El material es la base material de la supervivencia y el desarrollo de la humanidad, sino también el núcleo del progreso tecnológico. Hoy en día, la aplicación de materiales poliméricos ha penetrado en todos los aspectos de la vida humana. Los datos muestran que en 2013 la producción de plásticos global de más de 280 millones de toneladas, de las cuales la producción de China más de 60 millones de toneladas, el consumo de más de 70 millones de toneladas. en la actualidad, el mercado emergente de la producción y el consumo de plásticos sigue creciendo debido al material de polímero a base de bio natural con un material de polímero convencionales no tienen un verdes materias primas, el medio ambiente puede propiedades renovables y biodegradables, que tiene buenas perspectivas de mercado. por lo tanto, esta situación papel actual de la industria de materiales polímeros de base biológica natural, y la correspondiente aparición de los productos relacionados con la tecnología más avanzada, propiedades y usos que se describen en detalle a los lectores a entender.
Primero, perfil de material polimérico de base biológica
◆ 1 materiales poliméricos de base biológica
Actualmente, los polímeros de base biológica que tiene la plataforma, bioplásticos, productos de azúcar funcionales, material compuesto biológico a base de compuesto de madera-plástico, que incluye tanto artículos de la vida diaria a menudo puede ver las necesidades diarias, tales como envases, las necesidades diarias desechables, incluyendo también de alta tecnología, los altos farmacéutico de liberación controlada de fijación de huesos de material y materiales de valor añadido, así como la reparación de tejidos humanos y de otros materiales biomédicos y otros materiales se pueden dividir en las tres categorías siguientes:
(1) materiales poliméricos termoplásticos de base biológica: tales como PLA, almidón termoplástico, fibra y materiales compuestos;
(2) materiales poliméricos termoendurecibles de base biológica: tales como resina epoxídica, resina insaturada, adhesivos, etc.
(3) aditivos de polímeros de base biológica: tales como retardantes de llama, plastificantes, agentes de nucleación, modificadores y similares.
◆ 2. El propósito y la importancia del desarrollo de materiales poliméricos basados en polímeros
Según las estadísticas, casi el 99% del material polímero a partir de recursos fósiles, pero ahora se enfrentan a una creciente agotamiento de las crisis de los recursos fósiles y los problemas ambientales se han vuelto más grave. Si utiliza materiales polímeros de base biológica en lugar de productos plásticos ordinarios, se puede reducir en un 30% el 50% del consumo de los recursos del petróleo, al tiempo que reduce las emisiones de 50% a 80% de dióxido de carbono. en este contexto, la investigación y el desarrollo de materiales poliméricos biodegradables en lugar de los materiales polímeros a base de petróleo que tienen urgente importancia práctica. en los últimos años En los esfuerzos activos de los gobiernos y empresas relacionadas en varios países, los materiales poliméricos de base biológica han logrado grandes avances.
En segundo lugar, la clasificación e introducción de los materiales naturales de polímeros biológicos
Como uno de los importantes materiales poliméricos de base biológica, materiales biológicos naturales se refiere a un organismo natural a base de polímero (incluyendo animales, plantas y microorganismos), o mezclados con otros recursos, el material polímero modificado, que tiene una amplia variedad de fuentes, Las reservas ricas, los materiales renovables, el reciclaje o la degradación, pero el moldeado general difícil, las principales categorías son las siguientes:
◆ 1 material compuesto de plástico de madera
Los compuestos de WPC están hechos principalmente de materiales plásticos (PP, PE, PVC, etc.) y sus residuos plásticos reciclados. Al agregar fibras de plantas de desecho como harina de madera, cáscara de arroz y paja mezclado en un nuevo material de madera, y luego por extrusión, moldeo, proceso de moldeo por inyección de plástico para producir una hoja o perfil características principales: los recursos de materias primas, productos plastificados, el uso de medio ambiente, el reciclaje costo economización El
Además, debido a que tanto la textura del agua conservante de la madera dos características de plástico y madera, hace que sea un muy buen rendimiento y materiales de construcción al aire libre duraderos (suelos, esgrima, heces, jardín frente al mar o paisaje), la construcción todo tipo de encofrados utilizados en la plantilla de la madera-plástico es el más consistente con materiales reciclados y los requisitos ambientales, se ha adoptado en muchos de construcción clave, la plantilla de 2015 WPC tiene más de 100 millones de metros cuadrados.
