全降解材料用ADR擴鏈劑改性——可提高PLA、PBAT性能

熱氧可環(huán)境降解塑料原料用ADR擴鏈劑改性一、 如何低成本

  合成高分子量聚乳——用擴鏈劑改性！PLA分子鏈長支鏈數(shù)量少、相對分子質(zhì)量低，耐熱性差，且由于加工過程中存在熱降解、氧化和水解等現(xiàn)象，易造成分子鏈斷裂，使熔體黏度進一步降低。這些缺陷的存在限制PLA在工業(yè)上的許多應(yīng)用。然后用1mol/LHCl和1mol/LNa2CO3溶液調(diào)節(jié)成膜溶液到的pH，再在溫度下攪拌使其反應(yīng)一定時間后過篩、離心脫氣，然后取一定量的成膜液倒在成膜板上，60℃下干燥10h后揭膜，放入干燥器中待測。因此為了使其能夠更廣泛地被應(yīng)用，需要進行適當(dāng)改性，使其滿足不同使用要求。采用擴鏈技術(shù)改性可使PLA分子支鏈化，有效提高PLA的相對分子質(zhì)量，補償加工過程中相對分子質(zhì)量的損失，提高熔體強度。擴鏈后發(fā)泡是改善PLA發(fā)泡效果的簡單有效的方法。

二、 擴鏈改性的反應(yīng)原理擴鏈改性是指在PLA分子鏈中引入其它分子鏈或活性官能團，以增加PLA分子鏈末端長度和改變微觀結(jié)構(gòu)，使分子鏈的規(guī)整度降低的改性方式，它可以有效地改善PLA材料的性能缺陷。

2.（德國BASF公司）ADR4370與PBAT發(fā)生擴鏈反應(yīng)在PBAT中加入ADR可以使PBAT發(fā)生擴鏈反應(yīng)，擴鏈反應(yīng)如下圖所示，其中ADR的環(huán)氧基團與PBAT中的端羧基和端羥基進行反應(yīng)，環(huán)氧基團被打開反應(yīng)生成醚鍵和酯鍵，ADR上有多個環(huán)氧基團，端基被反應(yīng)的PBAT作為長支鏈連接在另一個PBAT長鏈上發(fā)生交聯(lián)，而端羧基與環(huán)氧基團發(fā)生反應(yīng)含量會下降。針對熱氧可環(huán)境降解塑料原料這三大缺陷，通過擴鏈改性來提高熔體強度，進而提高其成膜性。相對分子質(zhì)量、力學(xué)性能、結(jié)晶溫度升高；

  近年來，擴鏈法逐漸成為制備高分子量聚乳酸的一種快速而的方法，其優(yōu)點在于少量的擴鏈劑便能明顯地提高聚乳酸的分子量，成本較低，且擴鏈劑的加入不改變聚乳酸的可降解性，這對PLA的回收利用同樣有意義。熱氧可環(huán)境降解塑料原料薄膜具有良好的透氣性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔離氣味的特性。此外，擴鏈反應(yīng)的偶聯(lián)作用能夠?qū)υ鲰g改性聚乳酸的多相共混體系進行反應(yīng)增容，而通過擴鏈反應(yīng)將功能基團引入PLA中則能夠賦予其某種特殊的功能從而使聚乳酸滿足更多領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

可降級材料中淀粉基材料

  淀粉作為一種天然高分子化合物其來源廣泛品種繁多成本低廉。偶聯(lián)劑也稱為表面改性劑，它是一種增強無機填料與有機聚合物之間親和力的有機化合物。且能在各種自然環(huán)境下完全降解。終分解為CO2和H2O，不會對環(huán)境造成任何污染，因而淀粉基降解材料成為國內(nèi)外研究開發(fā)的一類生物降解材料，它可以通過與其它高分子共混或者與單體共聚的方式得到淀粉基熱氧可環(huán)境降解塑料原料。

