Introdução-Definição-História do Desenvolvimento-Classificação Geral do Produto para Cinco Materiais Plásticos Biodegradáveis - Degradação
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Desde o início do século XXI, as questões energéticas e ambientais se tornaram o tópico mais preocupado no mundo. A energia petroquímica, como carvão, petróleo e clima, como a fonte de energia não renovável mais utilizada, sempre desempenhou um papel importante no desenvolvimento da sociedade humana na economia mundial, especialmente após a revolução industrial. No entanto, à medida que o uso do tempo continua e o uso aumenta ano a ano, a capacidade dessa energia petroquímica não renovável de fornecer sustentavelmente no futuro causou preocupação. Além disso, o uso de dióxido de carbono produzido pela energia petroquímica causou sérios problemas ambientais, como aquecimento global, derretimento de geleiras, aumento do nível do mar etc., que estão intimamente relacionados ao aumento da quantidade de dióxido de carbono na atmosfera. Portanto, como proteger o meio ambiente e reduzir a excessiva dependência do desenvolvimento econômico da energia petroquímica tornou-se um tópico de pesquisa comum em todos os países do mundo.
O plástico, um material polimérico que apareceu há mais de cem anos, trouxe uma enorme conveniência à produção e à vida das pessoas. Com esse rápido desenvolvimento desse tipo de produtos derivados do petróleo, os seres humanos enfrentaram dois problemas difíceis: poluição ambiental e escassez de recursos. Atualmente, a produção total de plásticos no mundo excedeu 230 milhões de toneladas / ano, e os resíduos de plásticos têm 100 milhões de toneladas / ano, e ainda está aumentando. Muitos desses resíduos são derivados de materiais de embalagem, filmes agrícolas, materiais médicos, plásticos para a vida cotidiana das pessoas, etc. Como a maioria dos materiais de polímeros sintéticos tem boa resistência à corrosão, é difícil se decompor na natureza e causar poluição séria. Os principais métodos de tratamento para resíduos de plásticos são enterro e incineração de solos. O solo é um desperdício de terra, difícil para alguns países com alta densidade populacional. A incineração produz uma grande quantidade de dióxido de carbono e outros compostos nocivos, como nitrogênio, enxofre e fósforo, que contribuem para o efeito estufa e a chuva ácida. Para resolver os problemas do departamento de terras, os países estão usando meios legais e avanços tecnológicos para reciclar e reutilizar os resíduos plásticos, por um lado, e desenvolver novos materiais que possam ser naturalmente degradados, por outro. Em teoria, a reciclagem e reciclagem de plásticos podem resolver a poluição ambiental e a escassez de recursos. No entanto, no processo de implementação, os próprios materiais plásticos, as tecnologias e os custos são frequentemente limitados, enquanto a pesquisa e o desenvolvimento de materiais naturalmente degradáveis se tornaram um tópico importante após a década de 1970 e foram amplamente considerados por todos os países do mundo.
Os materiais naturalmente degradáveis não foram amplamente promovidos devido a limitações de tecnologia e custo. Até recentemente, as pessoas estavam mais conscientes da grave poluição e destruição do meio ambiente e da escassez de recursos. Materiais naturalmente degradáveis se tornaram uma obrigação. Os países europeus introduziram restrições ao plástico e aprovaram legislação para restringir a produção e entrada de plásticos. Durante o “limite de plástico” imposto pela China em 1º de junho de 2008 e durante as “duas sessões” em 2011, a “Proposta de legislação para promover sacos de lixo biodegradáveis”, apresentada pelo membro da CPPCC, Yang Lan, recebeu atenção nacional.
Definição de degradação:
Em um sentido amplo, depois que o material é descartado, ele se decompõe automaticamente e desaparece em determinadas condições.
A rigor, os plásticos degradáveis são materiais que sofrem mudanças significativas em sua estrutura química sob certas condições ambientais e causam alguma degradação no desempenho que pode ser degradada ou metabolizada por organismos.
A definição dos Estados Unidos:
Materiais biodegradáveis se referem à degradação pela ação de microrganismos naturais (bactérias, fungos, etc.).