◆ 2. Plástico a base de almidón
El almidón es un polímero natural, está ampliamente presente en tales como maíz, trigo, arroz, patata, tapioca y otras plantas. Debido a su gran número de moléculas que contienen grupos hidroxilo, y por lo tanto entre las moléculas de almidón fuerzas fuertes causan el almidón original de difícil de fundir procesamiento, sino también en otras mezclas y procesamiento y compatibilidad con otros polímeros de polímero también son pobres. sin embargo, estos grupos hidroxilo capaces de esterificación, eterificación, injerto, reticulación y otras reacciones químicas, el uso de estas reacciones químicas a almidón modificado químicamente, hidroxilo de almidón reducido, cambiando su estructura original, cambiando de este modo las propiedades correspondientes de almidón, el almidón en bruto en un almidón termoplástico. modificación Normalmente física, esterificación, eterificación o transesterificación, Reacción de reticulación, mezcla de materiales compuestos modificados, tal como mezcla de copolímero modificado.
Materiales compuestos de madera de plástico para materiales de construcción al aire libre
plásticos a base de almidón de ancho de origen, de bajo coste, renovables, y completamente en el suelo en el entorno natural, rápidamente degradable, no tóxico, libre de contaminación, libre de olores, y no dañará la degradación de la estructura del suelo. Típica de almidón termoplástico presente Plastics Para la película, es transparente, suave, características no tóxicas almidón típico / compuestos de polímero degradable almidón / aleación de PVA.
◆ 3. Celulosa y sus derivados plásticos
Cellulose Chemistry and industria comenzó más de 160 años, la química de polímeros es el objeto principal del período de nacimiento y el desarrollo. Macromoléculas de polisacárido Macromoléculas anillo celulosa glucosa D- a beta-1, 4-vínculos glicosídicos que composición química del 44.44% que contiene carbono, hidrógeno 6,17%, oxígeno 49,39%, el algodón es de alta pureza (98%) de la celulosa. celulósicos como uno de los plásticos termoplásticos más duros, que tiene un buen brillo, buena transparencia, Dureza, resistencia mecánica, buena estabilidad dimensional y otras características, y tiene una excelente resistencia al calor, aislamiento eléctrico, resistencia a la intemperie y propiedades químicas.
Un derivado de celulosa fibrosa generalmente de color blanco, granular o diferentes derivados escamosa, la celulosa es una celulosa de alta pureza obtenido por diferentes métodos nitrato generalmente celulosa, acetato de celulosa, acetato de celulosa - butirato, Ácido acético - propionato de celulosa, etilcelulosa, cianoetilcelulosa, hidroxietilcelulosa y otros varios.
Preparación de los materiales celulósicos es un derivado de compuesto de polímero tal como celulosa natural de la planta, o celulosa, un plástico termoplástico mediante tratamiento químico a través de una reacción química, después de la adición de diversos aditivos obtenidos después de la modificación física aditivos utilizados comúnmente son: plastificantes, estabilizantes, lubricantes, cargas, agentes colorantes, disolventes y similares.
Celulósicos disponibles inyección, moldeo por extrusión, moldeo por soplado, mecanizado y otro proceso de producción se pueden formar en un parabrisas de automóvil, artículos de papelería, películas de embalaje, seguridad militar de vidrio, las necesidades diarias, partes de la cámara, la carcasa de radio, suministros militares, aislamiento eléctrico Partes y productos de higiene médica.
◆ 4. Proteína de plástico
Los plásticos con proteínas son uno de los plásticos naturales de base biológica más utilizados en el campo de los materiales biodegradables. Actualmente, las principales proteínas de plantas que se utilizan en materiales biodegradables en el hogar y en el extranjero son proteína de soja, proteína de maíz y proteína de trigo ., semillas de girasol y otras proteínas, que son actualmente la proteína de soja más estudiado, los métodos de procesamiento de proteína de soja tienen material biodegradable dos: uno es un procedimiento en húmedo, pronto después de la modificación de proteínas preparar una solución, fundido en una película, el aire natural secas, formando o calentamiento y secado y la otra es procesado en seco, es decir, la cantidad de proteína de soja y los plastificantes mixtos modificados, bajo fuerza mecánica por extrusión, moldeo, moldeo por soplado o moldeo por inyección y tomar método apropiado de preparación de un productos de degradación de material de molde están moldeando principalmente condiciones: moldeo tiempo de moldeo de presión y temperatura de moldeo.
