光解聚合物分類

光解聚合物是指在太陽光(主要是紫外線，波長200-400nm)的照射下，引起光化學反應而使大分子鏈斷裂和分解的塑料。其研發(fā)工作始于20世紀70年代，可簡單地分為合成型和添加型兩類。

合成型光解聚合物是通過共聚反應在塑料的高分子主鏈上引入羰基等感光基團而賦予其光降解特性的，并可以通過調節(jié)光敏基團的含量來控制光降解活性。已知的有乙烯-一氧化碳共聚物、乙烯酮-乙烯共聚物等。以一氧化碳或乙烯酮類為光敏單體與烯烴類單體共聚，可合成含羰基結構的聚乙烯( PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等光降解聚合物。一般來講，通過調節(jié)PE分子鏈上引入羰基的含量來控制乙烯/一氧化碳(E/CO)共聚物的使用壽命。室外暴露試驗表明，在PE中引入0.5%的羰基時，E/CO共聚物在2-3個月內被降解；引入2%-3%時，E/CO共聚物在一個月內被降解。

添加型光解聚合物是在聚乙烯、聚苯乙烯等通用塑料中添加光敏性添加劑，然后制成光降解塑料制品。在紫外線作用下，光敏劑可解離成具有活性的自由基，進而引發(fā)聚合物分子鏈斷裂使其降解。常用的光敏劑有過渡金屬絡合物、多環(huán)芳香族碳氫化合物等，用量1% -3%（質量分數(shù)）。過渡金屬絡合物包括氧化物、金屬鹽、有機金屬化合物、硬脂酸鹽等，如乙酰丙酮化合物、二硫代氨基甲酸化合物、二茂鐵化物等，光敏化強度取決于過渡金屬種類，一般強度順序為Co>Be>Zn>Ni，乙酰丙酮化鈷光敏化作用很強。其降解塑料不經(jīng)暴曬也能快速脆化。多環(huán)芳香族碳氫化合物如蒽醌、菲等具有敏化聚烯烴塑料的光降解能力，當含有這些化合物的塑料在陽光中暴曬時，化合物中被激發(fā)的三線態(tài)氧能夠把過剩氧傳遞給基態(tài)氧，使其成為高活性單線態(tài)氧，或者把能量傳遞給塑料分子中的羰基或不飽和基團，使得這些基團發(fā)生光氧化作用而被降解。

光解聚合物的生產(chǎn)技術在20世紀80年代已經(jīng)成熟，合成的光降解聚合物主要是烯烴，主要是乙烯和一氧化碳的共聚物、或氯乙烯和一氧化碳共聚一類產(chǎn)品。例如，美國和加拿大合作開發(fā)的Ecolyte光降解高分子聚合物是丙烯、氯乙烯、苯乙烯和乙烯基酮的共聚物。不僅可以使塑料具有光降解性，并且可以調節(jié)乙烯基酮的含量來控制光降解的時間。光降解塑料的發(fā)展動向，主要是兼顧穩(wěn)定性和可分解性，使產(chǎn)品具有最佳的綜合性能。美國DOW化學公司、杜邦公司和聯(lián)合碳化物公司等聯(lián)合規(guī)?；a(chǎn)了乙烯-一氧化碳共聚物、乙烯-乙烯基酮共聚物等。加拿大Guillet用烯類單體與乙烯基酮共聚，生成了一系列的光降解聚烯類樹脂(含羧基的PE、PS、PP、PVC、PET和PA等)。美國生物降解塑料公司在PS樹脂中加入蒽醌生產(chǎn)出了名為BIO-Degradable Concentrate光降解塑料。日本積水化學公司在PS樹脂中加入二苯甲酮光敏劑而得到名為Eslen的光降解塑料。我國福州塑料研究所、福建師范大學、中科院上海有機化學研究所、長春光機所等對光降解塑料也有廣泛研究，并有批量生產(chǎn)。但光降解型塑料只適用于日照時間長、光照充足的地區(qū)使用，應用范圍狹窄；另一方面，光降解塑料的主要成分是難以完全降解的聚烯烴類樹脂，且一些光敏劑為重金屬物質，很難達到環(huán)保要求。因此，從20世紀90年代開始，純光降解塑料的產(chǎn)量逐年下降。

