【文章內(nèi)容簡介】 地球大氣中的臭氧層。 據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)表的報(bào)告稱 , 如果臭氧層從整體上減少 10%, 地球上非黑瘤皮膚癌的發(fā)病率 將 上升 26%。 臭氧層的臭氧分子減少 1%, 全世界白內(nèi)障患者 將 增加 150萬人。此外 , 紫外輻射增多還會(huì)傷害眼睛和免疫系統(tǒng)。 因此 ， 開發(fā)揮發(fā)性有機(jī)溶劑的替代溶劑 , 減少環(huán)境污染 , 也是綠色化學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。 三、超臨界 C02 技術(shù)在高分子合成與制備中的應(yīng)用 在 溫度超過 31℃ , 壓力超過 存在的 二氧化碳稱為超臨界二氧化碳 ： 它既具有部分氣體的性質(zhì) , 如粘度 、 擴(kuò)散系數(shù)等 , 又具有部分液體的性質(zhì) ,如溶解度 、 密度等 , 它既能像氣體一樣具有極好的流動(dòng)性 , 又像液體一樣具有很好的溶解其他物質(zhì)的能力 , 且它的溶解能力還具有可以很方便地通過壓力變化來調(diào)節(jié)控制的特性 。 超臨界二氧化碳可以很好地溶解分子量比較小的一般有機(jī)化合物 , 還可溶解許多工業(yè)材料 , 如聚合物 、 重油 、 石蠟 、 油脂 、蛋白質(zhì) 、 水 、 重金屬等 。 而且二氧化碳的超臨界狀態(tài)較容易達(dá)到 , 設(shè)備投資 較低； CO2是合成氨廠和天然氣井的可回收副產(chǎn)物 , 來源豐富 , 價(jià)格便宜 。 因此 , 以超臨界二氧化碳代替工業(yè)有機(jī)溶劑 , 減少揮發(fā)性有機(jī)溶劑的排放 , 具有顯著的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景 。 超臨界狀態(tài)二氧化碳 可作為聚合反應(yīng) 、 親電反應(yīng) 、 酶轉(zhuǎn)化反應(yīng)等的良好溶劑 ， 不僅可減少對環(huán)境的破壞 ， 而且可提高化學(xué)反應(yīng)速度和生產(chǎn)安全性 。 第四節(jié) 可降解高分子材料 降解： 指高分子聚合物材料在熱 、 機(jī)械 、 光 、 輻射 、 生物及化學(xué)物質(zhì)作用下 ， 分子 中化學(xué)鍵斷裂 , 并由此引發(fā)的一系列材料老化 、 性 能劣化的過程 。 該過程包括 多種物理的和化學(xué)的協(xié)同作用 。 高分子聚合物的降解主要是由高分子中化學(xué)鍵 斷裂所引起的反應(yīng) 。 高分子材料的降解 方式： ① 微生物降解 :在有氧 /無氧條件下 , 通過微生物使高分子轉(zhuǎn)變成二氧化碳 /甲烷及各種副產(chǎn)品 。 ② 大型生物降解 。 高分子被昆蟲 、 動(dòng)物或 它們的咀嚼和消化過程中降解 。 ③ 光降解 。 ④ 化學(xué)降解 。 根據(jù) 降解機(jī)理 ， 大致可分為光降解 和生物降解 , 以及光 生物共降解等 。 一、光降解塑料 光降解機(jī)理 光降解 ： 是指高分子材料在日光照射下發(fā)生劣化分 解反應(yīng) ，在一段時(shí)間內(nèi)失去 機(jī)械強(qiáng)度 , 其實(shí)質(zhì)是在紫外線照射下的一種快速光老化 反應(yīng)過程 。 光降解塑料： 是 一種能在日光條件下快速光老化的塑料 , 其主要反應(yīng) 是塑料吸收太陽光中的紫外線 , 引發(fā)光化學(xué)反應(yīng) , 使高分子鏈鍵斷裂的過程 。 由于 受光照時(shí)間 、 天氣 、 地域的 限制 , 光降解塑料屬于一類不完全降解型的高分子材料 。 降解速度不易控制 。 塑料 光降 解機(jī)理： 在塑料 基材中添加光敏劑 , 由光敏劑吸收光能后產(chǎn)生自由基 , 然后促使其發(fā)生氧化反應(yīng)而降解 ；塑料中本身含有羰基及雙健 ， 吸收光能引起 化學(xué)鍵的斷裂 , 引起降解 ， 生成小分子化合物 。 光降解塑料 通常制備光降解塑料的方法：①在塑料中加入光敏劑；②采用含羰基的光敏單體與結(jié)構(gòu)單體共聚，以光敏單體的加入量控制聚合物的降解時(shí)間。 光降解塑料只有在日光的作用下才能降解 , 而且能降解為小分子化合物進(jìn)入生態(tài)循環(huán)的塑料只是極少部分 , 絕大部分塑料只是逐步崩解變?yōu)樗槠蛘叻勰?。 