了得網工業技術_可生物降解聚合物及其納米復合材料

編輯推薦

1）可生物降解聚合物一方面解決了長期以來困擾人們的塑料廢棄物對環境污染的問題，另一方面還緩解了石油資源緊張的矛盾。
2）本書重點介紹了聚乳酸、聚羥基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內酯、聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、聚乙烯醇等可生物降解聚合物及其相對應的黏土納米復合材料的制備方法、化學結構、微觀結構、物理性能與力學性能、熔融行為與結晶性能、流變性能、阻透性能、阻燃性能、加工工藝等。
3）本書涵蓋了可生物降解聚合物的六大品種及其與層狀硅酸鹽的納米復合材料，繫統全面，實用性強。

內容簡介

本書介紹了可生物降解聚合物的種類及其生產與應用狀況，重點介紹了聚乳酸、聚羥基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內酯、聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯、聚乙烯醇等可生物降解聚合物的化學結構、合成工藝、物理性能與力學性能；同時還介紹了其改性方法，包括共混改性及其與納米材料的復配方法，重點介紹了可生物降解聚合物與納米層狀硅酸鹽（納米黏土、蒙脫土等）復合材料的制備工藝（包括原位聚合插層法、熔融插層法和溶液插層法等）、相態結構、熔融行為與結晶性能、力學性能、流變性能等。本書涵蓋了可生物降解聚合物的六大品種及其與層狀硅酸鹽的納米復合材料，繫統全面，實用性強。

前言
第1章概述
1.1簡介
1.2可生物降解聚合物的定義和分類
1.2.1可降解聚合物
1.2.2可生物降解塑料的分類
1.3可生物降解聚合物的性能
1.4可生物降解聚合物的生產與應用
1.4.1合成的天然可生物降解塑料
1.4.2石化基可生物降解塑料
1.4.3可生物降解聚合物的加工
1.4.4可生物降解聚合物的應用
1.5聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料
1.5.1層狀硅酸鹽的結構及其表面處理前言
第1章概述
1.1簡介
1.2可生物降解聚合物的定義和分類
1.2.1可降解聚合物
1.2.2可生物降解塑料的分類
1.3可生物降解聚合物的性能
1.4可生物降解聚合物的生產與應用
1.4.1合成的天然可生物降解塑料
1.4.2石化基可生物降解塑料
1.4.3可生物降解聚合物的加工
1.4.4可生物降解聚合物的應用
1.5聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料
1.5.1層狀硅酸鹽的結構及其表面處理
1.5.2聚合物/納米復合材料的結構
1.5.3聚合物/納米復合材料制備技術
1.5.4納米復合材料的表征技術
1.6可生物降解聚合物基納米復合材料
參考文獻
第2章聚乳酸及其納米復合材料
2.1概述
2.2PLA的合成
2.3PLA的結構與性能
2.3.1熔融性能
2.3.2結晶性能
2.3.3流變性能
2.3.4力學性能
2.3.5熱穩定性
2.3.6氣體透過率
2.3.7溶解性
2.4PLA的生物分解機理
2.5加工技術
2.5.1干燥
2.5.2擠出成型
2.5.3注射成型
