降解类塑料一、脂肪族聚酯类生物降解塑料(一)微生物合成聚醋类生物 .pdf

降解类塑料 降解塑料又称为可分解塑料，它是指在一定使用期内具有与其相对应普通塑料制品一样的性能，而在 完成一定功能的服役朔后，在特定环境条件下，其物理化学结构发生重大变化，能迅速分解并与自然环境 同化的一类聚合物。 按降解塑料的降解机理不同，可将其分为:光降解塑料、生物降解塑料、光­生物降解塑料及水解塑料。 目前开发的降解塑料主要为生物降解塑料、光降解塑料和生物­光降解塑料。生物降解塑料是指在自然界微 生物如细菌、霉菌及藻类作用下可分解成小分子化合物的一类塑料；光降解塑料为在自然光的作用下可发 生分解的一类塑料；生物­光降解塑料为两者的复合体。 目前，已开发的生物降解塑料种类很多，而且有许多品种已获得具体应用。生物降解塑料主要以脂肪 族聚酯和天然高分子材料的研究最广泛，其他还有聚酯化酰胺或醚、聚氨酯及聚乙烯醇等。 一、脂肪族聚酯类生物降解塑料 这是研究得最早最广泛并获得实际应用的一类生物降解塑料，它又可分为：微生物合成聚酯类、聚交 酯类、脂肪族聚酯类及聚ε­已内酯等。  (一)微生物合成聚醋类生物降解塑料 微生物合成聚酯类生物降解塑料是最早开发的一类生物降解塑料，早在  1927 年就发现在适当条件下 微生物可以合成降解聚合物。目前，已开发的微生物合成聚酯类生物降解塑料种类有：聚 3­羟基丁二酸酯  (PHB)、聚 3­羟基戊二酸酯(PHV)、聚 3­羟基丁二酸酯/3­羟基戊二酸酯共聚物  (P3HB/3HV)、聚 3­羟基丁 二酸酯/4­羟基丁二酸酯  (P3HB/4HB)。  1、聚 3­羟基丁二酸酯  (PHB)  (I)聚 3­羟基丁二酸酯简介  PHB 是在缺乏氧、磷、氮和硫等生命养料的环境中，某些细菌在发酵期间 内形成的一种降解聚合物，因此也称为微生物合成类生物降解塑料。  PHB 的具体合成过程为：首先，在发酵容器内加人各种基质如葡萄糖、沼气、二氧化碳和氢气等；随 后，引人带有定量碳组成的细菌，在配以细菌生长所需的充足养分，使细菌在反应器内大量繁殖；当反应 进行到一定程度后，将养分抽回，使细菌生长受到限制，即转变成聚合物 PHB。 目前，PHB 产品只有英国的 ICI 公司制造，它们的发酵、萃取及提纯工艺最先进。但因 PHB 的价格 太高，使其应用受到限制。  (2)性能及加工  PHB 为一一种热塑性聚酯材料， 它具有很高的立构规整性， 结晶度可达 80%一 90%， 以离散球晶的形式产生在细菌的细胞质中。  PHB 的性能介于 PVC 和 PET 之间，其熔点为 180C，可进行挤出和模压成型。但 PHB 容易发生热分 解反应，长期置于熔点温度之上，易于发生生物降解反应，使相对分子质量下降 50%。因此，在具体加工 时，常把羟基戊酸酯和其他共聚物成分作为 PHB  的内增塑剂，以改善其加工性能。但加入内增塑剂会使  PHB 的结晶及部分物理性能下降，加人外增塑剂则可改善其延展性和结晶性。 作为一种聚酯和由于氢键的作用，PHB 很容易与 PA、PC、PET、PBT等以任何比例共混。PHB 还可 用 CaCO 进行填充，并可加入光亮剂、UV 稳定剂等。  3  (3)应用范围  PHB  目前主要用于医药、农业及消费包装三个方面。特别是在医药上，PHB 显示出特 有的性能。在矫正外科手术中，PHB 塑料作为药物基质被植人人体内，以控制药物的释放；当药物释放完 毕后，PHB 在人体内自然降解，最终产品为 3­羟基丁酸，在人体血液中它为一普通的代谢物，不会给人体 带来任何副作用。PHB 可制成外科手术缝合线，用于眼科手术中，可无需拆线工作。  2、聚 3­羟基丁二酸酯/3­羟基戊二酸酯  (P3HB/3HV)  P3HB/3HV 为 3­羟基丁二酸酯和 3­羟基戊二酸酯的共聚物，20  世纪 70 年代由英国 ICI 公司首先开发， 它以丙酸、 葡萄糖为碳源食物， 通过发酵制成， 商品名为本 Biopol。 日本 Monsanto 公司接着开发 P3HB/3HV， 109  其结构式为： －[O－CH(CH )－CH －CO] －[O－CH(CH CH )­CH ­CO] －  3