المواد هي الأساس المادي للبقاء البشرية والتنمية، ولكن أيضا جوهر التقدم التكنولوجي. أما اليوم، فقد اخترقت تطبيق مواد البوليمر في كل جانب من جوانب الحياة البشرية. تشير البيانات إلى أن في عام 2013 إنتاج البلاستيك العالمي أكثر من 280 مليون طن، منها انتاج الصين أكثر من 60 مليون طن، واستهلاك أكثر من 70 مليون طن. وفي الوقت الحاضر، فإن الأسواق الناشئة لإنتاج البلاستيك والاستهلاك في الارتفاع بسبب مادة البوليمر الطبيعية الحيوي القائم مع مواد البوليمر التقليدية لم يكن لديك الخضراء، والمواد الخام الصديقة للبيئة قد خصائص المتجددة والقابلة للتحلل، فقد آفاق جيدة في السوق، وبالتالي، فإن هذه الورقة الوضع الراهن لصناعة مواد البوليمر الحيوي القائم الطبيعية، وظهور المقابلة للمنتجات، وخصائص أحدث التقنيات ذات الصلة، ويستخدم كما هو موضح في التفاصيل للقراء لفهم.
أولا، الحيوي القائم على مادة البوليمر
◆ 1 مواد البوليمر الحيوي القائم
حاليا، والبوليمرات الحيوي القائم على وجود البيولوجية منصة، البلاستيك الحيوي، منتجات السكر وظيفية، والمواد المركبة من الخشب والبلاستيك القائم على المجمع، الذي يشمل كلا من المقالات في الحياة اليومية يمكن كثيرا ما نرى من الضروريات اليومية، مثل التعبئة والتغليف، والضروريات اليومية يمكن التخلص منها، أيضا بما في ذلك التكنولوجيا العالية، وارتفاع الأدوية تسيطر الإفراج المادية وتثبيت العظام المواد ذات القيمة المضافة، فضلا عن إصلاح الأنسجة البشرية والمواد الطبية الحيوية الأخرى، ويمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات التالية غيرها من المواد:
(1) الحيوي القائم على المواد البوليمر الحرارية: مثل جيش التحرير الشعبى الصينى، النشا بالحرارة، الألياف والمواد المركبة؛
(2) الحيوي القائم على المواد البوليمر بالحرارة: مثل راتنجات الايبوكسي، الراتنج غير المشبعة، المواد اللاصقة، الخ.
(3) إضافات البوليمر الحيوي القائم: مثل مثبطات اللهب، والملدنات، Nucleating، وكلاء معدلات وما شابه ذلك.
◆ 2. الغرض من أهمية الحيوي القائم على تطوير المواد البوليمر
ووفقا للاحصاءات، ما يقرب من 99٪ من مادة البوليمر من الموارد الأحفوري، ولكن الآن تواجه استنزاف متزايد من أزمة الموارد الأحفورية والمشاكل البيئية أصبحت أكثر خطورة. إذا كنت تستخدم مواد البوليمر الحيوي القائم بدلا من المنتجات البلاستيكية العادية، ويمكن تخفيض بنسبة 30٪ إلى 50٪ من استهلاك موارد النفط، في حين خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 50٪ إلى 80٪. في هذا السياق، بحث وتطوير مواد البوليمر قابلة للتحلل الحيوي بدلا من مواد البوليمر الذي يعتمد على النفط وجود أهمية عملية عاجلة. في السنوات الأخيرة في الجهود النشطة للحكومات والشركات ذات الصلة في مختلف البلدان، وقد اتخذت مواد البوليمر الحيوي القائم خطوات كبيرة.
