登陆注册
8894400000012

第12章 未来塑料利用展望

塑料的发明是20世纪材料科学的重大进展,是人类改造大自然所创造的辉煌成就之一。虽然白色公害已成为人们的沉重负担,但毕竟只是前进征途中的暂时困难。随着人们对白色公害认识的提高,从20世纪70年代就开始研制在自然条件下没有污染而又保持原有塑料的优点的新材料。在这种背景下,可降解塑料应运而生。美国对可降解塑料的需要量正以每年75%的速度增长。日本已将降解塑料与金属材料、无机材料和功能有机材料并列为第四种新材料,可见对它的重视。因此,它被誉为未来的塑料。目前降解方式主要有生物降解和光降解两种。

一、生物降解塑料

生物降解塑料是指在自然条件下能被生物侵蚀或代谢而分解的塑料。它可分为生物物理作用降解和生物化学作用降解两种过程,当然这两者实际上不能截然分开而是相互穿插进行的。当微生物侵蚀塑料制品后,生物细胞的继续生长使聚合物组分水解、电离或质子化,从而使塑料发生膨胀、裂开等机械性破坏,这就是生物物理降解;真菌或细胞分泌的酶使非水溶性聚合物分解或氧化降解成水溶性碎片,生成新的小分子化合物直至最终分解成二氧化碳和水,这就是生物化学降解。20世纪70年代初,许多国家就着手研制生物降解塑料,迄今主要途径有以下几种:第一种是常规塑料与天然高聚物混合,特别是淀粉系生物降解塑料比较盛行,已出现专门生产淀粉基母料的厂家;第二种是直接利用天然高分子,如以用豌豆制成的改性淀粉与天然物系添加剂制成生物降解塑料,可注塑、挤出成型,透明而柔软,用过后埋入土中,数日后即可分解;还有微生物合成法、酶促合成法等,均已取得不少成就。

在微生物合成法方面,首先成功的是英国ICI公司。20世纪70年代他们应用该技术通过微生物培养,制得一种新型聚酯化合物,即聚-3-羟基丁酸酯(P-3HB),它是一种热塑性树脂,有良好的生物分解性和生物适应性。虽然P-3HB本来就是一种微生物能量贮存物质,积存于多种微生物体内,但因它耐冲击性差且价高而无法工业化。后经改进,1980年前后,ICI公司又用丙酸和异丁酸为碳源,经微生物合成,得到同时含有3-羟基异戊酸(3-HV)和3-HB聚酯共聚物的聚合体,它成为一种有良好生物降解性且机械性能优异的热塑性材料。这种新产品广泛用于农业、渔业并作为医用缝合线和骨折固定剂而备受青睐。此后又开发出4-羟基丁酸酯(4-HB)与3-HB的共聚物以及3HB-4HB-3HV的三元共聚物,它们是以戊酸和4-羟基丁酸为碳源,由微生物参与而合成的。

由于开发传统的可降解塑料有不少困难,诸如反应条件苛刻、副产品多、成本高,有些产品的生物相容性欠佳等,人们向生物工程高新技术领域进一步探索,在近年来提出了具有某些独特优点的可生物降解的高聚物材料的合成方法——酶促合成法。酶是存在于生物体内的特殊催化剂,可催化特定的生化反应。将酶用于合成时,它在有机介质中表现出与其在水溶液中不同的新性质,并拥有催化一些特殊反应的能力。酶促合成法具有不同于化学法和微生物法的新特点:酶对底物有高度专一性,类似于一把钥匙开一把锁,使聚合过程无副产物生成;催化反应条件温和,一般常温常压下即可进行;产物容易分离,酶可回收再用,从而降低了成本;利用酶的立体专一性特点,还能合成一些用传统方法难以得到的产品,如具有光学活性的可生物降解高聚物等。

