降解塑料配方設(shè)計課件

1、6降解塑料配方設(shè)計此處添加副標(biāo)題內(nèi)容6降解塑料配方設(shè)計6降解塑料配方設(shè)計此處添加副標(biāo)題內(nèi)容“白色污染”與 降解塑料配方設(shè)計可以6降解塑料配方設(shè)計此處添加副標(biāo)題內(nèi)容6降解塑料配方設(shè)計6降解“白色污染”與 降解塑料配方設(shè)計“白色污染”與內(nèi)容提要塑料的發(fā)展?fàn)顩r“白色污染”的危害回收利用的基本意義廢舊塑料的回收利用狀況應(yīng)對“白色污染”理想模式廢舊塑料回收利用的技術(shù)降解塑料的配方設(shè)計內(nèi)容提要塑料的發(fā)展?fàn)顩r塑料的發(fā)展?fàn)顩r世界 20世紀(jì)90年代初期：1億噸左右（年產(chǎn)量） 20世紀(jì)末：1.2億噸 2004年：2.12億噸我國 20世紀(jì)90年代初：537萬噸 2004年度：18466萬噸(臺灣697.1萬噸)塑

2、料的發(fā)展?fàn)顩r塑料的發(fā)展?fàn)顩r世界塑料的發(fā)展?fàn)顩r2004年度中國內(nèi)地大宗塑料制品產(chǎn)量產(chǎn)品名稱產(chǎn)量/萬噸比例/%塑料制品總量塑料薄膜薄膜中農(nóng)用膜塑料型材塑料管材塑料絲及紡織品人造革泡沫塑料塑料包裝箱及容器日用塑料品其他塑料制品18466.13658.9728.71688.119702023.9659.9839.5845.42247.84157.110010.711.012.222.52004年度中國內(nèi)地大宗塑料制品產(chǎn)量產(chǎn)品名稱產(chǎn)量/萬噸比例/隨之而來的是隨之而來的是降解塑料配方設(shè)計課件中國有名的電子垃圾村廣東貴嶼 貴嶼的河是黑的，天是灰的，空氣中都是刺鼻的氣味。

3、 -新加坡聯(lián)合早報，2009-4-14中國有名的電子垃圾村廣東貴嶼 貴嶼的河是黑的，天是灰的，降解塑料配方設(shè)計課件塑料“棄兒”20世紀(jì)90年代世界年均廢塑料量約7000萬噸我國年廢塑料量約376萬噸。 量變質(zhì)變成千上萬逐年累積的塑料垃圾“白色污染”塑料“棄兒”20世紀(jì)90年代世界年均廢塑料量約7000萬噸量降解塑料配方設(shè)計課件“白色污染”的危害不易腐爛，垃圾堆放增加焚燒處理不當(dāng)會給環(huán)境造成二次污染埋入地下不易分解，使土質(zhì)惡化漂浮在水中造成海洋污染So:回收、處理和利用這些廢棄物已到了不可忽視的地步?！鞍咨廴尽钡奈：Σ灰赘癄€，垃圾堆放增加那么“白色污染”“白色恐怖”？那么“白色污染”“白色恐怖

4、”？應(yīng)對“白色污染”理想模式廢棄物管理中的期望等級降耗再利用回收焚燒填埋應(yīng)對“白色污染”理想模式降耗再利用回收焚燒填埋焚 燒焚燒過程產(chǎn)生有毒物質(zhì)資源的浪費焚 燒焚燒過程產(chǎn)生有毒物質(zhì)填 埋在很長的時間內(nèi)占據(jù)大量的填埋空間。 很少高分子材料是可生物降解的，據(jù)粗略的估計，部分高分子材料可能保存長達(dá)200年。二次污染填埋的高分子材料中各種用于改性的添加劑會逐步滲漏出來，而對水質(zhì)和土壤造成破壞。資源浪費，不利于可持續(xù)發(fā)展填 埋在很長的時間內(nèi)占據(jù)大量的填埋空間。 資源的浪費焚燒過程中有毒物質(zhì)的釋放填埋對土壤、水源的污染焚燒和填埋資源的浪費焚燒和填埋機械回收化學(xué)回收 回 收機械回收回 收機械回收 利用機械或

