Разработка и применение биоразлагаемых полимерных пластиков, биоразлагаемые пластики - это своего рода новый тип с функцией разложения полимерных материалов, в процессе использования они имеют дело с тем же видом обычного пластика с соответствующими характеристиками для здоровья и соответствующими эксплуатационными характеристиками, и после завершения своего функционирования материал может быстро разлагаться в условиях естественной среды, легко отдаваться фрагментам окружающей среды или дробиться, а с течением времени происходит дальнейшая деградация, в конечном итоге продукты окисления (CO2 и вода) возвращаются в природу.
Разработка и применение биоразлагаемыхполимерные пластики, биоразлагаемый пластик - это своего рода новый тип с функцией разложения полимерных материалов, в процессе использования он имеет дело с тем же видом обычного пластика с соответствующими характеристиками для здоровья и соответствующего применения, и после его полной функции материал могут быстро разлагаться в условиях естественной среды, легко отдаются фрагментам окружающей среды или измельчаются, а с течением времени происходит дальнейшее разложение, и в конечном итоге продукты окисления (CO2 и вода) возвращаются в природу.
Учитывая загрязнение окружающей среды пластиковыми отходами, а также требования защиты окружающей среды и потребности человека, необходимо срочно изучить разлагаемые полимерные материалы.В определенное время и при определенных условиях окружающей среды химическая структура биоразлагаемых пластиков будет меняться.По причинам изменения химической структуры биоразлагаемые пластики можно разделить на две категории: биоразлагаемые пластики и фоторазлагаемые пластики.
1. Механизм разложения разлагаемых пластиков
Вообще говоря, разлагаемый пластик относится к виду пластика, который может разлагаться на мелкие молекулы под действием микроорганизмов в почве или солнечной радиации. Он должен соответствовать требованиям использования продуктов и легко поддаваться обработке на основе биоразлагаемые свойства.Характер действия солнечного света на полимерные материалы заключается в комплексном воздействии ультрафиолета солнечного света и кислорода воздуха, поэтому его еще называют фотоокислительной деструкцией.Возьмем полиолефин в качестве примера, чтобы объяснить механизм фотоокислительной деградации.По сути, фотоокисление вызывает разрыв цепи или сшивание полимеров, при этом образуются некоторые кислородсодержащие функциональные группы, такие как карбоновые кислоты, пероксиды, кетоны и спирты.Остатки катализатора в полимерах и инициирование пероксидных и карбоксильных групп, введенных в процессе переработки, являются основными источниками деградации.
Под действием микроорганизмов (главным образом грибов, бактерий или водорослей и т. д.) полимеры могут разрушаться или метаболизироваться, вызывая изменения их химической структуры и уменьшение молекулярной массы.Механизм действия можно в основном разделить на две ситуации:
(1) биофизическое действие.То есть, после эрозии пластиковых изделий микроорганизмами, роста биологических клеток, способствующих разложению полимеров, ионизации или протонов, это физическое воздействие на полимер вызывает механическое повреждение, высокую молекулярную массу полимера на фрагменты олигомера, чтобы достичь цели физической деградации.
(2) биохимическое действие — прямое действие ферментов.Такая ситуация вызвана эрозией ферментов, выделяемых грибами или бактериями, что приводит к расщеплению или окислительному распаду пластмасс, а также вызывает расщепление или окислительную деградацию нерастворимых полимеров на водорастворимые фрагменты, образуя новые низкомолекулярные соединения (СН4, CO2 и H2O) до окончательного разложения.
Обычно существуют две гипотезы о механизме биодеградации полимерных материалов, приводящих к биодеградации.Другой — инвазивный разрез с конца цепи.Таким образом, структурные свойства материалов, такие как состав, структура основной и боковой цепи, размер концевых групп, а также наличие или отсутствие пространственного стерического сопротивления, являются ключевыми факторами, влияющими на их характеристики деградации.Среди них свойства основной цепи оказывают большее влияние.Если основная цепь полимера содержит связи, которые легко гидролизуются, он будет легко биоразлагаться.Во-вторых, если основа гибкая, скорость деградации будет относительно высокой, тогда как если основа жесткая и упорядоченная, скорость деградации будет медленной.
Биоразлагаемость полимерных материалов снижается за счет разветвления и сшивания.Например, введение гидрофобных групп в конце молекулярной цепи полимолочной кислоты (ПЛА) может снизить скорость эрозии на начальной стадии деградации.Это связано с тем, что в исходном процессе разложения эрозия PLA в основном зависит от структуры конца молекулярной цепи, а добавление гидрофобных групп приводит к снижению скорости его эрозии.Кроме того, некоторые исследователи изучали химическую структуру полимеров и относительную молекулярную массу материалов, которые играют важную роль в их деградации.
2. Разработка биоразлагаемых пластиков
Направление развития биоразлагаемых пластиков в будущем может быть следующим:
(1) биоразлагаемые пластики были получены путем изучения механизма биоразложения разлагаемых полимеров, а также изучена и разработана блок-сополимеризация биоразлагаемых пластиков с существующими обычными полимерами, микробными полимерами и природными полимерами.
(2) поиск микроорганизмов, способных производить полимерные пластмассы, изучение новых полимеров, детальный анализ механизма их синтеза, повышение их продуктивности за счет существующих методов и методов генной инженерии, изучение эффективных методов культивирования микроорганизмов.
(3) обратить внимание на контроль скорости разложения, разработать эффективные усилители разложения и стабилизаторы для улучшения характеристик биоразложения разлагаемых пластиков, снижения их стоимости и расширения применения на рынке.
(4) исследовать и разработать единое определение разлагаемых пластиков, обогатить и улучшить метод оценки биоразложения, а также глубже понять механизм разложения.
Время публикации: 13 августа 2019 г.