2.5.4拉吹成型
2.5.5流延薄膜技術
2.5.6擠出吹塑薄膜
2.5.7發泡成型技術
2.5.8纖維成纖技術
2.5.9超細纖維的靜電紡絲
2.6PLA的全生物降解共混物
2.6.1PLA族共混物
2.6.2PLA/PBAT共混物
2.6.3PLA/PHA共混物
2.6.4PLA/PPC共混物
2.6.5PLA/PBS共混物
2.6.6PLA/PCL共混物
2.7PLA/層狀硅酸鹽納米復合材料
2.7.1制備方法
2.7.2結構與性能
2.7.3加工
2.7.4不同表面活性劑處理的納米黏土對PLA/黏土納米復合材料性能的影響
參考文獻
第3章聚羥基烷酸酯及其納米復合材料
3.1概述
3.2PHAs的合成
3.2.1微生物合成路線
3.2.2化學合成路線
3.3PHA的性能
3.3.1物理與力學性能
3.3.2結晶性能與熔融行為
3.3.3生物降解性
3.3.4化學性能
3.4PHAs的改性
3.4.1物理改性
3.4.2化學改性
3.4.3生物改性
3.5PHA的發泡
3.5.1模壓法
3.5.2真空干燥法
3.5.3注射法
3.5.4擠出法
3.5.5釜壓法
3.6PHA/層狀硅酸鹽納米復合材料
3.6.1制備方法
3.6.2PHB/黏土納米復合材料
3.6.3PHBV/MMT納米復合材料
3.6.4黏土種類及其表面處理對PHAs/黏土納米復合材料的影響
參考文獻
第4章聚丁二酸丁二醇酯及其納米復合材料
4.1概述
4.2PBS的合成
4.2.1直接酯化法
4.2.2酯交換反應法
4.2.3擴鏈反應法
4.3PBS的結構
4.4PBS的性能
4.5PBS的成型加工
4.5.1擠出成型
4.5.2注射成型
4.5.3發泡
4.6PBS/黏土納米復合材料
4.6.1PBS/黏土納米復合材料的制備
4.6.2PBSA/黏土納米復合材料的制備
4.6.3結構與性能
參考文獻
第5章聚己內酯及其納米復合材料
5.1概述
5.2PCL的合成與結構
5.3PCL的性能
5.3.1物理與力學性能
5.3.2結晶性能
5.3.3熱穩定性
5.3.4化學性能
5.3.5生物降解性
5.3.6生物相容性
5.3.7滲透性
5.3.8形狀記憶特性
5.4PCL的加工
5.5PCL/層狀硅酸鹽納米復合材料
5.5.1制備方法
5.5.2微觀結構
5.5.3性能
5.5.4PCL/OMLS的發泡
參考文獻
第6章聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯及其納米復合材料
6.1概述
6.2PBAT的性能
6.2.1基本性能
6.2.2生物分解性能
6.2.3加工性能
6.3應用
6.4PBAT與可生物降解聚合物的共混改性
6.4.1PBAT / PLA共混物
6.4.2PBAT / PBS共混物
6.4.3PBAT / PHBV共混物
6.5PBAT/黏土納米復合材料
6.5.1制備方法
6.5.2結構
6.5.3力學性能
6.5.4結晶與熔融行為
6.5.5熱穩定性
6.5.6降解性能
參考文獻
第7章聚乙烯醇及其納米復合材料
7.1概述
7.2PVA的合成
7.3PVA的性能
7.4PVA的加工
7.4.1分子復合實現PVA熱塑加工
7.4.2PVA熱塑加工新技術
7.5PVA/層狀硅酸鹽納米復合材料
7.5.1制備方法
7.5.2性能
參考文獻