5、者物理的方法如碾磨、加熱或者擠出等方法將廢舊塑料加工成為新的產(chǎn)品。 前提：清潔和均勻的高分子材料 要求：回收料進(jìn)行分類機械回收 利用機械或者物理的方法如碾磨、加熱或可回收不可回收回收標(biāo)志可回收不可回收回收標(biāo)志包裝材料中高分子材料種類的代碼01：PET02：HDPE03：PVC04：LDPE05：PP06：PS07：Other包裝材料中高分子材料種類的代碼01：PET化學(xué)回收利用化學(xué)的方法將高分子材料降解為各種化學(xué)成分，并轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品。（新的塑料單體和燃油）。 適用于混合塑料；預(yù)處理。化學(xué)回收利用化學(xué)的方法將高分子材料降解為各種化物理性回收：步驟相對簡單，但對于廢料的純度要求很高，要求廢料是

6、相對均一的?；瘜W(xué)性回收：可處理各種混合的受到污染的廢料，產(chǎn)品更易被分解。 兩者相輔相成，各有千秋。物理性回收：步驟相對簡單，但對于廢料的純度要求很高，要求廢料 高分子材料的廣泛的適應(yīng)性和耐久性。 循環(huán)利用 施樂公司對復(fù)印機中塑料件的再利用 購物袋、各種容器和飲料瓶 如何辨別塑料袋是否具有毒性？再 利 用 高分子材料的廣泛的適應(yīng)性和耐久性。再 利 用局限性：再利用的次數(shù)有限。 高分子材料的性能在使用過程中會逐步的劣化，直到不經(jīng)過重新加工就無法再使用。局限性：再利用的次數(shù)有限。降 耗 改變“制造使用廢棄”舊的消費方式產(chǎn)生的大量的廢棄物、造成的資源損失和環(huán)境損害。降 耗 改變“制造使用廢棄”舊的消費

7、降解塑料配方設(shè)計1.降解塑料的概念2.降解塑料配方用材料3.生物降解塑料配方設(shè)計4.光降解塑料配方設(shè)計5.其他降解塑料配方設(shè)計降解塑料配方設(shè)計1.降解塑料的概念降解塑料的概念降解塑料定義為塑料制品在完成使用壽命后，能被陽光或土壤中的微生物在較短時間內(nèi)分解成小分子化合物的一類聚合物。降解塑料的概念降解塑料定義為塑料制品在完成使用壽命后，能被陽標(biāo)準(zhǔn)的降解塑料應(yīng)具如下性能：1誘導(dǎo)期固定且長短適當(dāng)，以便控制降解的開始時間2降解速度快，使用完畢后快速降解3降解產(chǎn)物無害標(biāo)準(zhǔn)的降解塑料應(yīng)具如下性能：1誘導(dǎo)期固定且長短適當(dāng)，以便控制降解性大小的衡量指標(biāo)斷裂伸長率表示法 用斷裂伸長率的下降幅度來表示降解程度羰基

8、數(shù)目表示法 用大分子鏈內(nèi)含有羰基數(shù)目的多少來表示其降解程度特性黏數(shù)表示法 用特性黏數(shù)的變化來表示降解程度降解性大小的衡量指標(biāo)斷裂伸長率表示法 用斷裂伸長率的下降高分子降解理論高分子降解生物降解化學(xué)降解物理化學(xué)降解環(huán)境降解微生物酶作用降解氧化降解臭氧降解加水降解熱降解光降解放射線降解超聲波降解機械降解以上三大降解的綜合高分子降解理論高分子降解生物降解化學(xué)降解物理化學(xué)降解環(huán)境降解生物降解塑料 光降解塑料 光生物降解塑料 水降解塑料 醇降解塑料 氧化降解塑料降解塑料的分類生物降解塑料降解塑料的分類http:/poly123/post/454.html我國環(huán)境降解塑料的研發(fā)現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化的思考 http

9、:/poly123/post/454.html生物降解高分子生物破壞性高分子(biodestructible or biodisintegrable) 指在微生物作用下，高分子僅能被分解為散亂碎片。如淀粉添加的聚苯乙烯（PS）、聚烯烴。完全生物降解高分子(biodegradable) 指在微生物作用下，在一定時間內(nèi)完全分解為CO2和H2O的化合物。如聚羥基丁酸酯（PHB），聚環(huán)己內(nèi)酯（PCL）。生物降解高分子生物破壞性高分子(biodestructibl生物降解塑料配方設(shè)計部分生物降解塑料 非降解樹脂+淀粉 非降解樹脂+其他降解材料完全生物降解塑料 天然高分子生物材料 微生物合成高分子材料 化

