根據(jù)塑料在微生物作用下降解程度的深淺,生物降解塑料可分為“生物破壞性塑料"(不降解型) 和“全生物降解塑料"(降解型)。生物破壞性塑料是一種不降解的材料,而全生物降解塑料可以生物降解。
根據(jù)原材料的來源, 全生物降解塑料可進(jìn)一步分為三類:微生物合成塑料、**高分子塑料和合成生物降解塑料。
①微生物合成塑料
此類塑料是在微生物的酶作用下合成的具有生物降解性的聚酯。特殊的微生物以糖類、有機(jī)酸為原料,經(jīng)過發(fā)酵、合成作用,在體內(nèi)生產(chǎn)出聚羥基烷酸(PHAS)、聚羥基脂肪酸酯(PHB)等具有脂肪族結(jié)構(gòu),以酯基為主鏈的聚酯。此類物質(zhì)在微生物的酶催化作用下可自行斷裂成低分子量的碎片,并進(jìn)一步被微生物吸收,分解成二氧化碳和水。以此類塑料制成的袋子、瓶、地膜等,分解性能顯著,且**性、耐水性、可塑性、機(jī)械性等各方面性能都十分良好。早在2012年,歐盟的PHBOTTLE研發(fā)團(tuán)隊(duì)就利用果汁飲料加工業(yè)廢棄物生產(chǎn)出了廉價的全生物降解塑料PHB,在變廢為寶的同時,又有效降低了廢水中有機(jī)污染物含量。
②高分子塑料
高分子塑料的主要原料是自然界中存在的一些聚合物,其中具有代表性的便是全淀粉塑料。全淀粉塑料是一種有熱塑性的淀粉。普通淀粉沒有熱塑性,因?yàn)榈矸凼且环N多羥基醛(葡萄糖)的聚合物,其結(jié)構(gòu)中大量的羥基導(dǎo)致淀粉易形成分子內(nèi)和分子間的氫鍵,這些氫鍵造成淀粉的熔融溫度大幅提高,遠(yuǎn)**其分解溫度,造成了普通淀粉加熱時未熔融先分解的現(xiàn)象,因此無法制成塑料。但通過改變分子內(nèi)的雙螺旋結(jié)晶結(jié)構(gòu),減少分子內(nèi)氫鍵的數(shù)量,可以達(dá)到降低淀粉熔融溫度的目的,從而使淀粉擁有了良好的熱塑性,這種改性淀粉也被稱為“無構(gòu)淀粉"。由無構(gòu)淀粉制備全淀粉塑料的工藝有擠出、注射、壓膜等,并用水、甘油等做增塑劑,加工方法、增塑劑比例不同,塑料的性能也不盡相同。
③合成生物降解塑料
淀粉基生化合成塑料是以淀粉為基礎(chǔ)經(jīng)改造得到的性能*加優(yōu)良的可降解材料。主要有聚羥基脂肪酸酯(PHA)和聚乳酸(PLA)。PHA是普遍存在于多種細(xì)菌中的一類胞內(nèi)聚酯的總稱,具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)異的生物相容性以及生物可降解性。淀粉由一定的菌種經(jīng)無氧呼吸(發(fā)酵),即可得到乳酸,乳酸經(jīng)脫水縮合形成聚乳酸(PLA),又稱聚丙交酯。由玉米、木薯等作物提取出的淀粉都可成為聚乳酸的原料,來源充足且可循環(huán)再生,是具前景的可降解塑料之一。聚乳酸具有優(yōu)良的物理性能、可降解性、生物相容與可降解性和抑菌及抗霉性,因而聚乳酸在農(nóng)用、醫(yī)用、紡織等多領(lǐng)域皆有廣闊的發(fā)展空間和巨大的應(yīng)用潛力。
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