La proteína de soya es la proteína vegetal más estudiada en materiales biodegradables
Dado que la proteína de soja que contiene una gran cantidad de la fianza columna vertebral amida molecular (-CO-NH-), cadenas laterales grandes de moléculas que contienen un residuos de aminoácidos absorbentes de agua (-NH2, -COOH), hechas de un material que tiene dura y quebradiza, alta absorción de agua características, por lo que el material se deben preparar primero. en la actualidad, el método utilizado comúnmente para la modificación de una proteína de la modificación física de materiales, modificación química, plastificación modificado molécula pequeña, mezclando modificación de la materia prima de reformado y similares. estos métodos de modificación para cambiar sólo el estructura avanzada o conformación de la molécula de proteína, secuencias de aminoácidos que afectan a una estructura sustancialmente ninguna modificación tiene dos propósitos principales: para mejorar la hidrofobicidad y las propiedades mecánicas, mejorar la plasticidad y la fluidez del material procesado.
Actualmente, las restricciones pueden ser factores biológicos de soja desarrollo de plásticos de proteína de la degradación es principalmente más caro, difícil de promover, mecanismo de degradación del material no es muy clara, cuando el control de la degradación precisa sigue siendo perfecta; método de evaluación de la degradación del rendimiento no ha sido uniforme enfoque estándar del estudio en el extranjero se centró en la mejora de la tecnología de procesamiento para mejorar las propiedades mecánicas y por encima, los investigadores han elaborado un material biodegradable debe tener buenas propiedades mecánicas y la resistencia al agua de la utilización de proteínas de soja.
◆ 5 plásticos de lignina
La lignina es el uso del material compuesto de madera plástica preparada en el procesamiento de plástico y partes de una mezcla de resinas, plastificantes, cargas inorgánicas, compatibilizantes, pigmentos, etc. grupo. Pertenece a renovables polímero de lignina natural en la naturaleza, lignina Se reserva solo por detrás de la celulosa, la producción anual de 150 mil millones de toneladas, con ventajas biodegradables, renovables, de bajo costo y no tóxicas, derivadas del papel de licor negro.
La industria del plástico se utiliza en cada uno de un gran número de materiales de relleno y agentes de refuerzo, en comparación con materiales de carga inorgánicos ordinarios, la ventaja máxima de la lignina tiene un grupo funcional altamente reactivo en su molécula, es conveniente para conectar otro grupo funcional deseado por modificación química basa en lignina en las propiedades físicas y químicas, las aplicaciones comerciales y de la producción industrial de plásticos, plástico lignina desarrollo muy significativo. lignina común incluyen plástico / PVC, lignina resina lignina / fenólica (PF), la lignina / poliuretano (PU), lignina / polipropileno (PP), lignina / polietileno (PE) y similares.
Actualmente, el foco de la lignina estudio sigue siendo la tecnología Capacidad de plástico, lo simple y eficaz para mejorar la compatibilidad entre la lignina y resina, la lignina es la clave para el uso a gran escala en la industria del plástico, además de lignina matriz producida por polimerización de injerto puede ser completamente degradada en la técnica tales como materiales de polímero de lignina injerto de metacrilato de metilo, y un monómero participa directamente en la reacción como la lignina, resinas de fenol sintéticos, poliuretanos, poliésteres y poliimidas, etc., son también En los últimos años, el desarrollo de puntos calientes.
