關(guān)于木質(zhì)素基生物全降解材料,你了解多少?
發(fā)布時(shí)間:
2022-10-17
木質(zhì)素與纖維素和半纖維素一起構(gòu)成植物的木材結(jié)構(gòu),主要存在于細(xì)胞壁中,具有支撐和保護(hù)的作用。木質(zhì)素是自然界唯 一含有芳香環(huán)的天然高分子,結(jié)構(gòu)中官能團(tuán)種類豐富,是植物中僅次于纖維素的第二大生物質(zhì)資源,來源廣泛。全世界每年生產(chǎn)1.5億~ 1.8億噸工業(yè)木質(zhì)素,其中只有不到2%被利用,大部分被作為廉價(jià)燃料焚燒或任意排放。我國(guó)每年在紙張和生物乙醇工業(yè)中生產(chǎn)2000多萬噸工業(yè)木材廠,但98%以上直接燃燒,資源的有效利用率很低。
關(guān)于生物全降解高分子材料
生物全降解高分子材料是在自然條件下完全可以分解成CO2、水和對(duì)環(huán)境無害的物質(zhì)的高分子材料,包括木質(zhì)素、纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)、殼聚糖、聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)
生物全降解高分子材料的分類
根據(jù)生物全降解高分子材料的原料來源,可分為天然生物降解高分子材料、微生物合成生物降解高分子材料、化學(xué)合成生物降解高分子材料和混合型生物降解高分子材料4種。
生物全降解主要是指在酶和微生物的作用下塑料物質(zhì)分裂或分解,產(chǎn)生新物質(zhì)或機(jī)械破壞。自然界中木質(zhì)素的完全分解是真菌、細(xì)菌及其微生物群落共同作用的結(jié)果,所涉及的酶主要是木質(zhì)素過氧化氫酶和酶。研究表明,木質(zhì)素生物降解過程主要包括化學(xué)結(jié)構(gòu)變化,如側(cè)鏈氧化、脫甲基化/脫甲基化(脫甲基化)和芳香環(huán)的破裂。
木質(zhì)素基生物全降解材料的優(yōu)點(diǎn)
木質(zhì)素是一種熱塑性高分子,具有高沖擊強(qiáng)度、耐熱、耐水性、低廉、容易獲得的優(yōu)點(diǎn)。其他生物降解高分子材料都缺乏的是成本高。以木質(zhì)素為填料,與其他生物降解高分子材料混合制成生物電解材料,降低生物電解材料的成本,同時(shí)提高復(fù)合材料的耐水性、阻隔性、熱穩(wěn)定性等性質(zhì)和加工性能。
木質(zhì)素基生物全降解材料存在的問題
基于木質(zhì)素的生物降解材料已具備產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ),但仍有以下問題需要解決。
1.在復(fù)合材料領(lǐng)域,填充材料的純度、粒徑和單分散性會(huì)影響復(fù)合材料的性能,目前對(duì)用作填充材料的木質(zhì)素沒有探索和認(rèn)識(shí)。
2.木質(zhì)素基生物降解高分子材料的工業(yè)化可能配方很少,產(chǎn)品開發(fā)力需要提高,這需要做大量應(yīng)用相關(guān)的工作。
3.作為生物降解材料,需要控制降解周期和條件,產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域和使用環(huán)境以及相應(yīng)的降解性要求研究需要進(jìn)一步研究。
4.人們對(duì)木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)和加工過程中的形態(tài)變化還沒有完全了解。要對(duì)如此廣泛的木質(zhì)素原料進(jìn)行分類,研究各種木質(zhì)素及其衍生物的差異以及由此產(chǎn)生的材料加工和使用性能的差異。
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