功能高分子材料 环境降解高分子材料PPT课件.pptx

《功能高分子材料——环境降解高分子材料》 高分子材料，特别是塑料，自20世纪以来在各个领域广泛应用，极大地改变了人类的生活。然而，随之而来的是对环境的巨大压力，因为石油作为高分子材料的主要来源是有限的，并且大多数塑料制品难以自然降解，导致了严重的环境污染问题。为了解决这些问题，科研人员致力于研究和发展环境降解高分子材料，旨在减少对环境的影响，同时寻找可再生的替代资源。 目前，处理塑料废弃物的方法主要包括填埋、焚烧和回收再利用，但这三种方式都存在各自的弊端，如土地资源的占用、空气污染和高昂的回收成本。因此，开发可降解的高分子材料成为解决塑料废弃物问题的重要途径。 高分子材料的降解方式多样，包括热降解、机械降解、氧化降解、化学降解、光降解和生物降解等。本课件重点探讨了在自然环境中常见的光降解和生物降解两种类型。 光降解塑料是通过引入光增感基团或添加光敏剂实现的。合成型光降解塑料通过改变分子结构，如乙烯-一氧化碳共聚物和乙烯基酮共聚物，提高其对光的敏感性。添加剂则包括芳香胺、芳香酮、过渡金属化合物等，它们能够帮助塑料在紫外线作用下加速降解。 生物降解塑料则是指能在微生物作用下分解的高分子材料，分为不完全生物降解和完全生物降解两类。不完全生物降解塑料是可降解成分与传统塑料共混，如淀粉与PE、PP、PVC、PS等的混合物。完全生物降解塑料包括天然高分子如纤维素及其衍生物、甲壳素，微生物合成的聚酯如聚己内酯、聚乳酸，以及化学合成的高分子如聚乙二醇、聚乙烯醇等。 光-生物双降解塑料结合了光降解和生物降解的优点，如光敏剂、生物降解剂与聚苯乙烯、聚丙烯的共混物，提高了降解效率。而化学降解塑料，如氧化降解塑料和水降解塑料，如PVA共聚物和丙烯酸类共聚物，它们在特定化学条件下也能逐步降解。 光降解的机理涉及到聚合物链在光的作用下发生断裂，主要受发色团的影响。发色团能选择性吸收特定波长的光，引发分子内部的能量转移和化学反应，导致聚合物链断裂。Norrish I和Norrish II反应是两个典型的光诱导链断裂过程，分别在酮基和α-位点发生。对于不含羰基发色团的聚合物，侧基断裂和主链直接光解也可能导致降解。 环境降解高分子材料的研究不仅关乎环境保护，也是推动高分子科学创新的关键。通过深入理解各种降解机制，科学家们不断开发出新的可降解材料，以期在满足人类需求的同时，实现可持续发展的目标。