二、光降解塑料

光降解塑料就是聚合物吸收光后发生光引发键能减弱,长链分裂成较低分子量的碎片,碎片在空气作用下氧化,产生自由基断链反应进一步降解成小分子化合物,最后转化成二氧化碳和水。目前主要是在聚乙烯链节上引入羰基或在塑料中加入光降解添加剂。办法是合成时可利用对紫外线敏感的单体与其他单体共聚;在聚合物链上引入光敏基团;或在塑料加工过程中如溶解或熔融时添加适当光敏剂,使之能在紫外光照射下解聚。常用的光敏剂有氧化锌与哌啶、苯二甲酸酯与环氧系增塑剂、铁盐与聚氯乙烯类,也可以是镍、钼、钴等金属的盐。

我们还可以通过特殊的合成法生产各种不同品种的降解塑料,例如分子量为3000的聚己二酸乙二醇酯、新型的聚酯酰胺、聚酯烯烃等。近年来日本科学家将N-苯甲基吡啶基团导入聚甲基丙烯酸甲酯,制得的生物降解塑料具有很好的机械性能,可认为是这方面的突破性进展。

在新的21世纪,人们不断探索各种适应新时代的塑料,分解性的品种无疑是供选用的对象。但它们果真完美无缺吗?它们被丢弃后虽能自然分解,但产生的气体、单体和小分子碎片是否会对环境造成二次污染,是不能不注意的问题。为了明天、为了未来,我们需要研制既满足当代需要又不威胁子孙后代的新塑料。

同类推荐
  • 语文新课标课外必读第三辑——水浒传

    语文新课标课外必读第三辑——水浒传

    国家教育部颁布了最新《语文课程标准》,统称新课标,对中、小学语文教学指定了阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高学生的阅读能力,培养语文素养,陶冶情操,促进学生终身学习和终身可持续发展,对于提高广大人民的文学素养具有极大的意义。
  • 伴随小学生成长的智慧故事(小学生爱读本)

    伴随小学生成长的智慧故事(小学生爱读本)

    《伴随小学生成长的智慧故事》讲述了童年是鲜花盛开的季节,稚嫩的心灵编织着纯真的梦,精彩的一天就从手中缤纷的书本开始。以故事启迪心灵,讲述处世道理;用故事启发思考,为了孩子们的生命激荡出美丽的涟漪。通过这些含义隽永、脍炙人口的好故事,将智慧的种子撒播在孩子们的心中。读一本好书,就如同找到了一盏点亮未来的明灯,从此,前进才有方向。
  • 新课标英语学习资源库-好孩子的故事

    新课标英语学习资源库-好孩子的故事

    课标是常新的,经典却是永恒的,走进经典的选择,学习兴趣的提高离你只有一步之遥。本套丛书包括奥林匹斯山众神、白雪公主、百万英镑、包打听、财神与爱神、打火匣、带家具出租的房子、公主与美洲狮、好孩子的故事、荷马墓上的一朵玫瑰、黄缘奇遇、灰姑娘、井边的牧鹅女、警察与赞美诗、两个勇敢的伊洛特人、母亲的故事、牧羊女和扫烟囱的人、女巫的面包、青蛙王子、三万元遗产、沙丘的故事、忒修斯历险记、特洛伊战争、天国花园、小爱达的花、小红帽、幸福的家庭、雪人、一本不说话的书、勇敢的小裁缝。
  • 新课程师资培训教程-高中政治经典教案

    新课程师资培训教程-高中政治经典教案

    为新课程实施和提高教师专业化水平而精心编写,选取了大量教案,内容上充分体现了知识性和趣味性。接受课改新理念,感受课改新思维,使用课改新教材,至始至终课改给人一种焕然一新的感觉。它是一次革命,一场对话,一座平台,一把迈向成功教育的钥匙。
  • 必听的语文之谜

    必听的语文之谜

    这套“中小学生语文爱好培养”丛书,包括《必用的好词好句》《必懂的常用词语》《必用的成语经典》《必用的谚语荟萃》《必用的歇后语精选》《必用的古文名句》《必读的语文故事》《必学的作文描写》《必听的语文之谜》《必知的语文学家》十册,丛书重视语文的基础知识训练,选编了常用词语、好词好句、古文名句解读,谚语、歇后语集萃,还有语文趣味故事、语文之谜以及语文大家的故事等等,目的是使中小学生在快乐的阅读中逐步提高语文知识,增加文学素养,为将来走出社会自立人生打下坚实的基础。
热门推荐
  • 初恋这份小美好

