生物降解材料在水环境中降解性能的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.07.018

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (7): 103-114.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.07.018

生物降解材料在水环境中降解性能的研究进展

李玉竹¹^,², 姚利辉³(), 叶世强⁴, 吕国永⁵, 刘盼盼⁶, 徐龙飞⁷, 仇丹¹^,³()

^1.长安大学水利与环境学院，西安 710000
^2.长安大学旱区地下水与生态效应教育部重点实验室，西安 710000
^3.宁波工程学院材料与化学工程学院，浙江宁波 315000
^4.镇海石化工程股份有限公司，浙江宁波 315000
^5.宁波巨化化工科技有限公司，浙江宁波 315000
^6.宁波市华测检测技术有限公司，浙江宁波 315000
^7.宁波天大工程设计有限公司，浙江宁波 315000

收稿日期:2021-02-06 出版日期:2021-07-26 发布日期:2021-07-21
基金资助:
国家自然科学基金(51703100);宁波工程学院奉化研究院科学基金(FHI?019108)

Research Progress on Degradation Performance of Biodegradable Materials in Water Environment

LI Yuzhu¹^,², YAO Lihui³(), YE Shiqiang⁴, LYU Guoyong⁵, LIU Panpan⁶, XU Longfei⁷, QIU Dan¹^,³()

^1.School of Water and Environment，Chang’an University，Xi’an 710000，China
^2.Key Laboratory of Subsurface Hydrology and Ecological Effects in Arid Region，Ministry of Education，Chang’an University，Xi’an 710000，China
^3.School of Materials and Chemical Engineering，Ningbo University of Technology，Ningbo 315000，China
^4.Zhenhai Petrochemical Engineering Co，Ltd，Ningbo 315000，China
^5.Ningbo Juhua Chemical Technology Co，Ltd，Ningbo 315000，China
^6.Ningbo Hua Testing Technology Co，Ltd，Ningbo 315000，China
^7.Ningbo Tianda Engineering Design Co，Ltd，Ningbo 315000，China

Received:2021-02-06 Online:2021-07-26 Published:2021-07-21
Contact: YAO Lihui,QIU Dan E-mail:ylhttzj@163.com;qiudan_zju@163.com

摘要/Abstract

摘要：

综述了目前典型生物降解材料在水环境中降解性能的研究现状，详细介绍了聚乳酸（PLA）高分子材料（PLA、PLA共聚物、PLA复合材料等）、聚羟基烷酸酯（PHA）、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚（己二酸丁二醇酯?对苯二甲酸乙二醇酯）（PBAT）和CO₂共聚物等在不同水环境中的降解性能；最后总结了生物降解材料未来需要关注的问题和发展方向。

关键词: 生物降解材料, 水环境, 聚乳酸, 聚羟基烷酸酯, 聚已内酯, 聚丁二酸丁醇酯

Abstract:

This article reviews the current research status of the degradation performance of typical biodegradable materials in water environments， and introduces the degradation performance of poly（lactic acid）（PLA） polymer materials （PLA， PLA copolymers， PLA composite materials， etc.）， polyhydroxyalkanoates （PHA）， polycaprolactone （PCL）， polybutylene succinate （PBS）， poly（butylene adipate?ethylene terephthalate）（PBAT） and carbon dioxide copolymer in different water environments. Finally， summarizes the issues and development directions that biodegradable materials need to pay attention to in the future.

Key words: biodegradable material, water environment, poly（lactic acid）, polyhydroxyalkanoates, polycaprolactone, polybutylene succinate

中图分类号:

TQ325

李玉竹, 姚利辉, 叶世强, 吕国永, 刘盼盼, 徐龙飞, 仇丹. 生物降解材料在水环境中降解性能的研究进展[J]. 中国塑料, 2021, 35(7): 103-114.

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图/表 9

图1 PLA的水解机理

Fig.1 Hydrolysis mechanism of PLA

图2 23 ℃时PLA的质量分析

Fig.2 Gravimetric analysis of PLA at 23 ℃

样品	水解降解时间/d
样品	0	5	20	30
纤维素
PLLA
PLLA?纤维素（PLLA的MS为6.22）

表1 水解降解前后纤维素、PLLA和PLLA?纤维素薄膜外观变化

Tab.1 Photographs of cellulose， PLLA and PLLA ?g? cellulose films before and after the hydrolytic degradation

图3 PLA/PBAu嵌段共聚物薄膜的失重曲线

Fig.3 Weight loss curves of PLA/PBAu block copolymer film

图4 PLA、PLA/B、PLA/T和PLA/B/T复合材料在不同暴露时间下的残留率

Fig.4 Residual rate， average mass of PLA，PLA/B， PLA/T and PLA/B/T composites versus different exposure days

图5 纯P34HB及其共混物的失重率随酶水解时间的变化

Fig.5 Variation of weight loss with enzymatic hydrolytic time for neat P34HB and its blends

水体	细菌	盐度/%	温度	pH值	机械力
天然海水	有	26~28	环境温度	7.6?8.2	有
静态海水	有	26~28	室温	7.6?8.2	无
静态河水	有	0.38~0.41	室温	7.3?7.6	无
除菌蒸馏水	无	0.12	室温	6.98	无
除菌海水	无	26~28	室温	7.6?8.2	无
自制海水	无	30	室温	7.56	无

表2 实验用不同水体条件

Tab.2 Conditions of various experimental water bodies

图6 P（BS?CDL）共聚酯加速降解的失重曲线

Fig.6 P（BS?CDL）weight loss curve of accelerated degradation of copolyester

图7 PPCEA3和PPC在磷酸盐缓冲液中的失重曲线

Fig.7 Weight loss rate versus timefor PPCEA3 and PPC in PBS buffer solution

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生物降解材料在水环境中降解性能的研究进展

Research Progress on Degradation Performance of Biodegradable Materials in Water Environment

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图/表 9

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