ثانيا، الطبيعية المواد القائمة على البوليمر الحيوي تصنيف وإدخال
باعتبارها واحدة من مواد البوليمر مهمة القائم على الحيوية والمواد البيولوجية الطبيعية تشير إلى البوليمر مقرها الكائن الطبيعي (بما في ذلك الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة)، أو المخلوطة مع الموارد الأخرى، والمواد البوليمر المعدل، وجود مجموعة واسعة من المصادر، احتياطيات غنية، المواد المتجددة، وإعادة التدوير أو تدهور، ولكن الصب العام الصعب، والفئات الرئيسية هي كما يلي:
◆ 1 الخشب البلاستيك المواد المركبة
وتتكون مركبات وك أساسا من المواد البلاستيكية (ب، بي، بك، الخ) والبلاستيك المعاد تدويرها النفايات.من خلال إضافة الألياف النباتية النفايات مثل دقيق الخشب وقشر الأرز والقش مختلطة في مادة الخشب جديدة، ومن ثم عن طريق البثق، صب، البلاستيك عملية حقن صب لإنتاج ورقة أو ملف خصائص رئيسية هي: موارد المواد الخام والمنتجات الطيع، واستخدام صديقة للبيئة، وإعادة التدوير economization التكلفة من.
أيضا، لأن كلا نسيج من الماء حافظة للأخشاب اثنين من الخصائص من البلاستيك والخشب، يجعل من أداء جيدا للغاية ومواد البناء دائمة في الهواء الطلق (الأرضيات والمبارزة والبراز، وحديقة الواجهة البحرية أو أفقي)، وبناء جميع أنواع القوالب المستخدمة في قالب من الخشب والبلاستيك هي الأكثر اتساقا مع المواد المعاد تدويرها والمتطلبات البيئية، واعتمد في كثير من البناء الرئيسية، القالب WPC 2015 أكثر من 100 مليون متر مربع.
◆ 2. البلاستيك القائم على النشا
النشا هو بوليمر الطبيعية، موجودا على نطاق واسع في مثل الذرة والقمح والأرز والبطاطا والتابيوكا وغيرها من النباتات. نظرا لاحتوائه على عدد كبير من الجزيئات التي تحتوي على مجموعات الهيدروكسيل، وبالتالي بين جزيئات النشا قوات قوية تسبب النشا الأصلي من الصعب أن تذوب معالجة، ولكن أيضا في يمزج البوليمر الأخرى وتجهيز والتوافق مع البوليمرات الأخرى هي أيضا الفقراء. ومع ذلك، فإن هذه الجماعات الهيدروكسيل قادرة على الأسترة، أتيرة، التطعيم، عبر ربط والتفاعلات الكيميائية الأخرى، واستخدام هذه التفاعلات الكيميائية ل معدلة كيميائيا النشا والنشا خفضت الهيدروكسيل، وتغيير هيكلها الأصلي، وبالتالي تغيير خصائص المقابلة من النشا والنشا الخام إلى النشا بالحرارة. تعديل البدني عادة، الأسترة، أتيرة أو أسترة، رد فعل يشابك، مزج المواد المركبة المعدلة، مثل مزج البوليمرات المعدلة.
البلاستيك المواد المركبة الخشب لمواد البناء في الهواء الطلق
البلاستيك النشوية مصدر واسع، منخفضة التكلفة، والمتجددة، وتماما في التربة تحت بيئة طبيعية، للتحلل بسرعة، وغير سامة، خالية من التلوث، خالية من رائحة، ولن تضر تدهور بنية التربة. نموذجي النشا بالحرارة بلاستيك الحالي فيلم وجود شفافة ومرنة، وخصائص غير سامة النموذجية للمركبات النشا / البوليمر لتحلل النشا / PVA سبيكة.
◆ 3. السليلوز ومشتقاته البلاستيك
السليلوز الكيمياء والصناعة بدأ أكثر من 160 عاما، كيمياء البوليمرات هو الهدف الرئيسي من فترة الولادة والتنمية. الجزيئات الجزيئات حلقة السليلوز السكاريد الجلوكوز د- أن بيتا 1، والروابط 4-غليكوزيدية التي التركيب الكيميائي للتحتوي على الكربون 44.44٪، والهيدروجين 6.17٪، والأكسجين 49.39٪، والقطن عالية النقاء (98٪) من السليلوز. السليلوزية واحدة من البلاستيك بالحرارة الأكثر صعبة، وجود لمعان جيدة، شفافية جيدة، صلابة، القوة الميكانيكية، الاستقرار الأبعاد جيدة، وغيرها من الخصائص، ولها مقاومة الحرارة ممتازة، العزل الكهربائي، مقاومة الطقس والخصائص الكيميائية.