    初恋这份小美好

    对于林祁来说,作为全市第一的学神,他的生活里只有学习,一身的臭毛病没人能够忍受,话少不惹事,一说话就能怼死人,浑身上下都是高冷的气息,女生们只敢远观不敢靠近,直到有天搬来了一个女孩……对于白羲来说,自己乖巧可爱人见人爱,学习成绩优异又活泼开朗惹人爱,除了有时候神经大条容易闯祸,直到她搬家那天….毒舌怼人的学神喷到呆萌闯祸的学霸,分分钟气个半死,又不自觉的帮忙收拾烂摊子。
  • 炎界忆途

    炎界忆途

    一个协会,20年前发动战争,导致全军覆没,协会不复存在。一所学院,一边要求学生使学院隐秘繁荣,一边居然鼓励学生消灭学院。一座岛屿,从人间仙境到垃圾堆满天,又突然全部消失,仿佛从未存在。一只幼龙,从外面巡游回来后,发现整个龙族消失不见。......炎辰,隐妖协会三公子之一。在20年之久的昏迷醒来后,却仍然只有17岁。被强制带到天月学院成为这里的学生,在报复学院的过程中,他发现一股庞大而又恐怖的黑暗势力行动多年,而这一切与隐妖协会以及他的身份息息相关。这是一个各种相爱相杀,顺便解决黑暗势力的故事。(ps:请直接从第二卷开始看。q群:166648653)
  • 双魂剑仙

    双魂剑仙

    这部作品主要讲述了男主苏澈在历练的时候偶然遇到被朝廷追杀、将近死亡的邪修剑仙李太黑,看到昔日杀人如麻、坏事做尽的剑仙,他们帮助朝廷,他们发生了一系列的事...
  • 都市超级兵王

    都市超级兵王

    这是一个混迹都市的兵王,不断被逆推的故事!荡气回肠、精彩纷呈,尽在《都市超级兵王》!
  • 重生豪门之老公我错了

    重生豪门之老公我错了

    重生前,她作天作地作死自己和老公重生后,誓要好好爱老公
  • 总裁大人放过小女子

    总裁大人放过小女子

    当一个女孩在遇到极大的挫折时,有一个人替他挡下了所有,于是便开始了他们的情缘……
  • 白学长请看看我

    白学长请看看我

    繁庆中学一个是呆萌少女一个是傲娇学长我们一起来看看呆萌少女任何收获甜甜恋爱的!白一凡:“喂,那个小学妹不要白费力气了,我是不会看你的”许珂卿:“白学长,你就看看我嘛,学长!等等我”哼,死傲娇学长哼,丑小妹
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 沐扬之心

    沐扬之心

    因为男友婚礼的事,苏沐扬回到离开十五年的城市,在见过两位新人的那一刻,毅然选择离开,却不想遇到她这一生都不想在见的人。“扬扬,你不想要爸爸留下的东西。”“待在我身边,一年之内,好好做个助理。”经过一番深思熟虑,苏沐扬回复:“杨总诚心邀约,以后就请多多指教!”一切的一切就从这一刻开始。在亲情、友情、爱情中,苏沐扬始终不知道自己要的是什么,她一路迷茫,跌跌撞撞,终看清自己的内心。
  • 黑山趣话

    黑山趣话

    这是一个关于黑山老妖的故事。当黑山老妖不是传说中淫邪的老怪物形象,而是一个心智单纯的少年模样。当黑山老妖遇见腹黑捉妖师,处处落下风,被占尽便宜。当不安的猜想变猜疑,惟愿相见便相知。很多时候喜欢就是喜欢,没有那么多的心机算计。愿有情人在误会过后能成眷属。