聚合物合成与制备 两部分全 160页

非生物降解
7
聚四氟乙烯
非生物降解
8
聚乙烯醇
潮湿环境下可生物降解
9
聚乙烯
低分子量可生物降解
10
脂肪族聚酯
生物降解
11
芳香族聚酯
非生物降解
12
聚酰胺
对有些微生物可生物降解
13
聚氨酯
(很慢）。 脂肪族可生物降解
14
聚酸酐
对生物降解敏感
15
聚脲
对生物降解敏感
16
氮磷无机高分子
对生物降解敏感
第二章 光降解聚合物
包括聚合物的降解，生物降解及影响因素、研究方法。
光降解聚合物
如光降解塑料等。
生物降解性聚合物
各种脂肪族聚酯、聚原酸酯、聚酸酐、复合降解材料等。
生物基聚合物
第一章 聚合物的降解及生物降解
1.1 聚合物的降解
环境引起的聚合物崩解（Disintegration），包括 物理性质的变坏（deterioration）和聚合物的降解 （Degradation）等。
1.4 生物降解性的研究方法
• 检测生物量的积累——表面观察、细胞计数等 (Monitoring the accumulation of biomass);
• 检测反应物的消耗——重量变化、需氧量等 (Monitoring the depletion of reactants);
• 检测反应产物——CO2的形成等 (Monitoring reaction products);
2.1 乙烯-一氧化碳共聚物(E/CO copolymer)
☆ 合成:
CH2 CH2
Heat, pressure CO
Catalyst
O CH2 CH2 C CH2 CH2 CH2
• 制备方法及条件与LDPE相似。 • CO含量：0.5～4.0%; • 熔融指数:0.5～1.5g/10min.
聚合物的降解: 由环境因素引起聚合物结构的化 学变化，如化学键的断裂、分子量下降等。
表1 常见的聚合物降解机理
降解机理
光降解
（Photodegradation）
热氧化降解
（Thermooxidative degradation）
水解降解
（Hydrodegradation）
热降解
（Thermal degradation）
• (沿海）海底沉积区 为重要的有机物降解区域，其细菌含量比普通水
体高几个数量级。
（c）填埋环境（Landfill Environments）
目前70%的城市固体废弃物是通过填埋方式处理 的。其中废弃塑料约占总量的7～11%。
• 厌氧环境：产物主要为甲烷等；
• 降解速度缓慢。
（d）堆肥环境（Compost environments）
表1 常见合成高分子的生物降解性
序号
合成高分子
生物降解性
1
树脂
（a）
缩醛树脂
非生物降解
（b）
丙烯酸树脂
非生物降解
（c）
酚醛树脂
非生物降解
（d）
氨基树脂
非生物降解
（e）
环氧树脂
非生物降解
（f）
呋喃树脂
非生物降解
2
聚丙烯腈
非生物降解
3
聚多羟乙烯
非生物降解
4
聚苯乙烯
非生物降解
5
聚丙烯
非生物降解
6
聚氯乙烯
• 原生动物（Protozoa）——1～500×103 个/g。
• 酵母（Yeasts）——1～500×103 个/g。 • 游离酶
产自细胞的体外酶或菌体的解体等。
（b）水体环境（Aquatic Environments）
在水体环境中对聚合物降解起主导作用的是各种 异养细菌。
• 海水水体 细菌含量：106cells/ml。随着水深增加，菌含量下降；
• 专性（Obligate）和兼性（Facultative）喜热微生物；
• Bacillus sp.（芽孢杆菌）、烟曲霉（Aspergillus fumigatus）等细菌，及少量的放线菌; 约为107～108 个 /克； • 好氧环境；温度：50～60℃；
• 被分解物可经预处理达到适当的营养平衡；可以充 氧，加速降解。
Type A：一种苯乙烯的共聚物
O +
O
百度文库
DTBP
O
CH2
C
O
CH2
CH2
CH2
CH2
m
CH2
CH
n
• 检测聚合物的性质变化 (Monitoring changes in substate properties).
1.5 常见聚合物的生物降解性
• 各种聚合物树脂 • 烯类单体聚合物 • 聚酯、聚酰胺、聚氨酯 • 无机-有机聚合物
机械降解
（Mechanodegradation）
链断裂
E/CO共聚物的Norrish Ⅰ型和Ⅱ 型反应 PE在空气中的热氧化
聚氨酯、聚酯的水解
PE的热解
聚烯烃的剪切降解
生物降解
（Biodegradation）
聚己内酯（PCL）的生物降解
1.2 聚合物的生物降解 （1）定义：
聚合物在微生物或酶的作用下，逐渐分解为小分 子的过程。
（2）生物降解环境
➢ 好氧环境（Aerobic）：最终代谢产物为CO2和水； ➢ 厌氧环境（Anaerobic）：最终产物为甲烷。但 通常代谢不完全，得到各种发酵产物。
（a） 土壤（Soil Environments）
☆ 土壤中影响微生物生长的因素 • 可吸收碳（有机碳）； • 无机矿物质如氮、磷及微量元素等； • 生长因子（维生素、离子环境、水含量、温度、PH值、 氧化还原电势等）； • 颗粒度。
可降解及生物基聚合物—Let. 1
目前我国普通塑料制品的情况： 消费量：6千万吨； 产值：超过1万亿元； 从业人员：240万；
塑料垃圾量：1千500万吨；
生物基材料（Biobased materials) 生态途径
可降解塑料（Degradable Plastics)
本课程主要内容：
聚合物的降解及生物降解
1.3 影响聚合物降解的结构因素
(1) 主链结构及柔顺性：
含易水解键、主链柔顺易降解。
(2)分子量及其分布：
分子量低,易生物降解。
(3) 结晶度
非晶区易降解, 结晶区难降解。
(4) 交联、支化情况 交联、支化引起降解速度下降。
(5) 粗糙度 粗糙的表面有利于降解的发生。
(6) 环境因素 合适的湿度、PH值、营养元素等。
☆ 土壤微生物
• 细菌（Bacteria）——3～500×106 个/g 。
• 放线菌（Actinomycetes) ——1～20×106 个/g 。 •真菌（Fungi）——5～900×103 个/g 。
在土壤中，真菌对有机物及聚合物的降解起主导 作用。
• 水藻（Algae）——1～500×103 个/g。