A السليلوز مشتق الليفي عموما الأبيض، حبيبات أو قشور، ومختلف مشتقات السيلولوز هو السليلوز عالية النقاء التي تم الحصول عليها بطرق مختلفة نترات السليولوز عادة، خلات السليلوز، والسليلوز خلات - الزبدات، حمض الخليك - بروبيونات السليلوز، إيثيل السليلوز، سيليولوز السيانيولوز، هيدروكسي إيثيل السليلوز وغيرها من عدة.
إعداد السليلوزية هو مشتق مركب البوليمر مثل السليلوز الطبيعي النبات، أو السليلوز، من البلاستيك بالحرارة عن طريق العلاج الكيميائية عن طريق تفاعل كيميائي، بعد إضافة العديد من الإضافات التي تم الحصول عليها بعد التعديل المادي الإضافات المشتركة هي: الملدنات، مثبتات، مواد التشحيم، الحشو، الملونات، المذيبات وهلم جرا.
السليلوزية حقن المتاحة، صب البثق، ضربة صب، وتصنيع الآلات وغيرها من عملية الإنتاج قد يتم تشكيلها إلى الزجاج الأمامي للسيارات، والقرطاسية، أفلام التعبئة والتغليف، والأمن العسكري والزجاج، والضروريات اليومية، وأجزاء الكاميرا، والإسكان الإذاعة والإمدادات العسكرية، والعزل الكهربائي أجزاء ومنتجات النظافة الطبية.
◆ 4. البروتين البروتين
البلاستيك هو واحد من البروتين مجال بحوث المواد القابلة للتحلل وتستخدم على نطاق واسع الطبيعية الركيزة البوليمر البلاستيكية البيولوجية. وفي الوقت الحاضر، يمكن تطبيق البروتين النباتي المحلي في محاولة لدراسة المواد القابلة للتحلل أساسا بروتين الصويا وبروتين الذرة، بروتين القمح .، وبذور عباد الشمس وغيرها من البروتينات، التي هي حاليا بروتين الصويا الأكثر درس، وأساليب المعالجة بروتين الصويا لها المواد القابلة للتحلل اثنين: الأول هو عملية الرطب، وبعد وقت قصير من تعديل البروتين يعد حل، ويلقي في الفيلم، والهواء الطبيعي تجف تشكيل أو التدفئة والتجفيف، والآخر هو المعالجة الجافة، أي كمية بروتين الصويا والمواد البلاستيكية المختلطة المعدلة، في ظل قوة ميكانيكية بواسطة البثق، صب، ضربة صب أو حقن طرق واتخاذ القالب المناسب إعداد المنتجات المادية القابلة للتحلل.ظروف صب: صب الضغط، صب الوقت ودرجة حرارة صب.
بروتين الصويا هو البروتين النباتي الأكثر دراستها في المواد القابلة للتحلل
منذ بروتين فول الصويا تحتوي على كمية كبيرة من الجزيئات العمود الفقري أميد السندات (-co-NH-)، كبيرة السلاسل الجانبية جزيء يحتوي على بقايا الأحماض الأمينية ماصة للماء (-NH2، -COOH)، مصنوعة من مادة ذات الصعب وهشة، وامتصاص كميات كبيرة من المياه الخصائص، وبالتالي فإن المواد يجب أن تكون على استعداد لأول مرة. في الوقت الحاضر، والطريقة المستخدمة عادة لتعديل بروتين تعديل الجسدي المادي، وتعديل المواد الكيميائية، تلوين تعديل جزيء صغير، ومزج تعديل المادة الخام إصلاح، وما شابه ذلك. هذه الأساليب تعديل لتغيير فقط يتقدم بنية أو التشكل من جزيء البروتين والأحماض تسلسل الحمض التي تؤثر على الهيكل إلى حد كبير أي تعديل له غرضين رئيسيين هما: تحسين للا مائية والخواص الميكانيكية، وتحسين مرونة وسيولة المواد المجهزة.