當(dāng)塑料廢棄物部分埋在土壤中或整個(gè)作為垃圾填埋在地下時(shí) , 由于缺光或缺氧 、 缺水 , 光降解塑料在許多情況下降解不完全 。 即使能在光輻照條件下發(fā)生分解反應(yīng) , 也受地理 、 氣候影響較大 , 降解速度難控制 。 因此 要開發(fā) 其他降解塑料 。 二、生物降解塑料 生物 降解： 在細(xì)菌、酶和微生物的侵入、吸收及破壞下產(chǎn)生分子鏈的斷裂 , 從而達(dá)到降解、崩壞的 過程 。 塑料的生物降解機(jī)理 ： 主要是通過各種細(xì)菌及酶將高分子材料分解成二氧化碳、水、蜂巢狀的多孔材料和低分子的鹽類 , 它們可被植物用于光合作用 , 不會(huì)對環(huán)境造成污染。 塑料生物降解過程 ： 一般分為兩步 ， 第一步是填充在其中的淀粉被真菌、細(xì)菌等微生物侵襲 , 漸漸消失 , 在聚合物中形成多孔破壞結(jié)構(gòu) , 增大了聚合物的表面積 。 第二步是剩下的高分子聚合物在細(xì)菌和酶的作用下進(jìn)一步發(fā)生各種分解反應(yīng) , 使分子鏈斷裂成低分子量碎片 , 達(dá)到被微生物代謝的程度。 塑料是否具有生物降解性取決于塑料分子鏈的大小和結(jié)構(gòu)、微生物的種類和各種環(huán)境因素 (如溫度、 pH值、濕度 )及營養(yǎng)物的可作用性等。實(shí)際上 , 生物降解不只是微生物的作用 , 而是多種生物參加的綜合過程。 根據(jù)降解機(jī)理和破壞形式 , 生物降解高分子塑料可分為完全生物降解型塑料和生物崩壞型塑料兩種。 完全生物降解型塑料 是指通過環(huán)境作用 , 高分子材料 能 完全分解成水、二氧化碳及其他低分子化合物 。 這種類型的生物降解塑料 ，由 自然界中微生物所產(chǎn)生的酶將這些聚合物解聚水解 , 再由微生物對這些斷鏈碎片加以分解吸收。 生物崩壞型降解塑料 是 指 添加 了 一些天然高分子成分的復(fù)合材料 ，在 使用后置于微生物環(huán)境中 , 依靠微生物對其中的天然成分進(jìn)行分解、破壞 而達(dá)到 整體的崩 壞的化合物。 生物降解塑料是一類降解速度不可控制的高分子材料 。 但與光降解塑料不同的是 , 生物降解塑料既有不完全降解型的品種 , 也有完全降解型的品種 。 完全生物降解型塑料 , 在 22℃ 下兩年即可完全分解 。 生物降解塑料 (1) 天然高分子型 ： 利用纖維素 、 淀粉 、 木 質(zhì)素 、 甲殼質(zhì)等多糖類天然高分子或?qū)⑵渑c合成高分子接枝制得生物降解塑料 。 在自然界中 , 這類天然高分子化合物資源豐富 , 自然生長 , 自然分解 , 分解產(chǎn)物無毒無害 。 例如 , 利用荷葉 、 蘆葦 、 谷殼 、 油菜籽殼 、 蝦殼等植物纖維和動(dòng)物骨殼為原料可以生產(chǎn)天然降解塑料 。這些生物降解塑料在生產(chǎn)過程中 , 可以通過增減動(dòng)植物纖維和骨殼比例 , 控制其降解速度 , 降解所需最長時(shí)間兩年 , 而最短僅需 15天就可以完全降解 , 而且原料大量采用農(nóng)產(chǎn)品的廢棄物 , 價(jià)格低廉 。 (2) 共混型 ： 在通用塑料中加入天然可生物降解材料和降解添加劑 , 形成共混物 。 淀粉因其價(jià)格低廉 , 又是 一 種易于工業(yè)化的材料 , 使其成為可降解塑料的一種重要原料 。 目前市場上出現(xiàn)的淀粉聚合物就是由淀粉制備的生物降解塑料 。 (3) 生物合成 ： 利用微生物在代謝過程中產(chǎn)生的一種特殊的生物質(zhì)聚合物 聚 酯 , 作為可生物降解材料 。 (4) 化學(xué)合成： 利用化學(xué)方法合成一些分子結(jié)構(gòu)與天然可降解高分子化合物相近的聚合物 ， 作為可生物降解材料 。 三、光降解－生物降解塑料 光 生物共降解： 塑料在光和微生物的共同作用下發(fā)生的分解過程 。 光－生物共降解機(jī)理 塑料先通過自然日光作用發(fā)生氧化降解 ， 并在光降解達(dá)到衰變期后可繼 續(xù)被微生物降解 , 最終變成二氧化碳 、 水及一些低分子化合物 , 參與大自然的循環(huán)過程 。 由于光和微生物共同作用 , 這類高分子材料的降解速度是可以控制的 , 也是一類完全降解型的高分子材料 。 特點(diǎn)： 光 生物雙降解塑料具有光 、 生物降解雙重性 , 在光降解的同時(shí)也可以進(jìn)行生物降解 。 這種方法不僅克服了無光或光照不足的不易光降解和降解不徹底的缺陷 , 還克服了生物降解塑料加工復(fù)雜 , 成本太高 , 不易推廣的弊端 , 目前 , 光 生物共降解塑料存在的主要問題是光與生物降解兩者的有機(jī)