10、學(xué)合成降解高分子材料 上述復(fù)合材料生物降解塑料配方設(shè)計部分生物降解塑料 我國20世紀(jì)80年代風(fēng)行一時的淀粉填充塑料(淀粉)=7%30%,即屬于生物破壞性塑料,它只能淀粉降解,其中的、等不能降解,一直殘留于土壤中,日積月累仍然會對環(huán)境造成污染,此類產(chǎn)品已屬于淘汰型。因此我國目前生產(chǎn)的此類淀粉基降解塑料大多是無意義的,真正有發(fā)展前途的是全淀粉塑料(淀粉)90%,其中添加的少量增塑劑也是可以生物降解的。這類塑料在使用后能完全生物降解,最后生成二氧化碳和水,不污染環(huán)境,是近年來國內(nèi)外淀粉降解塑料研究的主要方向。 我國20世紀(jì)80年代風(fēng)行一時的淀粉填充塑料(淀粉天然高分子生物材料1 淀粉 來源豐富，價格

11、便宜，能在多種環(huán)境下被生物降解最終產(chǎn)物為二氧化碳和水，無污染。經(jīng)改性處理，可增強與聚合物的相容性，改善其加工性能。2 纖維素及其衍生物 纖維素由規(guī)則排列的結(jié)晶部分和無序排列的非結(jié)晶部分組成，無熔點和玻璃化溫度，加熱不熔融，只溶于特殊的溶劑，需用特殊方法加工3 甲殼質(zhì)及其衍生物 甲殼質(zhì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的含氮多糖類，化學(xué)結(jié)構(gòu)類似纖維素，也可進(jìn)行化學(xué)改性 4 海藻多糖類 主要源于海洋植物海藻，可通過流延法制成薄膜，并通過調(diào)整各種膠的比例，獲得性能各異的薄膜天然高分子生物材料1 淀粉 來源豐富，價格便宜，能在淀粉的優(yōu)點在于：它是無毒的；制造淀粉的原料來自農(nóng)業(yè)，來源豐富，價格低廉；淀粉是一種很容易降解的化合物

12、，能通過下圖所示過程降解，最終的產(chǎn)物是無毒、無害、安全性極高的葡萄糖。 淀粉塑料淀粉的優(yōu)點在于：淀粉塑料降解塑料配方設(shè)計課件淀粉分類 直鏈淀粉、支鏈淀粉 淀粉分類直鏈淀粉大約由200980個-葡萄糖脫水。平均分子量約為20200萬。直鏈淀粉直鏈淀粉大約由200980個-葡萄糖脫水。平均分子量約為 性質(zhì)：屬于熱塑性高分子，也稱為熱塑性淀粉，加熱可熔化，可用熱塑性方法加工；但由于脆性較大，常加入增塑劑改性。 性質(zhì)：屬于熱塑性高分子，也稱為熱塑性淀粉，加熱可熔化，可用熱大約由6006000個-葡萄糖分子相互脫水，以糖苷鍵連接而成。分子量為100-400萬，形成一個像樹枝狀的大分子。 性質(zhì)：支鏈淀粉不

13、溶于水，與水共熱時，膨脹成糊狀。屬于熱固性高分子，不能用熱塑性方法加工支鏈淀粉大約由6006000個-葡萄糖分子相互脫水，以糖苷鍵連接結(jié)構(gòu)：以-1，4-糖苷鍵、-1，6-糖苷鍵相連 結(jié)構(gòu)：以-1，4-糖苷鍵、-1，6-糖苷鍵相連 常用生物降解的谷類淀粉基團為5052m的橢圓形土豆淀粉、36.4m的小麥淀粉、25m的芋淀粉和藕淀粉、14.2m的玉米淀粉、55.6m的大米淀粉，以及木薯淀粉等。 常用生物降解的谷類淀粉基團為5052m的橢圓形土豆降解塑料配方設(shè)計課件 在聚合物中添加淀粉的混合料，簡稱為SPE料。熱塑性塑料的比重、一般為0.9241.450，而淀粉的比重一般為1.5。當(dāng)在50m厚的PE

14、薄膜中混入30%的大米淀粉，在保持一定的環(huán)境溫度下，可促使微生物侵入。在LDOE塑料中混入60%淀粉或50%淀粉，需攪拌4min，鑒于LDPE吹膜對淀粉混料極為敏感，故一般取20%混料，如短時使用，也可添加50%淀粉，對LDPE的模制吹瓶，可混入50%淀粉，而LDPE編織帶可混入10%淀粉，如采用120mm大型螺桿擠塑機，其模頭溫度為280-300，壓縮比為41，圓筒溫度為190，同時采取冷氣流降溫，50m的LDPE吹膜混料淀料為30%，LDPE模壓制品混入30%玉米淀粉，LDPE壓制板材混料淀料為30%。 在聚合物中添加淀粉的混合料，簡稱為SPE料。熱塑性塑微生物合成高分子材料 微生物合成聚

