Plástico degradável
Plástico degradável refere-se a uma classe de plásticos cujos produtos podem atender aos requisitos de uso, o desempenho é inalterado durante o período de armazenamento e, após o uso, pode ser degradado em substâncias ambientalmente amigáveis em condições ambientais naturais. Portanto, também é chamado de plástico ambientalmente degradável.
Existem muitos tipos novos de plásticos: plásticos fotodegradáveis, plásticos biodegradáveis, plásticos leves, oxidativos e biodegradáveis, plásticos biodegradáveis à base de dióxido de carbono e plásticos degradáveis por resina de amido termoplástico.
índice
1 Conceito
2 Princípio de degradação
3 Tendência de Desenvolvimento
4 Classificação plástica
5 usos principais
6 Status da pesquisa
▪ Amplamente utilizado
▪ Higiene ambiental
▪ reação bioquímica
▪ Perigos de plástico não degradáveis
▪ Desenvolvimento de plásticos degradáveis
▪ A perspectiva de plásticos degradáveis
▪ desenvolvimento sustentável
7 Novos plásticos
8 análise de vantagem
9 Critérios de avaliação
Editor de conceito
A degradação de polímeros refere-se ao processo de quebras de cadeias macromoleculares polimerizadas causadas por fatores químicos e físicos. O processo de degradação de polímeros expostos às condições ambientais de oxigênio, água, radiação, produtos químicos, poluentes, forças mecânicas, insetos e outros microorganismos, assim como microorganismos, é chamado de degradação ambiental. degradação
O peso molecular do polímero é reduzido e as propriedades físicas do material do polímero são reduzidas até que a usabilidade do material do polímero seja perdida. Esse fenômeno também é chamado de degradação por envelhecimento do material polimérico.
A degradação do envelhecimento de um polímero está diretamente relacionada à estabilidade do polímero. A degradação do envelhecimento dos polímeros reduz a vida útil dos plásticos. Por esse motivo, desde o advento dos plásticos, os cientistas se comprometeram com a pesquisa de antienvelhecimento, ou seja, estabilização desses materiais, a fim de obter materiais poliméricos altamente estáveis, e cientistas de vários países também estão usando o envelhecimento do polímero comportamento de degradação Corrida para desenvolver plásticos ambientalmente degradáveis.
Os principais campos de aplicação do plástico degradável são: filme agrícola, várias sacolas plásticas, sacos de lixo, sacolas de compras em shopping centers e utensílios de mesa descartáveis.
Princípio da degradação
O processo de degradação de plásticos ambientalmente degradáveis envolve principalmente biodegradação, fotodegradação e degradação química. Esses três principais processos de degradação têm sinergia, sinergia e coerência. Por exemplo, a fotodegradação e a degradação de óxidos geralmente ocorrem simultaneamente e se promovem; é mais provável que a biodegradação ocorra após o processo de fotodegradação.
Editor de tendências de desenvolvimento
Em 1997, o mercado mundial de plásticos degradáveis é estimado em cerca de 20 milhões de libras, com vendas de US $ 23 milhões; espera-se um crescimento de 35% em 2004. Os plásticos degradáveis encontrados nos mercados dos EUA e do Japão incluem poliésteres biodegradáveis, como ácido polilático, PET biodegradável, succinato / caproato de polibuteno, poli-hidroxibutirato / valerato, poli-hidroxibutirato / valerato, succinato de polivinil, aminas de poliéster e policaprolactonas / misturas; amido e suas misturas; e outros plásticos com aditivos que aumentam a capacidade de degradação. O aumento é devido a um aumento no uso de plásticos ecológicos e outro motivo é a redução dos custos de produção. Ao expandir a produção e a escala econômica, os fabricantes reduziram seus preços. No entanto, devido ao alto custo das resinas degradáveis e aos vários plásticos que ocuparam firmemente seus mercados, é um obstáculo para a entrada de plásticos biodegradáveis no mercado. Suas tendências de desenvolvimento são as seguintes:
1. De acordo com diferentes usos e condições ambientais, o aprofundamento da pesquisa e, através da pesquisa em projetos moleculares, a melhoria de fórmulas e o desenvolvimento de plásticos ambientalmente degradáveis oportunos e controláveis tornaram-se os principais tópicos de pesquisa em muitos países.
