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可降解材料因传统的塑料材料的对环境造成污染的缺陷而诞生,可降解材料在完成使命后能进行自我分解,回归大自然.可降解材料可分为光降解材料、生物降解材料以及其他降解材料三类,重点叙述了这三种分类的材料的作用原理及其性能,介绍了可降解材料存在的缺点及改进方向.
一、可降解材料的概述
可降解材料是在生产过程中加入添加剂,使其本身在一定时间内能维持普通塑料的正常功能,超过一定时间或被废弃后,在光或微生物或其他因素的作用下,进行自身降解而后消失的材料.
(一)光降解材料
光降解材料是一类添加光敏剂或引入特殊键的光敏基团,在太阳光的参和下,自身能进行对自身结构进行破坏的材料.
一类光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太阳光后,光增敏基团被激活,使聚合物产生有双键等易于被降解的杂质,进一步发生氧化反应,最后降解为二氧化碳和水.例如：将一氧化碳为光敏单体和烯烃类单体聚合得到的如含有羰基结构的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物和同类树脂混合,可得到一种光降解材料；另一类光降解材料的原理是聚合物在生产时加入少量光敏剂,光敏剂在光照的条件下,促使聚合物产生自由基,加快自身的降解速率.光敏剂具有在光降解材料使用期内抗氧化的作用且能帮助维持光降解材料的正常使用,但在光降解材料使用期过后,又能促进其吸收光能进行自我分解的双重作用.含有光敏剂的光降解材料可分为含有过度的金属化合物如金属氧化物、有机金属化合物等的光降解材料和含有如蒽醌、嵌二萘等具有敏化烯烃塑料的多环芳香族碳氢化合物的光降解材料.
影响光降解的因素有聚合物结构（如含有羰基等）、光敏剂的添加、光波长、大气条件.光降解材料的缺陷有：第一,光降解的引发剂大多是对人体有害,因此不能应用于食品级,医疗级塑料；第二,大部分光降解材料不能被完全降解,这可能使其对环境的危害更大,第三,光降解材料应用范围较狭窄（地域狭窄）,但可大面积应用于农田.
(二) 生物降解材料
由于光降解材料的局限,以及广泛的生物来源,目前的研究热点更多地放在生物降解材料上,相对于光降解材料,生物降解材料的原料来源更加绿色,降解的产物对环境的污染性也更加小.生物可降解材料是一类在酶或微生物的作用下,使维持自身结构的分子链逐渐断裂,形成对环境无害的小分子化合物的材料.
淀粉通过植物光合作用而形成的,易得,降解后仍以二氧化碳和水的形式回归到生态环境中,是完全无污染的非常优良的生物降解材料.针对淀粉作为原料来源的淀粉基塑料是目前可降解材料领域研究的一大热点.淀粉基塑料研究的阶段主要有三个：第一阶段是少量淀粉加入到传统塑料中来达到可降解的目的；第二阶段是增加淀粉含量和淀粉和其中组分的连接；第三阶段是将淀粉经过处理,形成完全由淀粉组成的塑料.对淀粉进行改性,使其能够进行生物降解或能溶于水是研究的热点话题,如PVA和淀粉的混合物的研发.淀粉基塑料还有需降低成本、提高机械强度,以及提高给降解材料的降解周期控制等研究空间存在.目前研究最为成功的是将淀粉和高分子材料进行共混得到性能良好的可降解材料.
(三)其他降解材料
PVA（聚乙烯醇）因具有可控性――控制其醇解度和聚合度来把握PVA的溶解时间,成膜性、物理强度好――完全可以满足制做塑料的条件、毒性低、可达到100%降解、降解产物对环境无危害等优点,成为能够替代当今塑料的重点材料.PVA的原材料,PVA树脂分子链上的醋酸乙烯酯基体积较大,该基团的存在使得分子链上的羟基之间不易形成氢键,也一定程度上阻止了大分子之间的相互靠近,而PVA分子链上的羟基能和水分子之间形成氢键,这使PVA具有良好的水溶性,优异的水溶性有利于材料的降解.但是,单一的PVA材料机械强度难以满足使用要求.目前,淀粉/PVA共混体系能够满足塑料的正常使用,但是随着时间的加长,其力学性能下降得很快,说明其基 满足可降解材料的条件.若要提高淀粉/PVA的耐水性,则可对淀粉/PVA共混体系进行 化改性、交联处理、加入纳米二氧化硅或加入柠檬酸和石油砂.但是PVA的生产工艺主要为流延法――首先将原料组分配好,后和水流延涂布到不锈钢辊上,再进行刮、剥离、收卷等工藝,因此,存在效率低和费用大的缺陷.PVA还需解决如何使高温水溶膜遇低温水完全不溶以及均匀及透明等问题.
二、发展前景及展望
大部分的可降解材料存在机械强度较小和韧性较弱以及降解的控制性较弱的缺c,因此,第一,可以多开发复合型可降解塑料,避免了单一原料造成的力学性能缺陷着重点放在开发应用范围广,原料易得、价格低廉的产品；第二,简化生产工艺扩大生产来促进可降解材料为我们实际生活所用.
三、结语
随着人们环保意识的增强和科技的飞速发展,可降解材料逐步取代石油基材料是必然趋势,如何充分发挥可降解材料的融传统包装材料的功能和特性和可降解,回归大自然的优点,成为各国研发的重点.（作者单位为沈阳师范大学）
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参考文献：
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