合物的聚合物。
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举例PBS
聚丁二酸丁二醇酯，英文简称PBS。它是一种典型的脂肪族聚 酯。脂肪族聚酯由于其生物降解性和经济性，已成为国内外研 究的热点。
脂肪酶攻击
细菌、水解
微生物利用 材料碎片
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PBS降解机理
能够分解脂肪族聚酯的微生物种类很多，包括许多细菌和 霉菌等，它们广泛分布在自然界中，其中以土壤中最多。 PBS基塑料理论上容易被微生物降解，但随其共聚组分、 相对分子质量的不同，降解性有很大差别。酯键之间结合 的亚甲基数为4～8时，脂肪族聚酯较容易降解。聚合物链 中存在苯环结构和脂肪族醚键等，其生物降解性下降； PBS的相对分子质量大以及亲水性差，也不利于微生物的 侵蚀、繁殖与生物降解。
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合成方法
酯交换反应法
二元酸二甲酯与等量的二元醇，在催化剂存在下，高 温、 高真空脱甲醇进行酯交换反应得到PBS聚酯
扩链法
在前两种合成反应过程中，需要不断地排除小分子产物，从而 获得所需相对分子质量的聚酯。但是在缩聚反应后期，温度往往超 过200℃时，会发生脱羧、热降解、热氧化等副反应，影响相对分 子质量。此时为了提高相对分子质量，可采取扩链反应，利用扩链 剂提高其相对分子质量。
生物降解材料PBS
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生物降解材料简介
生
物
资源短缺
降解Βιβλιοθήκη 材 料能源过度消耗
提
出
背 景
生态环境恶化
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生物降解材料简介
定义：目前为止，国际上对生物降解 高分子材料的定义仍未达成统一。美 国测试与材料协会(ASTM)通过的生
什么是生物降 解材料？
物降解塑料的定义是:生物降解塑料
是指在自然界条件下，能为微生物所降解的塑料。