15、合物降解高分子材料是以微生物及其衍生物發(fā)酵產(chǎn)物為單體聚合而成的。 其生物降解性能優(yōu)良，加工性能及力學(xué)性能都好于天然高分子材料，但遠(yuǎn)不及通用合成樹脂，如PE、PP等。微生物合成高分子材料 微生物合成聚合物降解高分微生物合成高分子材料PHB 聚羥基丁酸酯是一種由微生物合成的生物塑料，具有可生物降解特性和生物配伍性，可廣泛用于生物醫(yī)學(xué)材料、環(huán)保等領(lǐng)域。以甲醇為原料，生產(chǎn)的聚羥基丁酸酯菌種的篩選及發(fā)酵條件、提取方法的研究。篩選出一株積累PHB的新亞種，鑒定為查氏生絲微菌成都亞種；建立了二級連續(xù)培養(yǎng)生產(chǎn)PHB的新工藝。微生物合成高分子材料PHB 聚羥基丁酸酯化學(xué)合成高分子降解材料PLA 聚乳酸是一種新型

16、的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過程制成乳酸，再通過合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸。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，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，熱塑塑料，熔點為175，其可塑性與PS,PET相似，可用傳統(tǒng)熱塑性方法加工成型?；瘜W(xué)合成高分子降解材料PLA 聚乳酸是一種新型的生物降解化學(xué)合成高分子降解材料PCL -己內(nèi)酯進(jìn)行正負(fù)離子及絡(luò)合性開環(huán)聚合得到的高分子材料，屬高度結(jié)晶的熱塑性樹脂。在泥土中在1218個月內(nèi)可降解，屬優(yōu)良生物降解類聚合物。熔點為63其結(jié)構(gòu)重復(fù)單元上有5個亞甲基-CH2-和1個酯基 -COO-，即-(-CO

17、O-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)-n，它的分子結(jié)構(gòu)中引入了酯基結(jié)構(gòu)-COO-，在自然界中酯基結(jié)構(gòu)易被微生物或酶分解，最終產(chǎn)物為CO2和H2O?；瘜W(xué)合成高分子降解材料PCL -己內(nèi)酯進(jìn)行正負(fù)離子及絡(luò)生物降解塑料配方設(shè)計一、部分生物降解塑料配方設(shè)計 1、非降解樹脂+淀粉 其配方為在非降解樹脂中加入可降解淀粉，其中非降解樹脂提供力學(xué)性能和加工性能，而淀粉則提供降解性能。因非降解樹脂以小碎片的形式存在于土壤中，從而不能從根本上解決“白色污染”問題。 最常用的為在樹脂中加入10%40%淀粉、相容劑和其他相關(guān)的可促進(jìn)降解助劑，配方中的主要成分如下：生物降解塑料配方設(shè)計一、部分生物降解塑料配方設(shè)

18、計（1）非降解樹脂，根據(jù)制品性能需要選取，以LDPE為主（2）改性樹脂，在樹脂上接枝如馬來酸酐等極性官能團與淀粉的相容性好。（3）天然淀粉，直接從植物中提取，未經(jīng)改性處理，與樹脂的相容性差。（4）改性淀粉，對淀粉進(jìn)行接枝改性、凝膠化處理，表面用硅烷偶聯(lián)劑處理，與樹脂的相容性好。（1）非降解樹脂，根據(jù)制品性能需要選取，以LDPE為主(5)相容劑，配方中選用天然淀粉時需加入，可提高樹酯與淀粉的相容性。 （6）增塑劑，如選用天然淀粉，需加入增塑劑以改善加工性能。 （7）降解促進(jìn)劑，有稱自動氧化劑，為不飽和聚酯類，如玉米油和油酸乙酯等 （8）補強劑，彌補因加入天然高分子材料而造成復(fù)合材料強度的降低。(

19、5)相容劑，配方中選用天然淀粉時需加入，可提高樹酯與淀粉的2、非降解樹脂+其他降解材料 非降解樹脂與合成降解材料可直接混合；而與天然降解材料則需加入相容劑，以提高兩者的相容性。2、非降解樹脂+其他降解材料二、完全生物降解塑料配方設(shè)計 在解決價格、性能、加工等問題以后，這種真正意 義上的降解塑料才可能大面積推廣應(yīng)用。 1、全淀粉熱塑性降解塑料 由80%90%改性淀粉及加工助劑組成，具有熱塑性塑料的性質(zhì)，既能進(jìn)行熱塑加工又能在自然環(huán)境中快速完全的降解，是目前降解塑料的熱點。二、完全生物降解塑料配方設(shè)計 天然淀粉首選高直鏈淀粉，它可塑性好，結(jié)晶度低，容易實現(xiàn)熱塑化；增塑劑要選用分子量小的品種，以甘油