2. Pesquise e desenvolva ativamente fotosensibilizadores, oxidantes, indutores biológicos, promotores de degradação, estabilizadores etc. de alta eficiência e baixo custo, para melhorar ainda mais a controlabilidade no prazo, a degradação rápida e a degradação completa após o uso.
3. Acelere o desenvolvimento de plásticos biodegradáveis ou plásticos comuns com tecnologia de mistura ou liga de enchimento de amido, celulose ou material inorgânico e tecnologia de revestimento e laminação de plásticos naturais e materiais totalmente biodegradáveis são pontos quentes.
4. Plásticos hidrolisáveis e plásticos comestíveis atraíram a atenção mundial devido a suas funções e usos especiais, e se tornaram outro ponto importante para materiais ecológicos.
5. Para acelerar o desenvolvimento de plásticos degradáveis, vários países estão trabalhando para acelerar a pesquisa e estabelecer uma definição unificada, mecanismo de degradação, método de avaliação e padrão de plásticos degradáveis.
6. Explore e cultive cepas que podem degradar plásticos comuns, para que plásticos comuns amplamente utilizados sejam facilmente degradáveis para atender aos requisitos de proteção ambiental. Ao mesmo tempo, é dada grande atenção ao cultivo de plantas biológicas que podem produzir poliéster para reduzir o custo de plásticos biodegradáveis, propícios à popularização e aplicação. degradação
Classificação plástica
Os plásticos ambientalmente degradáveis são um novo tipo de plástico. O desenvolvimento de plásticos ambientalmente degradáveis começou na década de 1970. Naquela época, os plásticos fotodegradáveis eram desenvolvidos principalmente para resolver o problema da poluição ambiental causada por resíduos de plástico, especialmente embalagens descartáveis de produtos plásticos. Na década de 1980, o desenvolvimento e a pesquisa se voltaram para plásticos biodegradáveis. Além disso, plásticos biodegradáveis produzidos a partir de recursos renováveis, como amido vegetal e celulose e quitina animal, foram utilizados no lugar do petróleo. Além disso, plásticos biodegradáveis produzidos por fermentação microbiana também foram desenvolvidos. Uma classe de plásticos médicos biodegradáveis, como o ácido polilático, que já foi usado clinicamente, também atraiu a atenção das pessoas. Espera-se que ele possa ser usado para resolver os problemas de poluição ambiental dos plásticos. No entanto, se esses plásticos são classificados como plásticos degradáveis ao meio ambiente ou não. Com opiniões diferentes, a opinião da Sociedade Japonesa de Plásticos Degradáveis não considera que ele seja classificado como plástico degradável ao meio ambiente. No entanto, da perspectiva dos plásticos degradáveis serem um novo tipo de plástico, também podem ser incluídos plásticos biodegradáveis. Pode ser útil classificar plásticos degradáveis em plásticos degradáveis ambientais (naturais) e plásticos biodegradáveis a partir de seus usos. Este último tem sido utilizado clinicamente para suturas cirúrgicas, ossos artificiais etc. O desenvolvimento e a pesquisa de plásticos degradáveis da China estão basicamente sincronizados com o mundo. No entanto, a pesquisa e o desenvolvimento de plásticos degradáveis na China começaram com a cobertura agrícola. A China é um grande país agrícola, e o consumo de filme mulch ocupa o primeiro lugar no mundo. A fim de resolver os danos causados pelo filme residual de palha acumulado nas terras agrícolas ao desenvolvimento das raízes das plantas e afetar o rendimento das culturas, bem como o problema do filme residual que dificulta a mecanização agrícola, começou o desenvolvimento do filme de película plástica fotodegradável. Por volta de 1990, surgiram plásticos biodegradáveis cheios de amido em plásticos em geral. Ao mesmo tempo, com base em plásticos fotodegradáveis, o desenvolvimento de filme mulching com funções de fotodegradação e biodegradação preenchidas com amido. Vários tipos de filmes mulch degradáveis estão em desenvolvimento e ainda estão no estágio de demonstração e popularização da aplicação. Com a melhoria dos padrões de vida do povo chinês, a poluição ambiental causada por produtos descartáveis de embalagens plásticas se tornou cada vez mais grave. Por esse motivo, produtos plásticos degradáveis, como sacos de lixo e sacolas de compras, também estão sendo desenvolvidos ativamente para embalagens, principalmente embalagens descartáveis. , Lancheira, etc.