◆ 6. Chitina y derivados Plástico quitosano
◇ 6.1 quitina
Quitina (quitina), también conocido como quitina, ampliamente presente en el hongos inferiores de la planta, células de las algas, camarones artrópodo, cangrejo, y maggot recinto insectos, crustáceos, moluscos (por ejemplo, calamar, sepia) y la vivienda cartílago, la pared celular de las plantas superiores, la cantidad anual de la biosíntesis de los recursos ~ 100 mil millones de toneladas hasta 10 mil millones de toneladas, es el segundo más grande al lado de los recursos biológicos en fibra de planta tierra. naturaleza quitina quitinasa, lisozima después de la enzima, la degradación biológica por completo de enzimas de quitosano que participan en carbono en los ecosistemas y el ciclo de nitrógeno desempeña un papel regulador importante en el entorno global.
El análisis de la estructura química de la quitina sabe, es una quitina polímero natural en la naturaleza sólo positivamente cargada. La mayoría de las sales y proteínas inorgánicos siempre insolubles en agua vinculados estrechamente quitina en la naturaleza. Las personas con el fin de obtener la quitina, shell crustáceo tienden a ser preparado por métodos químicos o microbiológicos. la producción industrial método químico a menudo utilizado actual, después del tratamiento ácido, la eliminación de calcio y la proteína, después se trató con una base fuerte bajo eliminación de calor desacetilasa se puede aplicar quitina muy ampliamente soluble (quitosano).
En la actualidad, los residuos domésticos a menudo extrajo quitina de camarón, cangrejo de concha. Camarones y cangrejo de concha contenido quitina de material inorgánico 20 a 30% (principalmente carbonato de calcio) contenido de 40%, y otros compuestos orgánicos (en su mayoría proteínas) contenido de aproximadamente el 30% de los recursos de quitina en el país. provincia costera de Zhejiang solo alcanzó 670.000 toneladas de producción anual de camarones, calculado como el 40 por ciento de los residuos se puede producir más de 10.000 toneladas de quitina, un enorme potencial de recursos. quitina y alcohol de polivinilo tiene propiedades de alta barrera, propiedades de la película que se puede conseguir el rendimiento de película de plástico ordinario son biodegradables.
◇ 6.2 Plástico quitosano
Chitosan (Chitosan) es un producto soluble en agua resultantes después de la concentración de alcalino quitina desacetilada, nombre científico (1, 4) -2-amino-2-desoxi-glucano -β-D- Producto como una hoja blanco, ligeramente nacarado, translúcido de quitosano sólido como polímeros catiónicos, estabilidad química, la descomposición de aproximadamente 185 °.] C de, un ácido orgánico, no tóxico disuelto en ácido sulfúrico y alcalino insoluble en agua, (por ejemplo, 1% de ácido acético) y una solución acuosa de un ácido débil. solución viscosa soluble en ácido sal de quitosano generado transparente coloidal, entonces la solución con H + molécula de unión es decir, un grupo amino, generando cargados positivamente sustancia de alto peso molecular , puede ocurrir acilación, carboxilación, hidroxilación, alquilación, esterificación (sulfatado), aldimina de azida, salificación, hidrólisis, y la quelación, la oxidación, la cloración, el injerto y la reticulación Etc. A través de la apariencia (la apariencia de la más blanca es la mejor), el grado de desacetilación (la desacetilación mayor cuanto mejor) dos indicadores de identificación de quitosano.
Chitosan Chitosan puede ser mezclado en plásticos y otros polímeros de base biológica naturales, tales como quitosano se mezcla con material compuesto de celulosa se puede utilizar para la producción de materiales de envasado, películas agrícolas, macetas de plántulas, y otros productos. Chitosan y almidón Las películas producidas a partir de mezclas de materiales compuestos son insolubles en agua y tienen una alta resistencia a la tracción y se pueden usar en alimentos envasados.
Conclusión
En el caso ahora enfrentado con el aumento de agotamiento de los recursos fósiles, el empeoramiento de los problemas ambientales, el uso de materiales polímeros naturales biodegradables de origen biológico en lugar de los materiales polímeros a base de petróleo, energía alternativa es a la vez una forma importante a resolver, sino también un medio eficaz para mejorar el entorno ecológico, y por lo tanto Importancia muy práctica. La investigación y el desarrollo de materiales naturales basados en polímeros biológicos aún están por recorrer, lo que requiere que todos trabajen juntos para promover activamente su desarrollo.