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1、第九章 生物可降解塑料的生产与应用,什么是塑料？ 普通塑料是以合成树脂和配料混合加热而成的物质。 按其性质可分成热塑性树脂和热硬性树脂两大类 .热塑性树脂都具有受热后软化的性质 ,如聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯 (PS)、和聚氯乙烯 (PVC) ；热硬性树脂在受热时不会变软 ,如酚醛树脂 ,三聚氰胺甲醛树脂 ,聚氨基甲酸乙脂等。,共性：耐酸碱、抗氧化、耐腐蚀、难降解（埋地百年也不烂）,环境问题：白色污染、,不可再生石油资源的浪费,污染范围广、污染物增长速度快(积累2500万吨/年)、处理难度大、回收利用不易,该问题的解决出路可降解塑料的开发,1光可降解塑料,2高填充碳酸钙(35
2、)降解塑料,3生物可降解塑料,4 前3种的不同掺混,彻底消除 白色污染 并节约石 油资源的 根本出路,部分可降解塑料,完全可降解塑料,自然成分,变性淀粉,淀粉/PVA(聚乙烯醇),淀粉/ PCL,壳聚糖/ 纤维素,纯发酵,发酵+合成,PLA(聚乳酸),化学合成,PCLPEL (脂肪族聚脂),醇,酸,9.1 聚乳酸(PLA),聚乳酸是世界上近年来开发研究最活跃的降解塑料之一。聚乳酸塑料在土壤掩埋36个月破碎，在微生物分解酶作用下，612个月变成乳酸，最终变成CO2和H2O。,乳酸,？,脂化反应,乳酸单体彼此发生酯化反应,乳酸生物合成+人工聚合PLA,(1)聚乳酸生物合成 生物糖代谢酵解产物丙酮酸
3、乳酸发酵的产物（参阅生物化学糖代谢内容） 工业上一般以乳酸杆菌(lactobacillus)属发酵生产乳酸,降低乳酸生产成本是关键！,如何做呢？,培养,1.廉价原料如食品废料或玉米淀粉 2.最佳反应条件及反应器选型,新技术未公开！,(2)世界聚乳酸生产进展,(3)聚乳酸的应用,由于目前价格较高，但无生物排异现象，故主要用于医学领域 伤口缝合线 骨折后“可降解钢板” 药物体内缓释胶囊 随着价格下降逐渐向日化包装、食品包装、农膜等领域发展。,多种细菌体内合成的的碳源、能量储备物,9.2 聚羟基烷酸(PHAs),脂代谢乙酰辅酶A,R为甲基壬基等，不同单体聚合种类有100种以上 其中最常见的R为甲基，
4、即聚羟基丁酸(PHB) 另一种常见的PHAs为PHBV（两种单体，R分别为甲基(HB)和乙基(HV)）,PHAs 通式,(1)工业生产方式,细菌发酵 转基因植物种植, 细菌发酵,以淀粉、葡萄糖、蔗糖、甲醇等各种原料，产碱菌(Alcaligenes)、转基因大肠杆菌限氮磷流加式分批发酵生产,PHB含量可达细胞干重7080,成本高：15$/kg(合成塑料1 $/kg),目前攻关方向：进一步提高原料转化率，缩短发酵周期；进一步提高细胞浓度；进一步提高产品提取收率；进一步提高聚合物质量等。,优势：植物自身光合作用制造大量免费合成原料 理想：, 转基因植物生产,极大的降低成本，目前尚在开发之中,(2)
5、应用领域,Shampoo bottle,Razor,Surgical sutures,由于价格问题，应用限于高附加值领域。,9.3 变性淀粉,改性方法众多，生物降解塑料领域主要使用热塑性变性、抗水性变性,天然淀粉,详见有关文献,方法： 热塑加入多元醇、水等增塑剂物理变性或与丙烯酸酯共聚接枝化学变性； 抗水淀粉醋酸酯化,PCL由 -己内酯经化学合成开环聚合反应而得 是一种热塑性结晶型聚酯 ,熔点为80 ,可在200以上加工 ,且与多种聚合物有较好的相容性，完全可生物降解。,9.4 聚己内酯（PCL (2)5 ) ）,9.5 国内可降解塑料生产现状,变性淀粉掺混化工合成聚己内酯为主,具体共聚方法和参考相关资料,