Uso principal editar
O uso de plásticos degradáveis possui principalmente dois campos: um é o campo que costumava usar plásticos comuns. Nessas áreas, é difícil coletar os produtos plásticos após o uso ou consumo para causar danos ao meio ambiente, como filme agrícola e embalagens plásticas descartáveis, e o segundo é o campo de substituir outros materiais por plástico. O uso de plásticos degradáveis nessas áreas pode trazer comodidade, como picos de campos de golfe e materiais de fixação de mudas de florestas tropicais. Aplicações específicas em:
1. Agricultura, silvicultura e pesca, filme de cobertura morta, material de retenção de água, vaso de mudas, canteiro, rede de cordas, pesticidas e fertilizantes agrícolas.
2. Indústria de embalagens, sacolas de compras, sacos de lixo, sacos de compostagem, lancheiras descartáveis, tigelas de macarrão instantâneo, amortecimento de materiais de embalagem.
3. Artigos esportivos, espigões de golfe e camisetas
4. Produtos de higiene, produtos de higiene feminina, fraldas para bebês, colchões médicos, barbeadores descartáveis.
5. Materiais médicos, ataduras, clipes, cotonetes, luvas, materiais para liberação de medicamentos, suturas cirúrgicas e materiais de fixação de fraturas.
Editor de status de pesquisa
Ampla gama de aplicações
Materiais poliméricos sintéticos têm sido amplamente utilizados em vários campos. No entanto, o lixo plástico usado se tornou um risco público e ambiental. Alguns países desenvolvidos formularam regulamentos que restringem ou proíbem o uso de plásticos não degradáveis em certos locais e exigem o uso de plásticos degradáveis. Por esse motivo, governos de vários países e a indústria de plásticos, ao estabelecer medidas efetivas para o descarte e a reciclagem de resíduos de plástico, atribuem grande importância à pesquisa e desenvolvimento de plásticos degradáveis. Com a coordenação e o apoio do governo, os plásticos degradáveis tornaram-se uma pesquisa na indústria internacional de plásticos. ponto de acesso.
Higiene ambiental
O plástico degradável é geralmente considerado um plástico que pode ser decomposto em substâncias pouco moleculares pela luz solar ou microorganismos no solo. Além de degradável, também deve ter propriedades fáceis de processar e atender aos requisitos de uso. O efeito nocivo da luz solar nos materiais poliméricos é o efeito combinado da luz ultravioleta e oxigênio, por isso é chamado de degradação foto-oxidativa. Tomando as poliolefinas como exemplo, a foto-oxidação geralmente causa cisão ou reticulação da cadeia polimérica e é acompanhada pela formação de alguns grupos funcionais que contêm oxigênio, como cetonas, ácidos carboxílicos, peróxidos e álcoois. Sua degradação vem principalmente dos resíduos de catalisador no polímero e da iniciação dos grupos peróxidos e carbonil introduzidos durante o processamento.
Reação bioquímica
O efeito de craqueamento do polímero com pouca luz provém principalmente dos efeitos da biofísica, bioquímica e mofo. Sua sensibilidade ao polímero depende da estrutura do próprio polímero e do ambiente circundante, como água, temperatura, valor de pH e oxigênio. De acordo com o mecanismo de degradação, os plásticos degradáveis podem ser divididos em plásticos fotodegradáveis, plásticos biodegradáveis e plásticos foto / biodegradáveis.