حاليا، يمكن للقيود أن العوامل البيولوجية الصويا تطوير البلاستيك البروتين من تدهور وأساسا أكثر تكلفة، وأنه من الصعب الترويج، آلية تدهور المواد ليست واضحة جدا، وعندما تبقى دقة التحكم في تدهور أن تكون مثالية؛ ولم طريقة التقييم لتدهور أداء موحد التركيز المعياري للدراسة في الخارج تركز على تحسين تكنولوجيا معالجة لتحسين الخواص الميكانيكية وأعلاه، أعدت الباحثين يجب أن يكون مادة قابلة للتحلل خصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة للماء للاستخدام بروتين الصويا.
◆ 5 اللجنين البلاستيك
اللجنين هو استخدام الخشب المواد البلاستيكية المركبة التي أعدت في تجهيز وأجزاء من مزيج من الراتنجات، والمواد البلاستيكية، والحشو غير العضوية، compatibilizers، أصباغ، الخ المجموعة. البلاستيك ينتمي إلى المتجددة البوليمر اللجنين الطبيعي في الطبيعة، اللجنين الاحتياطيات الثانية فقط إلى السليلوز، والانتاج السنوى من 150 مليار طن، مع القابلة للتحلل، والمتجددة، منخفضة التكلفة، والمزايا غير سامة، والمستمدة من ورقة الخمور السوداء.
يستخدم صناعة البلاستيك في كل من عدد كبير من الحشو وكلاء التعزيز، مقارنة مع الحشو غير العضوية العادية، والاستفادة القصوى من اللجنين وجود مجموعة وظيفية شديدة التفاعل في الجزيء لها، وأنها مريحة لتوصيل مجموعة وظيفية أخرى مطلوبة من قبل التعديل الكيميائي بناء على اللجنين في الخصائص الفيزيائية والكيميائية، والتطبيقات التجارية والإنتاج الصناعي من البلاستيك، البلاستيك اللجنين تطورا هاما جدا. اللجنين شيوعا تشمل اللجنين البلاستيك / PVC، اللجنين / راتنج الفينول (PF)، اللجنين / البولي يوريثين (بو)، اللجنين / البولي بروبيلين (ب)، اللجنين / البولي ايثيلين (بي) وما شابه ذلك.
حاليا، والتركيز على اللجنين الدراسة لا تزال التكنولوجيا القدرات البلاستيك، كيف بسيطة وفعالة لتحسين التوافق بين اللجنين والراتنج، واللجنين هو المفتاح لاستخدام على نطاق واسع في صناعة البلاستيك، بالإضافة إلى اللجنين المصفوفة التي تنتجها البلمرة الكسب غير المشروع يمكن أن يتحلل تماما في فن مثل المواد اللجنين البوليمر تطعيم ميتاكريليت الميثيل، وتشارك مونومر مباشرة في رد الفعل كما اللجنين وراتنجات الفينول الاصطناعية، البولي يوريثان، والبوليستر وpolyimides، وما هي أيضا في السنوات الأخيرة تطور البقع الساخنة.
◆ 6. تشيتين ومشتقات البلاستيك الشيتوزان
◇ 6.1 الكيتين
كيتين (كيتين)، المعروف أيضا باسم كيتين والحاضر على نطاق واسع في الفطريات أقل النبات، وخلايا الطحالب والروبيان المفصلية، سرطان البحر، ويرقة الضميمة الحشرات والقشريات والرخويات (على سبيل المثال، والحبار، الحبار) والإسكان الغضروف، جدار الخلية من النباتات العليا، والمبلغ السنوي للموارد الحيوي ~ 100 مليار طن تصل إلى 10 مليار طن، هي ثاني أكبر بجانب الموارد البيولوجية على الألياف النباتية الأرض. طبيعة كيتين الكيتيناز، الليزوزيم الانزيمات، الشيتوزاناس، مثل التحلل البيولوجي الكامل، للمشاركة في الكربون النظام البيئي ودورة النيتروجين، والبيئة البيئية للأرض يلعب دورا تنظيميا هاما.
تحليل التركيب الكيميائي للكيتين تعلمون، هو كيتين البوليمر الطبيعية في الطبيعة اتهم فقط إيجابيا. معظم الأملاح والبروتينات غير العضوية دائما غير قابلة للذوبان المياه ترتبط ارتباطا وثيقا كيتين في الطبيعة. الناس من أجل الحصول على الكيتين، قذيفة القشريات تميل الى ان تكون بالطرق الكيميائية أو الميكروبيولوجية إعداد. الإنتاج الصناعي غالبا ما تستخدم طريقة كيميائية الحالي، بعد العلاج حامض، وإزالة الكالسيوم والبروتين، ثم تعامل مع قاعدة قوية في ظل إزالة الحرارة deacetylase يمكن تطبيق كيتين جدا قابلة للذوبان على نطاق واسع (الشيتوزان).