  1973年Griffin獲得淀粉表面改性填充材料的，到80年代，一些國家以Grifn的為背景開發(fā)出淀粉填充型生物降解材料。亮點：?實現(xiàn)金屬制品的外觀效果，而且不會有上漆或電鍍帶來的問題。填充型淀粉材料又稱生物破壞性材料，其制造工藝是在通用材料中加入一定量的淀粉和其他少量添加劑然后加工成型，淀粉含量不超過30%。填充型淀粉材料技術(shù)成熟生產(chǎn)工藝簡單，且對現(xiàn)有加工設(shè)備稍加改進即可生產(chǎn)，因此目前國內(nèi)可降解淀粉材料產(chǎn)品大多為此類型。

  加拿大St.Lawrence淀粉公司研究生產(chǎn)了一種改性淀粉Ecostar母粒。熱氧可環(huán)境降解塑料原料產(chǎn)品有利于解決傳統(tǒng)的塑料包裝材料造成的“白色”污染和減少對石油資源的依賴?？膳c聚乙烯、聚、聚、聚乙烯醇和聚氨酯共混制成生物降解材料，美國開發(fā)的淀粉基材料是將含水40% - 60%的膠化淀粉加到EAA (乙烯)中混合而制成農(nóng)用地膜，美國Purde大學(xué)開發(fā)淀粉接枝聚采用陽離子聚合反應(yīng)分子量和物性均能有效控制，其中含淀粉20%-30%的淀粉，接枝聚合物具有通常聚類似的性質(zhì)?？梢杂米銎孔?、薄膜等。我國太原工業(yè)大學(xué)劉書福等研究了馬鈴薯淀粉與聚的接枝共聚，江西科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所用淀粉與接枝共聚制成淀粉基材料，吉林大學(xué)化學(xué)系和華東理工大學(xué)對改性淀粉降解膜進行了探索。

全降解材料堆肥發(fā)酵工藝

  熱氧可環(huán)境降解塑料原料堆肥實際就是廢棄物穩(wěn)定化的一種形式，但它需要特殊的濕度、通氣條件和微生物以產(chǎn)生適宜的溫度。一般認為這個溫度要高于45℃，保持這種高溫可以使病原菌失活，并雜草種子。在合理堆肥后殘留的有機物分解率較低、相對穩(wěn)定并易于被植物吸收。堆肥后臭味可以大大降低。因此，這種方法所制成的CMC-WG復(fù)合可食性包裝膜是可食和安全的。

  堆肥過程有許多不同種類的微生物參與。由于原料和條件的變化，各種微生物的數(shù)量也在不斷發(fā)生變化，所以堆肥過程中沒有任何微生物始終占據(jù)主導(dǎo)地位。每一個環(huán)境都有其特定的微生物菌群，微生物的多樣性使得堆肥在外部條件出現(xiàn)變化的情況下仍可避免系統(tǒng)崩潰。而可降解塑料餐具可分為光降解、生物降解以及淀粉降解三個基本大類。

  堆肥過程主要靠微生物的作用進行，微生物是堆肥發(fā)酵的主體。參與堆肥的微生物有兩個來源：一是有機廢棄物里面原有的大量微生物；由于這種節(jié)能，使用生物降解產(chǎn)品的長期成本可能低于傳統(tǒng)塑料，特別是如果將塑料污染的清理成本添加到該計算中。另一是人工加入的微生物接種劑。這些在一定條件下對某些有機廢物具有較強的分解能力，具有活性強、繁殖快、分解有機物迅速等特點，能加速堆肥反應(yīng)的進程，縮短堆肥反應(yīng)的時間。

  堆肥一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。好氧堆肥是在有氧情況下的有機物料分解過程，其代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳、水和熱；厭氧堆肥是在無氧條件下有機物料的分解過程，厭氧分解后的代謝產(chǎn)物是、二氧化碳和許多低分子量的中間產(chǎn)物，如有機酸等。

  參與堆肥過程的主要微生物種類是細菌、真菌以及。這3種微生物都有中溫菌和高溫菌。

堆肥過程中微生物的種群隨溫度的變化發(fā)生如下的交替變化：低、中溫菌群為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈邷鼐簽橹鳎懈邷鼐簽橹鬓D(zhuǎn)化為中低溫菌群。隨著堆肥時間的延長，細菌逐漸減少，逐漸增多，霉菌和酵母菌在堆肥的末期顯著減少。