20、為最常用，其效果好但熔體強度差 配方公式：改性淀粉+增塑劑 天然淀粉首選高直鏈淀粉，它可塑性好，結(jié) 2、淀粉主體+其他降解材料 淀粉的生物降解性能十分好，但其加工性能和綜合性能一般。因此，往往與其他材料協(xié)同使用，如： 果膠、半乳糖及甲殼質(zhì)等天然降解高分子材料;PCL、PLA及PBHV等合成降解高分子材料。 配方公式：淀粉+合成降解材料或天然降解材料。 2、淀粉主體+其他降解材料3、合成降解材料為主體+其他降解材料 合成降解材料如PLA等本身為優(yōu)良的完全降解材料，加入纖維素、甲殼質(zhì)及木粉等或加入其他材料如填料，可降低其成本，并改善某些性能，但必須保證加入的材料可完全降解。其配方公式： 合成降解材

21、料+天然降解材料 合成降解材料+填料3、合成降解材料為主體+其他降解材料4、非淀粉天然材料為主體+天然降解材料 纖維素與殼聚糖有相似結(jié)構(gòu)，將兩者共混，開發(fā)出干、濕強度均高的生物降解材料4、非淀粉天然材料為主體+天然降解材料已經(jīng)或正在產(chǎn)業(yè)化的環(huán)境降解塑料品種及主要技術(shù) 1. 熱塑淀粉塑料（或稱全淀粉塑料）（PSM），已工業(yè)化的廠家有，武漢華麗環(huán)?？萍加邢薰荆饕夹g(shù)為將淀粉經(jīng)適當(dāng)?shù)奈锢砗突瘜W(xué)改性，變成可（熱）塑性淀粉塑料，產(chǎn)品價格約為1萬元/噸（粒料），目前生產(chǎn)能力約為1萬噸/年的規(guī)模；廣東肇慶華芳降解塑料有限公司，主要技術(shù)為將淀粉和聚乙烯醇共混塑化，目前生產(chǎn)能力約為5千噸/年。已經(jīng)或正在產(chǎn)業(yè)

22、化的環(huán)境降解塑料品種及主要技術(shù) 1. 熱塑淀粉已經(jīng)或正在產(chǎn)業(yè)化的環(huán)境降解塑料品種及主要技術(shù) 2. 聚乳酸（PLA），正在產(chǎn)業(yè)化的廠家有浙江海正生物材料有限公司，主要技術(shù)為，由丙交酯開環(huán)聚合，合成L-型聚乳酸，分子量為15萬左右。目前已達(dá)30噸/年的規(guī)模，正在組建5000噸/年的生產(chǎn)線。海正公司也在研究在螺桿擠出機中用反應(yīng)加工的方法制備L-聚乳酸及其制品；上海同濟大學(xué)，主要技術(shù)為，將乳酸直接縮聚，合成低分子量聚乳酸，然后通過擴鏈辦法增加分子量。已經(jīng)或正在產(chǎn)業(yè)化的環(huán)境降解塑料品種及主要技術(shù) 2. 聚乳酸（已經(jīng)或正在產(chǎn)業(yè)化的環(huán)境降解塑料品種及主要技術(shù) 3. 聚羥基丁酸酯（PHB）系列，正在產(chǎn)業(yè)化的廠

23、家有浙江寧波天安生物材料有限公司，主要技術(shù)為，以葡萄糖為碳源（由淀粉可制取葡萄糖），然后在發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)某種微生物，微生物在生長、新陳代謝過程中，體內(nèi)逐漸合成聚羥基丁酸酯或聚羥基丁酸/戊酸共聚酯，目前已達(dá)1000噸/年的規(guī)模。其他生產(chǎn)廠家還有江蘇南天公司、天津國韻公司等。已經(jīng)或正在產(chǎn)業(yè)化的環(huán)境降解塑料品種及主要技術(shù) 3. 聚羥基丁已經(jīng)或正在產(chǎn)業(yè)化的環(huán)境降解塑料品種及主要技術(shù) 脂肪族聚碳酸酯（PPC），正在產(chǎn)業(yè)化的廠家有，內(nèi)蒙古蒙西高科技技術(shù)集團有限公司，主要技術(shù)為，用雙金屬催化劑催化二氧化碳和環(huán)氧丙烷聚合，合成高分子量的PPC；還有江蘇泰興金龍科技有限公司，主要技術(shù)為，用雙金屬催化劑催化二氧化碳和環(huán)氧丙烷聚合，合成中低分子量的PPC，并進(jìn)一步作為原料制備聚氨酯