Perigo de plástico não degradável
O plástico é amplamente desenvolvido em muitos campos devido a suas vantagens como peso leve, alta resistência, propriedades químicas estáveis e baixo custo. A indústria do plástico se desenvolveu rapidamente, e os plásticos usados não foram descartados adequadamente, e os plásticos causam séria poluição ao ambiente natural. Os plásticos não degradáveis são feitos principalmente de polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno linear de baixa densidade (PEBDL), seguidos por polietileno de alta densidade (PEAD), polipropileno (PP), poliestireno (PS) e cloreto de polivinila (PVC). Esses plásticos geralmente são descartados como resíduos sólidos, causando poluentes, como a chuva ácida, no ar, o que põe em risco nossas vidas.
É inevitável estudar plásticos degradáveis! O descarte de resíduos sólidos, como o plástico, poluirá o meio ambiente, enterrá-lo profundamente e invadir a terra, e queima-lo poluirá o ar. Essas não são as soluções fundamentais para o problema. A solução fundamental para o problema é desenvolver plásticos degradáveis para substituir plásticos não degradáveis.
Desenvolvimento de plásticos degradáveis
Plástico degradável é um termo coletivo para plástico fotodegradável e plástico biodegradável. Os países desenvolvidos começaram a pesquisa sobre plásticos fotodegradáveis na década de 1970, e seus conceitos são relativamente maduros. O biodegradável começou em meados da década de 1980, desenvolveu-se rapidamente e já possui seus produtos industriais.
Na China, as pesquisas sobre plásticos fotodegradáveis começaram na década de 1980 e as pesquisas sobre plásticos biodegradáveis só começaram nos últimos anos. Existem dezenas de unidades envolvidas neste projeto na China, mas o aplicativo não é grande e a promoção deve ser iniciada. Os plásticos degradáveis da China concentram-se principalmente em produtos cheios de amido cujos produtos atingiram o mesmo nível dos produtos estrangeiros, mas ainda há alguma distância da produção industrial.
A perspectiva de plásticos degradáveis
Os primeiros plásticos degradáveis foram desenvolvidos para proteger o meio ambiente. Tem um grande significado. As excelentes propriedades dos plásticos degradáveis são óbvias e têm amplas perspectivas de desenvolvimento. A pesquisa, desenvolvimento e produção de masterbatch de plástico degradável têm um grande efeito de promoção no desenvolvimento e promoção de plásticos degradáveis. Como o lote mestre de plástico degradável é misturado com o polímero correspondente para produzir plástico degradável, não há necessidade de alterar o processo de moldagem de plástico original. Tem uma ampla gama de praticabilidade.
desenvolvimento sustentável
A pesquisa sobre plásticos degradáveis está exatamente adaptada à estratégia de desenvolvimento sustentável da China e pode se adaptar ao desenvolvimento da sociedade. O uso de materiais poliméricos para métodos químicos e biológicos para sintetizar plásticos leves / biodegradáveis é a nossa principal direção de pesquisa e desenvolvimento. Podemos usar esses métodos de síntese de polímeros para sintetizar o material que precisamos de plástico degradável.
Novo editor de plástico
Plástico fotodegradável
Refere-se a um material que as cadeias poliméricas se decompõem em ordem sob a influência dos raios ultravioleta. A maioria dos polímeros não absorve a luz com um comprimento de onda acima de 285NM. No entanto, se grupos sensíveis à luz são adicionados ao polímero ou aditivos químicos com efeitos sensíveis à luz são adicionados, o processo de fotooxidação pode ser acelerado, causando rápida degradação. De acordo com o princípio de design e o método de fabricação de moléculas de polímero fotodegradáveis, ele pode ser dividido em plásticos sintéticos fotodegradáveis e plásticos aditivos fotodegradáveis.
