Page 109 - 《橡塑技术与装备》2024年8期

环保节能与安全 彭强 等·可生物降解塑料研究进展

图 1 可生物降解塑料降解流程

源来进行生产能源和各种初级、次级代谢物等。最后 解性能测试对不同分子量脂肪族聚酯进行降解性能表
为矿化阶段，上述代谢产物经过循环代谢被转化为无 征。如图 2 所示随着分子量的增加，降解性能越差。
污染的 H 2 O、CO 2 等。
1.2 影响生物降解的因素
可生物降解塑料的降解是一个复杂的动态过程，
许多内在和外在的因素影响着塑料的降解过程。其中
内在因素包括塑料种类和内部结构、分子量大小、结
晶状态等 ；外在因素包含温度、湿度、PH 值、微生物
种类、土壤成分等，如图 3 所示。
1.2.1 高分子结构的影响
（1）化学结构影响
可生物降解塑料的种类和结构是决定塑料能否降
解和降解速度的根本因素。例如在相同条件下，PBAT
结构中对苯二甲酸含量越高则降解速度越慢，这是因
为苯环上的酯键更难被水解 [10] 。因此，可以通过调节 图 2 脂肪族聚酯的降解曲线 [15]
聚合物链中苯环的含量来调节其固有的降解性能。官
（3）结晶度影响
能团的种类对降解能力的高低也有着重要影响，其降
材料的结晶区排列规整、稳定结晶度高，水分子
解能力排序为脂肪族酯键、肽键＞氨基甲酸酯＞脂肪
难以进入降解能力差，而半结晶或无定形聚合物中的
族醚键＞亚甲基 [11] 。此外，塑料的吸水性越好降解性 分子链排列松散，降解酶等物质更容易进入，可降解
能也就越强，比如 ：内消旋聚乳酸（meso-PLA）吸 [15] [17]
能力更强 。薛卫昌等 对两种不同结晶度的等离
水能力强于外消旋聚乳酸 (PDLLA)，因此蛋白酶 K 对
子喷涂的羟基磷灰石 (HA) 涂层在体内的降解及成骨
内消旋 PLA 的降解速度更快 [12] 。
性能进行了对比，研究结果表明结晶度高的涂层降解
（2）相对分子质量 [18]
速率更慢。徐佳等 利用挤出吹塑法制备了不同比例
塑料的相对分子质量大小也对降解效率影响重
的 PLA/ 芦苇纤维（RF）共混薄膜，研究蛋白酶 K 对
大，分子量越小越容易穿过微生物的细胞膜更加容易
共混薄膜的生物降解性能同时使用 DSC 测定了样品的
被微生物利用完成降解过程 [13] 。Potts 等 [14] 研究了材 结晶行为。研究结果表明，RF 的加入可以降低 PLA
料的分子量大小对生物降解性能的影响，研究表明高
的结晶度，当 RF 含量为 30% 时共混薄膜达到最大降
相对分子质量的 PE 难以被生物降解，而相对分子质
解速率，在 16 天内降解 81.11%。
量小于 500 的 PE 结构能够被降解。
1.2.2 外部环境影响
张昌辉等 [15] 采用熔融和溶液结合法合成了 PBS、
外部环境对材料降解的影响主要表现为两个方
丁二酸丁二醇酯 - 己二酸丁二醇酯共聚物 (P(BS-
面。一方面环境因素会影响微生物的生命活动，造成
co-BA)) 和丁二酸丁二醇酯 - 癸二酸丁二醇酯共聚物
微生物降解效率的改变。例如，温度、水分、PH 值、
(P(BS-co-BSe))，其相对分子质量依次减小，通过降
土壤成分等会影响微生物的多样性和相对丰度，多样

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