A definição da China:
As propriedades dos plásticos e seus produtos podem atender aos requisitos de uso, e as propriedades em uso normal permanecem inalteradas. Após o uso, eles podem ser degradados em substâncias ambientalmente amigáveis no ambiente natural.
Definição de Japão: plásticos biodegradáveis que podem se degradar durante processos biológicos e bioquímicos ou em ambientes biológicos
Plásticos completamente biodegradáveis: principalmente fabricados a partir de polímeros naturais (como amido, celulose, quitina) ou subprodutos agrícolas por fermentação microbiana ou síntese de polímeros biodegradáveis, como plásticos termoplásticos de amido, poliésteres alifáticos, ácido poli-láctico, amido / álcool polivinílico, etc. são todos esses plásticos.
Plásticos biodegradáveis destrutivos: Atualmente, incluem principalmente polietileno modificado (ou cheio) com amido (PE), polipropileno PP, poliestireno PS, policloreto de vinila PVC e similares.
O desenvolvimento de plásticos biodegradáveis
estrangeiro:
O estudo de plásticos degradáveis começou na década de 1970, quando o cientista britânico GJLGriffin propôs a idéia de adicionar amido natural biodegradável barato como carga ao polímero e publicou o primeiro vinil cheio de amido. Patent desenvolveu um polietileno "biodegradável" obtido pela mistura de amido com polietileno e depois rolando-o para um filme. Foi enterrado no solo e, depois de um tempo, o material ficou pulverulento. Naquela época, os pesquisadores acreditavam que o polietileno havia sido biodegradado. O surgimento desse novo material despertou a atenção das pessoas para plásticos biodegradáveis e entrou na onda de pesquisa e desenvolvimento à base de plásticos à base de amido. Muitas patentes e literaturas foram publicadas e uma série de produtos foi lançada. Alguns foram no final dos anos 80. Comercialização. No entanto, estudos no início dos anos 90 apontaram que as ligações CC não podem ser enzimaticamente hidrolisadas e hidrolisadas. Para quebrar as ligações, a menos que a fotólise e a oxidação, o polietileno seja na verdade apenas um fragmento que permanece no solo e não é realmente um material totalmente degradável. Biodegradabilidade realmente boa e semelhante ao plástico tradicional de polietileno, polipropileno, poliestireno e outras propriedades físicas, apenas policaprolactona (PCL), ácido polilático (PLA), éster de poli-hidroxibutil e sua copolimerização em éster de amil (PHB / PHV) e plástico de amido parcialmente modificado
estrangeiro:
• Os principais fabricantes estrangeiros de plásticos biodegradáveis são: copoliéster aromático-gorduroso produzido pela BASF na Alemanha sob o nome comercial de Ecoflex;
v Ácido polilático produzido pela NatureWorks, EUA;
• PVA (PCL) / liga de amido produzida pela Novamont Company da Itália é chamada Mater-Bi, plástico à base de amido, o nome comercial é Novon, polcaprolactona O nome comercial PCL é BionolleTone Polymer; plástico à base de amido, o nome comercial é Novon;
• Succinato de polibutileno japonês Showa Polybutylene PBS, nome comercial Bionolle.
• Poli-hidroxialcanoato (PHB) produzido pela Mitsubishi Chemical, nome comercial Biopol;
doméstico:
• Anos 70 - os materiais biodegradáveis da China se originaram em 1978
• Anos 80 - Adição de amido (conceito)
• Anos 90 - conceito de degradação de CO2
• Depois de 2000 - iniciou a granulação e um grupo de empresas surgiu
Empresas baseadas em amido - Shangjiu, Su Shi, Biage, etc.
Empresas baseadas em carbonato de cálcio - lindas, chinesas, Hua Dan, loiras etc.
Material biodegradável
v PLA
O ácido polilático, abreviado como PLA, também é conhecido como polilactídeo. É um polímero termoplástico obtido por síntese química artificial de ácido lático produzido por fermentação biológica, que apresenta boa biocompatibilidade e biodegradabilidade.
