第七章_生物可降解塑料ppt课件.ppt

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1、第八章可降解塑料的生物合成第一节可降解塑料概述第二节PHAs的结构、物理化学性质和应用7/29/20211EnvironmentalBiotechnology第一节塑料废物污染和可降解塑料二十世纪七十年代以来塑料工业得到迅猛的发展，无论是工业、农业、建筑业，还是人们的日常生活无不与塑料密切相关。化学合成塑料在自然环境中很难分解，亦不会被腐蚀，燃烧处理又会产生有害气体，塑料垃圾对环境造成了巨大的危害。2普通塑料对环境污染的特点成分为合成树脂(1)污染范围广(2)污染物增长量快。全世界每年对塑料的需求量为1亿吨

2、。美国专家估计每10年产量将增加1倍。1995年我国的塑料需求量为600万吨，其中对环境有威胁的地膜为88万吨，包装用品为150-200万吨。美国、日本的塑料垃圾占垃圾总量的7%。3普通塑料对环境污染的特点-续(3)处理难。塑料具有耐酸碱、抗氧化、难腐蚀、难降解的特性，埋地处理百年不烂；燃烧时产生大量有毒气体，如HCl、SOx、CO等。4普通塑料对环境污染的特点(4)回收利用难。塑料制品种类多，填料、颜料多样，难以分拣回收再利用。(5)生态环境危害大。地膜降低耕地质量，农作物植株矮小，抗病力差。5研究和开发

3、生物可降解塑料已迫在眉捷用可生物降解塑料代替部分石油化工合成塑料，禁用某些塑料制品如意大利已立法规定自1991年起所有包装用塑料都必须生物可降解，我国也已开始考虑禁用塑料方便餐盒等不可降解的塑料制品。生物可降解塑料6国内外出现的生物可降解塑料PCL-聚已内酰胺;PVA-聚乙烯醇;PE-聚乙烯7生物可降解塑料的特点工艺简单生产过程污染轻生物可降解性和生物可相容性可进行高分子材料的结构调整：控制营养、环境条件8第二节、PHAs的生物合成与应用采用微生物发酵法生产的聚-β-羟基烷酸(简称PHAs)，成为应用环境生

4、物学方面的一个研究的热点聚-β-羟基丁酸——PHB3-羟基丁酸与3-羟基戊酸的共聚物——P(3HB-co-3HV)或PHBV9PHAs除具有高分子化合物的基本特性，如质轻、弹性、可塑性、耐磨性、抗射线等外，还具有生物可降解性和生物可相容性。PHAs香波瓶100年９个月合成塑料PHAs原料降解10一、PHAs的结构、物理化学性质和应用多种微生物在一定条件下能在胞内积累PHAs作为碳源和能源的贮存物。由于PHAs具有低溶解性和高分子量，它在胞内的积累不会引起渗透压的增加，是理想的胞内贮藏物，比糖原、多聚磷酸或脂

5、肪更加普遍地存在于微生物中。PHAs的通式可写成：单体数目11R为甲基时，单体为β--羟基丁酸(HB)；R为乙基时，单体为β--羟基戊酸(HV)；R为丙基时，单体为β--羟基已酸(HC)；R为丁基时，单体为β--羟基庚酸(HH)；R为戊基时，单体为β--羟基辛酸(HO)；R为已基时，单体为β--羟基壬酸(HN)；R为庚基时，单体为β--羟基癸酸(HD)；R为辛基时，单体为β--羟基十一酸(HUD)；R为壬基时，单体为β--羟基十二酸(HDD)；R多为不同链长正烷基，也可以是支链的、不饱和的或带取代基的烷基1

6、2聚合物命名R为甲基时，其聚合物为聚β--羟基丁酸(PHB)R为乙基时，其聚合物为聚β--羟基戊酸(PHV)在一定条件下两种或两种以上的单体还能形成共聚物，其典型代表是3HB和3HV组成的共聚物P(3HB-co-3HV)。13每个PHAs颗粒含有数千条多聚体链。这些多聚物的物理化学性质和机械性能如韧度、脆性、溶点、玻璃态温度和抗溶剂性等与单体的组成有极大的关系。例如PHBV共聚物中β－羟基戊酸组分的增加可使熔点从180℃(PHB均聚物)降至75℃(PHBV共聚物中HV组分的摩尔分数为30~40%)。PHAs

7、的结构、物理化学性质HV-β--羟基戊酸14大多数有关细菌PHAs的物化性质的研究是针对PHB和PHBV两种聚合物进行的。PHB是高度结晶的晶体，结晶度的范围在55－80%，其在物理性质甚至分子结构上与聚丙烯(PP)很相似，例如熔点、玻璃态温度、结晶度、抗张强度等，而比重大、透氧率低和抗紫外线照射以及具有光学活性、阻湿性等则是PHB的优点，见表7-2-1。PHAs的结构、物理化学性质-续1516PHB较脆和发硬，但可通过与适量HV共聚而补偿。随着PHBV中HV组分的增加，聚合物的劲度降低而韧性增加，且共聚物

8、的熔点随着HV组分的增加而降低，使得较易对其进行热加工处理。单体4HB的聚合物或3HB与4HB的共聚物P(3HB-co-4HB)则是高弹体，且其生物降解的速度比均聚PHB或PHBV更快。PHAs的结构、物理化学性质-续HV-β--羟基戊酸HB-β--羟基丁酸17PHB的工业化应用主要存在两个缺点PHB较差的熔化稳定性，其分解温度约为200℃，该温度与其熔点相近(约175℃)；可通过在发酵过程中加入3HV的前体合成