前言

傳統塑料的廣泛應用，在消耗大量石油和資源的同時，由於不能自然降解以及回收的不利，燃燒時又釋放出大量的二氧化碳，因此造成一定的環境污染和溫室效應。國家統計局數據顯示，2014年，我國7257個企業的塑料制品產量為7387萬t，塑料表觀消費量達9325萬t；據估測2014年塑料回收再生利用量達到2825萬t。盡管部分塑料得到了回收和再利用，但是大多數的廢舊塑料都需要采用填埋、焚燒等方法來處理，尤其是生活垃圾中的塑料包裝廢棄物。20世紀的後10年，塑料制品應用快速增長的領域是包裝。目前，塑料總產量中41%用於包裝工業，而其中又有47%用於食品包裝。塑料包裝常用材料，如聚烯烴等幾乎全都是石油基產物，消費後棄於環境中，終成為無法自然降解的廢棄物，如何處理這些塑料廢棄物已成為一個全球性難題。由此迫切需要開發綠色聚合物材料，在其制備過程中不使用有毒、有害物質，而且使用後能夠在自然環境中分解。隨著公眾環保意識的提高和對環境關注度的加大，以及石油資源的日趨緊缺，近年來可生物降解塑料的研究與開發引起了廣泛的關注和重視。可生物降解聚合物一方面解決了長期以來困擾人們的塑料廢棄物對環境污染的問題，另一方面還緩解了石油資源緊張的矛盾。
近年來，世界上很多國家，尤其是發達國家十分重視可生物降解聚合物的研究和生產，開發成功的品種已有幾十種。主要有聚羥基烷酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚乙烯醇（PVA）等。我國也對可生物降解聚合物進行了大量的研究工作，以期開發出可工業化生產並大量使用的品種和產品。傳統塑料的廣泛應用，在消耗大量石油和資源的同時，由於不能自然降解以及回收的不利，燃燒時又釋放出大量的二氧化碳，因此造成一定的環境污染和溫室效應。國家統計局數據顯示，2014年，我國7257個企業的塑料制品產量為7387萬t，塑料表觀消費量達9325萬t；據估測2014年塑料回收再生利用量達到2825萬t。盡管部分塑料得到了回收和再利用，但是大多數的廢舊塑料都需要采用填埋、焚燒等方法來處理，尤其是生活垃圾中的塑料包裝廢棄物。20世紀的後10年，塑料制品應用快速增長的領域是包裝。目前，塑料總產量中41%用於包裝工業，而其中又有47%用於食品包裝。塑料包裝常用材料，如聚烯烴等幾乎全都是石油基產物，消費後棄於環境中，終成為無法自然降解的廢棄物，如何處理這些塑料廢棄物已成為一個全球性難題。由此迫切需要開發綠色聚合物材料，在其制備過程中不使用有毒、有害物質，而且使用後能夠在自然環境中分解。隨著公眾環保意識的提高和對環境關注度的加大，以及石油資源的日趨緊缺，近年來可生物降解塑料的研究與開發引起了廣泛的關注和重視。可生物降解聚合物一方面解決了長期以來困擾人們的塑料廢棄物對環境污染的問題，另一方面還緩解了石油資源緊張的矛盾。
近年來，世界上很多國家，尤其是發達國家十分重視可生物降解聚合物的研究和生產，開發成功的品種已有幾十種。主要有聚羥基烷酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚己內酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚乙烯醇（PVA）等。我國也對可生物降解聚合物進行了大量的研究工作，以期開發出可工業化生產並大量使用的品種和產品。
但是，可生物降解塑料的一些性能缺陷，如性脆、耐熱性差、熔體強度低等限制了其廣泛應用，因此需要對其進行改性。研究表明，用無機填料制備復合材料是改善可生物降解聚合物某些性能的有效途徑。目前正在開發的各種納米聚合物增強材料中，研究多、深入的聚合物基納米復合材料是用層狀硅酸鹽納米礦物（黏土、蒙脫土等）作增強相，因為其來源廣泛，成本相對較低，而且更為重要的是其環境友好。通過采取適當的加工方法，添加適量黏土的聚合物/納米黏土復合材料，其一些性能，如力學性能、熱穩定性、結晶性能、阻透性能、阻燃性能等可以得到不同程度的改善。蒙脫土（黏土）是制備聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料為常用的層狀硅酸鹽之一。在可生物降解塑料中研究與應用得多的無機填料也是納米黏土，通過溶液插層、熔融插層和原位聚合插層等方法可制得不同的可生物降解塑料/層狀硅酸鹽（黏土、蒙脫土等）納米復合材料，如PLA/黏土納米復合材料、PHA/黏土納米復合材料、PBS/黏土納米復合材料、PCL/黏土納米復合材料、PBAT/黏土納米復合材料、PVA/黏土納米復合材料等，其性能在不同方面都有不同程度的改進。
可生物降解塑料種類很多，本書在大量文獻研究的基礎上，重點介紹6種生產量較大、研究較多的PLA、PHA、PBS、PCL、PBAT和PVA可生物降解塑料及其相對應的黏土納米復合材料的制備方法和加工工藝，闡述其化學結構、微觀結構、物理性能與力學性能、熔融行為與結晶性能、流變性能、阻透性能、阻燃性能等。由於多糖類、脂類、蛋白質類等天然可生物降解聚合物的黏土納米復合材料研究和應用相對較少，本書未涉及。二氧化碳共聚物——聚碳酸亞丙酯（PPC）目前的生產量較少，其與納米黏土的復合材料研究也很有限，也未進行闡述。
由於合成技術及性能、價格等方面的原因，相較於石油基的熱塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯等，可生物降解聚合物的生產量相對較少，目前仍是研究較熱，但實際應用量還有限。希望廣大學生和研究人員關注其制備和改性技術，以促使其大量應用，在一定程度上解決傳統塑料對環境造成的污染問題。
在本書的編寫過程中，翁雲宣、楊濤、項愛民、王向東、周洪福、劉偉等提供了寶貴資料，在此表示感謝。感謝江蘇宜興光輝包裝材料有限公司與作者開展的PLA項目研究工作，啟動了本書的資料收集與整理工作。
在本書的編寫過程中，參考了國內外出版的許多相關書籍及公開發表的學術與研究論文（全都在相應章節的參考文獻中列出），在此對相關參考文獻的作者表示衷心的感謝。
本書的出版得到了北京工商大學的資助，在此也表示誠摯的感謝。
由於作者水平所限，盡管做了努力，對本書編寫時所擬定的宗旨一定會有未完全體現之處。書中錯誤、疏漏和不當之處在所難免，祈望讀者和同行批評指正。
張玉霞

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