遼寧基聚工程造價(jià)咨詢有限公司

聚合物的降解機(jī)理并不十分清楚，一般認(rèn)為生物降解機(jī)理并非單一機(jī)理，而是復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)作用，同時(shí)伴有其他的物理化學(xué)作用，如水解、氧化等，生物作用與物理化學(xué)作用相互促進(jìn)，具有協(xié)同效應(yīng)。淀粉是二種天然可生物降解聚合物，在微生物作用下分解為葡萄糖，最后代謝為水和二氧化碳。

淀粉基聚合物的降解可分為兩個(gè)過程：淀粉被真菌、細(xì)菌等微生物侵襲，逐漸消失，在聚合物中形成多孔破壞結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度下降，增大了聚合物的表面積，從而有利于進(jìn)一步自然分解；淀粉降解觸發(fā)促氧化劑和自氧化劑的作用，能切斷高分子長鏈，使高分子的相對(duì)分子質(zhì)量變小，直到聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量小到可被微生物代謝的程度，最后生成水和二氧化碳等小分子化合物，進(jìn)入大自然的循環(huán)。這兩個(gè)過程是相互促進(jìn)的。

淀粉基降解塑料的生物降解性是因淀粉連續(xù)相的存在，保證微生物及酶迅速接近膜中的淀粉內(nèi)含物而發(fā)生的。

淀粉基聚合物生產(chǎn)起始

淀粉聚合物的生產(chǎn)起始于淀粉的提取，這個(gè)過程取決于淀粉植物的來源，接著是分離纖維、漂漿、干燥，得到純淀粉。根據(jù)所需淀粉聚合物的性能，在干燥前后對(duì)淀粉進(jìn)行化學(xué)修飾，轉(zhuǎn)變成熱塑性材料，這僅能通過擠壓機(jī)來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過連續(xù)擠壓和混合或者聯(lián)合擠壓混合步驟。

在過去，淀粉塑料的主要生產(chǎn)方法是溶解澆鑄。在這種方法中，淀粉溶解在合適的溶劑中以使黏性溶液充分流動(dòng)保證在鑄件表面快速散布。這種溶液澆鑄后，一經(jīng)干燥就可得到薄膜。研究人員使用的這種技術(shù)有幾個(gè)缺點(diǎn)，即薄膜產(chǎn)量小、生產(chǎn)時(shí)間長。工業(yè)上，通過大旋轉(zhuǎn)鼓輪上的小細(xì)縫或者移動(dòng)金屬帶進(jìn)行喂料?？梢允褂谜谡秩コぷ鲄^(qū)域的有機(jī)溶劑。

淀粉基聚合物非結(jié)構(gòu)化修飾

除了在增強(qiáng)塑料中當(dāng)作填充物使用外，天然淀粉的熱加工性能差，必須對(duì)淀粉進(jìn)行顆粒非結(jié)構(gòu)化修飾，才能作為生物塑料。此外，需要與其他聚合物及增塑劑混合，以改進(jìn)機(jī)械性能和阻隔性能。主要的非結(jié)構(gòu)化試劑是水，其扮演兩個(gè)角色，促進(jìn)淀粉糊化作用（通過大分子間大部分氫鍵的破壞使淀粉膨脹，形成一種黏性貼）以及作為增塑劑。但是，除了水之外還需要另外--種增塑劑以降低熔融溫度。

對(duì)于純干淀粉，熔融溫度從220℃變化到240℃，這個(gè)范圍包括淀粉分解起始溫度。如果添加非易失性增塑劑，如多元醇，熔融溫度降低，而在高溫和剪切作用下，淀粉可以加工成可塑性熱塑料，稱為熱塑性淀粉（TPS）。此外，可通過降低膜的水分活性限制微生物的生長。在熱塑性塑料加工過程中，淀粉中含有的水以及加入的增塑劑發(fā)揮著不可或缺的作用，因?yàn)樗鼈兛梢耘c淀粉形成氫鍵，取代淀粉分子羥基之間的強(qiáng)相互作用，從而轉(zhuǎn)化成一種熱塑性塑料。

關(guān)于生物基或可生物降解聚合物，重要的是說明這些材料的可生物降解性。美國材料測試協(xié)會(huì)和國際標(biāo)準(zhǔn)組織將那些在特定環(huán)境下發(fā)生重大化學(xué)結(jié)構(gòu)變化的塑料定義為可生物降解塑料。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法測試，這些變化導(dǎo)致了物理和化學(xué)特性的丟失。生物基聚合物可以是可生物降解聚合物，也可以是非生物降解聚合物。例如，淀粉基聚合物一般是可生物降解的，而結(jié)晶聚乳酸幾乎不可降解。當(dāng)前，科學(xué)家主要集中研究三類主要的聚合物材料。

第一類是耐生物降解的傳統(tǒng)塑料，當(dāng)聚合物材料表面與土壤接觸時(shí)，材料會(huì)發(fā)生平穩(wěn)地降解，.土壤中的微生:物無法降解塑料顆粒，反而引起支持基體的快速崩潰。這種材料通常具有堅(jiān)不可摧的石油為基礎(chǔ)的基體，這些基體是通過碳或玻璃纖維來強(qiáng)化的。

第二類是可部分降解的聚合物材料，它們比傳統(tǒng)的合成塑料可更快地降解。這種塑料的典型生產(chǎn)方法包括在傳統(tǒng)的基體（石油基）周圍環(huán)繞天然纖維。處理時(shí)，微生物能消耗機(jī)體內(nèi)的天然大分子。剩下的是結(jié)構(gòu)被削弱的材料，邊緣粗糙、開放，可進(jìn)一步降解。

第三類即最后一類是當(dāng)前引起研究人員和業(yè)界極大興趣的聚合物材料。這些塑料可完全生物降解，聚合物基體來源于天然物質(zhì)，如淀粉、微生物生長聚合物，強(qiáng)化纖維來源于普通作物如亞麻和大麻。在適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度和氧氣條件下，會(huì)發(fā)生生物降解使塑料分解成無毒或?qū)Νh(huán)境無害的殘留物質(zhì)，這些物資再由微生物完全分解成二氧化碳、水。