في الوقت الحاضر، النفايات المنزلية في كثير من الأحيان استخراج كيتين من الجمبري، سرطان البحر قذيفة. الروبيان وسرطان البحر قذيفة محتوى كيتين من المواد غير العضوية 20-30٪ (أساسا كربونات الكالسيوم) محتوى 40٪، والمواد العضوية الأخرى (ومعظمهم من البروتينات) المحتوى من حوالي 30٪ من موارد كيتين في البلاد، حيث بلغ مقاطعة تشجيانغ الساحلية وحدها 670،000 طن الإنتاج السنوي من الروبيان، وتحسب الى 40 في المئة من النفايات يمكن أن تنتج أكثر من 10،000 طن من الكيتين، وإمكانات الموارد الضخمة. الكيتين و البولي فينيل الكحول له خصائص حاجز عالية، خصائص الفيلم الذي يمكن أن يحقق أداء الأغشية البلاستيكية العادية القابلة للتحلل.
◇ 6.2 الشيتوزان البلاستيك
الشيتوزان (الشيتوزان) هي المنتجات للذوبان في الماء الناتج بعد تركيز القلوي الكيتين deacetylated، الاسم العلمي (1، 4) -2-أمينو-2-ديوكسي-جلوكان -β-د- المنتج كما بيضاء، بيرليسسينت قليلا، ورقة شفافة من الشيتوزان صلبة مثل البوليمرات الموجبة والاستقرار الكيميائية، والتحلل من حوالي 185 درجة.] C، وغير سامة، والقلوي غير قابلة للذوبان المياه، وحلت في حامض الكبريتيك، وحمض عضوي (على سبيل المثال، 1٪ حامض الخليك) ومحلول مائي لحمض ضعيف. الحمضية القابلة للذوبان لزج ولدت الملح الشيتوزان شفافة حل الغروية، ثم حل مع H + جزيء ملزمة أي مجموعة الأمينية، وتوليد موجبة عالية الوزن الجزيئي مادة ، يمكن أن يحدث أسيلة، كرسلة، الهيدروكسيل، الألكلة، الأسترة (مكبرت)، ألديمين من أزيد، salification، التحلل، وعملية إزالة معدن ثقيل، والأكسدة، الكلور، تطعيم وعبر ربط وما قد يكون رد فعل من قبل (مظهر أكثر الأبيض كلما كان ذلك أفضل)، ودرجة deacetylation (درجة deacetylation أعلى كلما كان ذلك أفضل) مؤشرين مصادقة الشيتوزان.
الشيتوزان الشيتوزان يمكن أن يتم مزجه في البلاستيك وغيرها من البوليمرات الحيوية ومقرها الطبيعية، مثل الشيتوزان المخلوطة مع مركب السليلوز يمكن استخدامها لإنتاج مواد التعبئة والتغليف، والأفلام الزراعية، والأواني الشتلات، وغيرها من المنتجات. الشيتوزان والنشا الأفلام المنتجة من خليط من المواد المركبة هي غير قابلة للذوبان في الماء ولها قوة الشد العالية، ويمكن استخدامها في الأطعمة المعلبة.
خاتمة
في حالة تواجه الآن زيادة استنزاف الموارد الأحفورية، وتفاقم المشاكل البيئية، واستخدام القابلة للتحلل مواد البوليمر الطبيعي الحيوي القائم بدلا من مواد البوليمر الذي يعتمد على النفط، والطاقة البديلة على حد سواء وسيلة هامة لحلها، ولكن أيضا وسيلة فعالة لتحسين البيئة الطبيعية، وبالتالي أهمية عملية جدا.البحث وتطوير المواد الطبيعية البوليمر الحيوي القائم طريق طويل لنقطعه، الأمر الذي يتطلب من الجميع للعمل معا لتعزيز بنشاط تنميتها.