关于木质素基生物全降解材料,你了解多少?

发布时间:

2022-10-17

  木质素与纤维素和半纤维素一起构成植物的木材结构,主要存在于细胞壁中,具有支撑和保护的作用。木质素是自然界唯 一含有芳香环的天然高分子,结构中官能团种类丰富,是植物中仅次于纤维素的第二大生物质资源,来源广泛。全世界每年生产1.5亿~ 1.8亿吨工业木质素,其中只有不到2%被利用,大部分被作为廉价燃料焚烧或任意排放。我国每年在纸张和生物乙醇工业中生产2000多万吨工业木材厂,但98%以上直接燃烧,资源的有效利用率很低。

  关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条件下完全可以分解成CO2、水和对环境无害的物质的高分子材料,包括木质素、纤维素、淀粉、蛋白质、壳聚糖、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)

  生物全降解高分子材料的分类

  根据生物全降解高分子材料的原料来源,可分为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、化学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种。

  生物全降解主要是指在酶和微生物的作用下塑料物质分裂或分解,产生新物质或机械破坏。自然界中木质素的完全分解是真菌、细菌及其微生物群落共同作用的结果,所涉及的酶主要是木质素过氧化氢酶和酶。研究表明,木质素生物降解过程主要包括化学结构变化,如侧链氧化、脱甲基化/脱甲基化(脱甲基化)和芳香环的破裂。

  木质素基生物全降解材料的优点

  木质素是一种热塑性高分子,具有高冲击强度、耐热、耐水性、低廉、容易获得的优点。其他生物降解高分子材料都缺乏的是成本高。以木质素为填料,与其他生物降解高分子材料混合制成生物电解材料,降低生物电解材料的成本,同时提高复合材料的耐水性、阻隔性、热稳定性等性质和加工性能。

  木质素基生物全降解材料存在的问题

  基于木质素的生物降解材料已具备产业化基础,但仍有以下问题需要解决。

  1.在复合材料领域,填充材料的纯度、粒径和单分散性会影响复合材料的性能,目前对用作填充材料的木质素没有探索和认识。

  2.木质素基生物降解高分子材料的工业化可能配方很少,产品开发力需要提高,这需要做大量应用相关的工作。

  3.作为生物降解材料,需要控制降解周期和条件,产品应用领域和使用环境以及相应的降解性要求研究需要进一步研究。

  4.人们对木质素的结构和加工过程中的形态变化还没有完全了解。要对如此广泛的木质素原料进行分类,研究各种木质素及其衍生物的差异以及由此产生的材料加工和使用性能的差异。