O plástico fotodegradável de copolímero foi inventado pela DuPont dos Estados Unidos, copolimerizado por polietileno (PE) e monóxido de carbono, isto é, copolímero E-CO ou copolimerizado por polietileno e cobre vinílico, ou seja, copolímero GUILLET. Para melhorar a degradação do plástico PE. Ao alterar o conteúdo de grupos carbonila no PE, o período de degradação deste plástico pode ser controlado em torno de 60 a 600 dias. Mais tarde, copolímeros contendo carbonil, como poliestireno (PS), polipropileno (PP), cloreto de polivinil e poliamida (PA) foram desenvolvidos. Em alguns países desenvolvidos dos países ocidentais, o filme fotodegradável de PE foi usado como filme de cobertura morta, sacos de comida e sacos de lixo, e o filme degradável PP também é usado na embalagem de alimentos e na produção de cigarros.
O plástico fotodegradável do tipo aditivo deve adicionar uma pequena quantidade de fotoiniciador e outros aditivos ao polímero. Os fotoiniciadores ou fotossensibilizadores típicos são cetonas aromáticas, aminas aromáticas, acetilacetonato de ferro e 2-hidroxi-4-metilfenetil-cetooxima, estearato de ferro etc. A adição desses fotossensibilizadores a polímeros como PE, PP, PVC e PS é viável.
Nos últimos anos, foram concluídas as pesquisas sobre polietileno fotodegradável fabricado a partir de casas derivadas de alquil-ferroceno de cadeia longa e a bem-sucedida pesquisa de filmes plásticos PE fotodegradáveis usando compostos de ferro como fotossensibilizadores pelo Instituto Changchun de Química Aplicada da Academia Chinesa de Ciências. Filme PE fotodegradável com metal como fotossensibilizador desenvolvido pelo Dalian Plastics Research Institute.
Plástico biodegradável
Do ponto de vista do processo de biodegradação, ele é dividido em duas categorias: plásticos totalmente biodegradáveis e biodegradáveis; do ponto de vista dos métodos de preparação, pode ser dividido em quatro tipos: síntese de biofermentação, síntese química e uso de macromoléculas ou minerais naturais de animais e plantas.
Os plásticos totalmente biodegradáveis são facilmente degradados durante a síntese química usando poliésteres alifáticos, álcool polivinílico (PVA) e polietileno glicóis. Os plásticos biodegradáveis são pesquisados e desenvolvidos usando as propriedades facilmente biodegradáveis desses polímeros. Entre eles, destacam-se as pesquisas sobre poliésteres alifáticos. Entre os muitos poliésteres alifáticos, a policaprolactona (PCL) é amplamente utilizada. É um poliéster cristalino termoplástico que pode ser hidrolisado pela lipase em pequenas moléculas e depois assimilado por microorganismos. A empresa UCC nos Estados Unidos foi produzida em massa e tem sido usada em produtos cirúrgicos, membranas mucosas, agentes liberadores e outros produtos. Após a mistura do PCL e PHB, também podem ser preparados plásticos biodegradáveis. O poliéster alifático e o nylon passam por uma reação de troca de amina para sintetizar um copolímero de poliacrilamida (CPAE). CPAE é um novo tipo de plástico biodegradável.
Na síntese de polímeros naturais de plantas e animais, celulose, amido, etc. de plantas, quitosana, glucosamina, cola animal e algas da vida marinha podem ser usados para produzir plástico biodegradável valioso.
Métodos químicos e tecnologia natural de mistura de polímeros também podem ser usados para sintetizar plásticos degradáveis. As principais variedades são PHB / PCL, amido gelatinizado / PCL e outros produtos. Sua principal característica é que eles podem ser completamente degradados e, ao mesmo tempo, sua resistência ao calor, resistência à água e custo são reduzidos através da mistura, tornando-os um plástico degradável universal.
Os plásticos biodegradáveis são plásticos biodegradáveis incompletos. Eles são misturados com substâncias biodegradáveis em plásticos de olefina de uso geral, fazendo com que os materiais percam suas propriedades e formas mecânicas. A compostagem produz os mesmos efeitos que os plásticos biodegradáveis. Baixo custo, esse método foi adotado em casa e no exterior.
Os plásticos biodegradáveis de poliéster alifático são plásticos de uso geral muito finos e fibrosos e dispersos uniformemente em poliésteres biodegradáveis para tornar os copolímeros biodegradáveis. Plásticos universais alifáticos, como PE, PP, PS, P
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