Propriedades físicas: excelentes propriedades mecânicas, boa biodegradabilidade e compatibilidade, boa resistência à tração e ductilidade, boa permeabilidade ao gás, permeabilidade ao oxigênio e permeabilidade ao dioxano. Isolamento das características do odor. É o único plástico biodegradável com excelentes propriedades antibacterianas e antifúngicas.
Falta de limitação: baixo ponto de fusão, força, transparência e resistência às mudanças climáticas não são tão boas quanto os plásticos comuns.
As membranas são comparáveis às membranas feitas de PS.
v PCL
Polyvsptolsvton é um polímero semi-cristalino (poliéster linear alifático).
Propriedades físicas: baixo ponto de fusão e temperatura de transição vítrea, respectivamente, apenas 60 ° C -60 ° C, temperatura de cristalização é 22 ° C; a resistência da fibra e a fibra de poliamida 6 é quase equivalente, a resistência à tração pode atingir 70,56 cN / tex ou mais, força do nódulo Também acima de 44,1 cN / tex. Possui boa biodegradabilidade, boa função de memória de forma, boa solubilidade em vários solventes, boa compatibilidade com vários plásticos / borrachas e é um perfil de plástico de baixa temperatura.
Defeito: cristalinidade forte, biodegradação lenta e polímero hidrofóbico.
v PBS
O succinato de polibutileno (surinato de polibutileno) é um polímero cristalino sintetizado por reação de policondensação usando alifático e diol como matéria-prima.
Características físicas: 1. Densidade 1.26g / cm3, ponto de fusão 114 ° C, 2. A cristalinidade é de 30% a 45%, dependendo do peso molecular e da distribuição do peso molecular
3. Boa resistência ao calor, a temperatura de distorção de calor é próxima a 100 ° C e a temperatura após a modificação é próxima a 100 ° C.
Excelente desempenho geral, boa resistência ao calor, boas propriedades de processamento e mecânicas. Atualmente, a processabilidade é o melhor dos plásticos degradáveis de uso geral e a resistência ao calor é a melhor em resistência ao calor de materiais totalmente biodegradáveis.
Seus derivados são: PBSA, PBST, PBAT.
v PHB
O poli-β-hidroxibutirato (PHB) é um armazenamento de fonte de carbono que é uma propriedade lipídica encontrada em muitos citoplasmas bacterianos.
Propriedades físicas: insolúvel em água, mas solúvel em clorofórmio, pode ser corado com azul do Nilo ou preto do Sudão, com energia de armazenamento, fonte de carbono e redução da pressão osmótica intracelular.
v PVA
Álcool polivinílico
Propriedades físicas: O PVA é solúvel em água. Quanto mais alta a temperatura da água, maior a solubilidade, mas é quase insolúvel em solventes orgânicos. A solubilidade do PVA varia com o grau de alcoólise e o grau de polimerização. A alcoólise parcial e o baixo grau de polimerização do PVA se dissolvem muito rapidamente, enquanto a alcoólise completa e o alto grau de polimerização do PVA se dissolvem lentamente. O desempenho é entre plástico e borracha, seu uso pode ser dividido em fibra e não fibra, com dois propósitos. O PVA possui aderência forte e única, flexibilidade de filme, suavidade, resistência ao óleo, resistência a solventes, colóide protetor, barreira de gás, resistência à abrasão e resistência à água após tratamento especial.
v Copolímero de dióxido de carbono
v copolímero alifático / aromático
Classificação de plásticos degradáveis
v Plásticos fotodegradáveis: Um fotossensibilizador é incluído no plástico para decompor gradualmente o plástico sob a luz solar. Pertence à geração anterior de plásticos degradáveis. A desvantagem é que o tempo de degradação é difícil de prever devido à luz do sol e às mudanças climáticas e, portanto, o tempo de degradação não pode ser controlado.
v Plástico biodegradável: Um plástico que pode ser completamente decomposto em compostos de baixa molécula sob a ação de microorganismos.
v Luz / biodegradação
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