纤维素基生物降解塑料的分类

纤维素分子是由葡萄糖经B-14-糖苷键连接成的链式分子，通过同向平行排列折叠，并在范德瓦耳斯力的作用下，相互聚集形成高度结晶的多层堆砌结构基纤维，聚集成纤维素纤维。目前，对于植物纤维为主体的复合材料一般集中在纤维板材和纤维素薄膜上。
1)纤维素基生物降解塑料改性方法纤维素也是一种资源丰富的天然高分子，在纤维素酶的作用下，纤维素可分解为葡萄糖。日本、俄罗斯、美国均已开展了以纤维素衍生物为主体的生物降解塑料研究开发工作。纤维素分子结构如图2-2所示。纤维素有区和非晶区，其强度、弹性视结晶部分而定，而溶剂浸透性、膨润能力、反应性、柔软性与无定形部分有关。纤维素分子间有强氢键，取向度、结晶度高，且不溶于一般溶剂，高温下分解而不熔融，用作塑料具有物理性能差和加工性能差的缺点，须对其进行改性处理。纤维素改性的方法主要有酯化、醚化，以及氧化成醛、酮、酸等。改性后的纤维素可用作生产塑料，纤维素塑料可作包装材料，也可制成薄膜，如乙酸纤维素、硝酸纤维素、苯基纤维素等。而纤维素改性后对其生物降解性能产生很大影响，使其在自然环境中难以降解。一般来说，用作生物降解塑料的纤维素衍生物基本上以带短链侧基的酯为主，如乙酸纤维素、丙酸纤维素等，这类纤维素的主要缺点是降解过程缓慢且不完全。对纤维素进行酯化，尤其是长支链酯化接枝比较困难，原因在于纤维素的知个D-葡萄糖基均有两个羟基，分别是仲醇基和伯醇基，二者形成酯的能力不同伯醇基易形成酯，而仲醇基较困难。要使纤维素分子中羟基都酯化，须用酸酐动氯酐，而且由于纤维素大分子不溶于酯化混合物中，反应只在两相的表面进行内部不完全甚至未酯化，因此酯化比较困难。在我国，对纤维素降解塑料的究报道很少。有的学者以纤维素为原料通过酰氯酯化法对纤维素进行改性，制备出取代度不同的纤维素酯。通过对其反应条件、结晶性能、热性能、生物路解性能的研究，得出长支链纤维素酯均为良好生物可降解性物质。细菌对纤维素酯的降解起主要作用，真菌次之，放线菌最小。土埋CO测结果表明，成的纤维素酯能够在土壤中降解，但制备条件苛刻，腐蚀设备严重且需要较高的成本。采用物理方法对天然纤维素进行改性，例如采用高压热蒸汽对纤维素进行闪爆处理，实现纤维素分子间氢键断裂及类酸解的过程，改变其超分子结构，使纤维素直接溶于稀碱溶液，制备高品质、多相反应难以合成的功能纤维素衍生物，实现这项技术的工业化将是天然纤维素工业的一场革命。2)纤维素基生物降解塑料优势纤维素塑料是对纤维素进行化学改性的产物，属热塑性材料。纤维素是植物细胞的主要成分，产生于光合作用，常同木质素、树脂等伴生一起。棉纤维、林木、草秆和甘蔗渣等都含有纤维素，纤维素本身不因加热而熔融，不是热性的。纤维素与特定的酸和酐反应，一般以硫酸为催化剂，得到纤维素酯。纤维素酯在加热和加压条件下，与增塑剂、稳定剂、紫外线抑制剂等混合，必要时加入颜料或染料，制成3.175mm左右的柱状或粒状的纤维素塑料。纤维素塑料有透明的、半透明的和不透明的，色泽各异，包括特殊颜色如珠光、荧光和金属色等。各种纤维素塑料都具有理想的综合性能，容易加工，有卓越的透明度和着色性，坚韧而具有刚硬，可用辐射和环氧乙烷消毒;其外观和光学性能优于大多数其他塑料。纤维素塑料的机械性能因增塑剂含量差异而不同。增塑剂含量低的，其硬度、刚度和抗张强度高。随着增塑剂含量的增加，这些性能呈下降趋势，而冲击强度提高。