塑料降解(PPT38页)情况.ppt

开始氧的存在作用正如过氧化物形成过程的中间媒质,分子氧经聚合物生色团(Chromophore)向聚合物内部转移能量,活化非饱和键甚至饱和键。此外开始氧的存在还能生成可吸收较长波长光波的过渡金属络合物或是直接生成过氧化物。聚合物内的杂质包括在聚合反应中存在的催化剂、添加剂及残余溶剂如苯、四氢呋喃(THF)、甲基酮等本身就是光敏剂,这些聚合物的杂质和取代基,如羰基结构、芳烃环、共轭双键、羧基、过氧化物以及残留催化剂(如钛的络合物)等,以及聚合物在聚合和贮运过程中沾染的杂质,都是引发光降解反应的光敏剂。吸收光能后激发分解为自由基的过程称为光激反应或光敏反应,光敏反应可引发氧化反应,将吸收的光能转移到其他基团上,该基团接受能量后便可产生热分解。塑料的生物降解多数合成的纯聚合物均具有抗微生物侵蚀的能力。但添加剂(如增塑剂、润滑剂、色素和抗氧剂等)则降低这种能力。增塑剂残余脂肪酸如硬脂酸酯可被微生物降解并导致聚合物表面和性能甚至基础结构的破坏。对塑料降解起作用的生物主要是真菌和细菌．水解和氧化分解作用可促进塑料的生物降解。影响生物降解的主要因素(1)聚合物的结构及柔顺性聚合物链含有易水解键，如酯键、酰胺键、脲键、氨酯键等，较易进行生物降解；链的柔顺性也有一定影响，柔顺性大，降解速度也大。(2)分子量及其分布许多由微生物参与的聚合物降解都是由端基开始的，高分子量的聚合物因端基数目少，降解速度较低。对于宽分布的聚合物，总是低分子量部分先降解。(3)聚合物的形态结构对于晶态聚合物与它的结晶度和晶形有关，对于无定形聚合物与其玻璃化温度有关。非晶态聚合物比晶态的较易进行生物降解。(4)环境条件温度、pH值、湿度、氧含量、土质等，以及微生物生长所需的其它营养条件。(5)微生物的分布真菌与细菌的数量、类型及相互作用。在避光、高湿度、大量无机盐和有效碳源存在的条件下，塑料的生物降解过程较易进行。各种微生物对pH、温度和氧的需求是不同的。对于合成塑料的生物降解，微生物所引起的生物降解可分为:(1)生物物理降解法:当微生物攻击侵蚀高聚物材料后,由于生物细胞的增长使聚合物组分水解、电离或质子化而分裂成低聚物碎片,聚合物分子结构不变,这是聚合物生物物理作用而发生的降解过程。(2)生物化学降解法:由于微生物或酶的直接作用,使聚合物分解或氧化降解成小分子,直至最终分解成为二氧化碳和水,这种降解方式属于生物化学降解方式。高分子材料的生物降解过程也可分为4个阶段:水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。高分子水合作用是由依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂引发的水合作用,其后高分子主链可能因化学或酶催化水解而破裂,高分子材料的强度降低。对交联高分子材料强度的降低,可由高分子主链、交联剂、外悬基团的开裂等造成。高分子链的进一步断裂会导致质量损失和相对分子质量降低,最后相对分子质量足够低的分子链小段被酶进一步代谢为水、二氧化碳等物质。注意：生物降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用、相互促进的物理化学过程。以改性胶状淀粉或颗粒淀粉为添加剂的淀粉添加型塑料为例，它的降解机理为：(1)塑料中的淀粉颗粒先被真菌和细菌侵袭，消耗除去，从而削弱了塑料的强度，大大增加了塑料的表面积。(2)塑料与土壤中存在的某些盐类接触，由于自氧化作用形成了过氧化物，使得塑料中聚合物的链断裂。上述两种降解方式是互相促进，相辅相成的。细菌消耗淀粉，使塑料表面积增加，塑料表面积的增加又有利于自氧化降解。这样周而复始，高分子链逐渐断裂、缩短，使塑料的强度降低，使聚合物的分子量降低直到被微生物代谢的程度。合成塑料经生物降解后的最终产物，均为微生物正常代谢过程所产生的物质和二氧化碳和水等。**塑料的生物降解生物降解一、定义生物降解:通常用于描述去除一种化合物，最为理想的是将潜在的有毒物质转化为无毒物质的过程。生物修复：近几年发展起来的术语，是指运用生物降解反应实际清除一种或多种化合物。二、区别定义生物转化：从技术上来看同新陈代谢意思相同，但是主要用于描述对外来化合物的生物转化。eg：哺乳动物体内的药物或致癌物的转化以及原核生物体内的环境污染物的转化。生物催化：与生物转化相似，只是在代谢的基础上又增加了制造有用化合物的含义。生物降解和生物催化是通过生物转化反应和催化这些反应的酶而紧密联系在一起的。三、地球上生物降解的开端生物降解和生物催化与生命本身一样久远。热力学上有利的化学反应使一个或多个分子转化为热力学上更简单的分子。微生物产生的脂酶、蛋白酶、纤维素酶和木质素酶降解活的生物或其死后的残体。现在普遍认为光合作用是地球表面最重要的进化，