可降解高分子材料

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可降解高分子材料举例：PLA
聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物 资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程 制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可 降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化 碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友 好材料。 PLA的优点： 1）机械性能及物理性能良好。 2）相容性与可降解性良好。 3）最终生成二氧化碳和水，不污染环境。 4）可以广泛地用来制造各种应用产品。 5）具有最良好的抗拉强度及延展度。
高分子材料降解性的概念
在特定的环境条件下，其化学结构发生显著的变化并造成某些 性能下降被生物体侵蚀或代谢而降解的高分子材料。
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降解过程： 降解过程：
◆生物化学作用 1）高分子材料的表面被微生物黏附，微生物黏附标明的方式受 高分子材料标明张力表面结构多孔性温度和湿度等环境的影响。 2）高分子在微生物分泌的酶作用下，通过水解和氧化的反应将 高分子断裂成为低相对分子质量的碎片。 3）微生物吸收或消耗的碎片一般相对分子质量低于500，经过 代谢最终形成CO2、H2O等。 ◆生物物理作用 微生物侵蚀高分子后由于细胞的增大致使高分子材料发生机械 性的破坏
电子科技大学中山学院 08材料化学
可降解高分子材料发展背景
随着高分子材料的迅速发展，人类面临两个难以解决的问题：环 境污染和资源短缺。目前，世界塑料的总产量已超过1.4亿t /a ， 废弃塑料大约4000万t/a ，且每年正已惊人的速度增加。这些废弃 物大多来源于包装材料、农用地膜、医用材料等。由于大多数合 成高分子材料耐腐蚀性较好，在自然环境下难以分解，造成严重 的污染。过去对废旧塑料的处理办法主要是土埋和焚烧。土埋浪 费大量的土地，一些人口密度高的国家难以承受；焚烧则会产生 大量的二氧化碳及其他对人有害的氮、硫、磷、卤素等化合物， 助长 了温室效应及酸雨 的形成。解决上述问题，各国正利用法律 手段和技术进步，一方面对废旧塑料进行回收再利用，另一方面 研究开发可自然降解的新材料。高分子材料的回收利用，从理论 上讲，既可以解决环境污染又可以解决资源短缺的问题，但在实 施过程， 往往受到高分子材料本身性质、技术及成本等的限制； 而研究开发可降解的高分子材料则成为20世纪 70年代以来的重要 课题，受到世界范围内的关注。
可降解高分子材料的分类
◆按降解机理来分类 • 光降解高分子 • 光—生物降解高分子 • 水降解高分子 • 生物降解高分子 ◆按降解高分子的组成 和结构分类 • 摻混型 • 结构型
高分子结构与降解性关系
• 具有侧链的化合物难降解，直链高分子比 支链高分子交联高分子易于降解。 • 柔软的链结构容易被生物降解，有规晶态 结构阻碍生物降解，所以聚合物的无定形 区总比结晶区域先降解，脂肪族的聚脂较 容易生物降解。 • 具有不饱和结构的化合物难降解，脂肪族 高分子比芳香族高分子易于生物降解。
高分子结构与降解性关系
• 高相对分子质量的聚合物端基数目少，降 解速度较低。 • 非晶态聚合物比晶态的较容易进行生物降 解。 • 亲水高分子比疏水高分子易于生物降解。 • 环状化合物难降解。 • 表面粗糙的材料易降解
高分子结构与降解性关系
易降解高分子结构 直链 柔软 脂肪族 低相对分子量 亲水性 表面粗糙 难降解高分子结构 侧链、支链、 侧链、支链、交联 晶态 芳香族 高相对分子量 疏水性 表面光滑