光降解是指塑料聚合物在吸收紫外線等輻射能后，形成電子激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生光化學過程使聚合物破壞，若在大氣環(huán)境中，聚合物往往還要同時受到氧的影響，同時發(fā)生光氧化反應。光解聚合物的整個光降解過程可分為三個階段。

①誘導期。光解聚合物的性能和普通塑料一樣，抗張強度、韌性、沖擊強度等均保持穩(wěn)定，誘導期的長短與所使用的抗氧化劑和穩(wěn)定劑等助劑量大小、材料厚度、地區(qū)氣候等有關。

②光降解期。在這個階段，聚合物塑料迅速發(fā)生光催化、氧化反應，不斷地脆化、碎化。在光解聚合物脆化時，用紅外光譜儀可測到相當高濃度的羰基混合物，如羧酸和酯等，而且隨著光照時間的延長，羰基的濃度增加很快。

③徹底礦化期。在助氧劑存在下，由于生物因素和非生物因素的共同作用，降解塑料迅速混合到土壤中，在土壤微生物的作用下，被逐步侵蝕，最后徹底轉化為二氧化碳和水。

光解聚合物主要用在包裝材料和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面。作為包裝材料（特別是一次性使用的食品包裝袋、飲料瓶等）使用的塑料制品大多使用光降解塑料，如Ecolyte系列樹脂、Plastigone樹脂等制成的包裝用品，這些包裝用品用過后可在自然環(huán)境中被光降解，故其廢物不會造成環(huán)境污染。

光解聚合物制成的農(nóng)用地膜與非降解塑料地膜作用一樣，具有保溫、保濕，減少土壤中養(yǎng)分流失和控制光照時間，防止雜草生長和蟲害發(fā)生，保持土壤的疏松性等作用。使用光解聚合物地膜還會防止由于使用非降解塑料地膜而對環(huán)境和土壤造成的不良影響，如含羰基結構的PE和PVC、Ecolyte樹脂、Plastigone樹脂等制成的光降解塑料地膜，它們都將最終降解成二氧化碳和水，不會對環(huán)境造成污染。

打破傳統(tǒng)的真空光解水制氫系統(tǒng)，利用非真空系統(tǒng)，常壓下光照即可進行實驗。具備以下技術特點：RTK系列光解水制氫裝置采用最新專利技術，廢除了苛刻的真空實驗條件，極大地簡化了實驗裝置，整個體系占地面積僅為：1000px(L)*875px(W)*750px(H)，解放了實驗空間。

直接測量：利用最新專利技術，直接測量產(chǎn)氫量（體積或質量）或產(chǎn)氫速率。測量精度可達0.05mL，最大產(chǎn)氫速率可達500 mL/Hr。

解放勞動力、提升效率：可連續(xù)無人值守自動化工作30天以上，能夠拓展長多通道（4通道、8通道）光解水制氫裝置，適合同時做多組平行實驗，極大的提升了科研效率。2100433B

傳統(tǒng)的光解水制氫體系因依賴于氣相色譜檢測，實驗必須于真空條件下進行，導致整個裝置體系繁瑣，玻璃儀器要求度高且易破碎，實驗裝置挪動不便，而且不能同時進行平行實驗，極大地降低了實驗的效率及進度?；诖?，簡化實驗條件、多樣化實驗方式成為了研究者研究的重點。

當半導體受到能量相當或高于該禁帶寬度的光輻照時，半導體內的電子受到激發(fā)躍遷到導帶，從而在導帶和價帶分別產(chǎn)生自由電子和電子空穴，水在這種電子-空穴對的作用下發(fā)生電離，生產(chǎn)H₂和O₂。 ，以一種簡便而廉價的方法制備氫氣，對于解決人類的能源危機有著重大的意義 。光解水制氫（非真空）主要是應用于科研工作者對氫能源的制取的探索實驗研究中。