Razvoj i primjena biorazgradive polimerne plastike, biorazgradiva plastika je vrsta nove vrste s funkcijom razgradnje polimernih materijala, u procesu uporabe, to ima veze s istom vrstom uobičajene plastike s odgovarajućim zdravstvenim i relevantnim performansama primjene, i nakon svoje potpune funkcije, materijal se može brzo razgraditi u uvjetima prirodnog okoliša, lako se daju fragmenti okoliša ili drobe, a s vremenom se daljnja razgradnja konačno produkti oksidacije (CO2 i voda) vraćaju u prirodu.
Razvoj i primjena biorazgradivihpolimerne plastike, biorazgradiva plastika je vrsta nove vrste s funkcijom razgradnje polimernih materijala, u procesu uporabe, to ima veze s istom vrstom uobičajene plastike s odgovarajućim zdravstvenim i relevantnim performansama primjene, a nakon svoje potpune funkcije, materijal mogu se brzo razgraditi u uvjetima prirodnog okoliša, lako se daju fragmenti okoliša ili se drobe, a s vremenom daljnja razgradnja postaju konačno produkti oksidacije (CO2 i voda), vraćaju se u prirodu.
S obzirom na zagađenje okoliša plastičnim otpadom, kao i zahtjeve zaštite okoliša i ljudske potrebe, hitno je potrebno proučavati razgradive polimerne materijale.U određenom vremenu i pod određenim uvjetima okoliša, kemijska struktura biorazgradive plastike će se promijeniti.Prema razlozima promjena u svojoj kemijskoj strukturi, biorazgradiva plastika može se podijeliti u dvije kategorije: biorazgradiva plastika i fotorazgradiva plastika.
1. Mehanizam razgradnje razgradive plastike
Općenito govoreći, razgradiva plastika odnosi se na vrstu plastike koja se može razgraditi na male molekule djelovanjem mikroorganizama u tlu ili sunčevim zračenjem. Mora ispunjavati zahtjeve upotrebe proizvoda i lako se prerađivati na temelju biorazgradiva svojstva.Priroda djelovanja sunčeve svjetlosti na polimerne materijale je sveobuhvatni učinak ultraljubičastog svjetla u sunčevoj svjetlosti i kisika u zraku, pa se naziva i fotooksidacijska degradacija.Uzmimo poliolefin kao primjer da objasnimo mehanizam fotooksidacijske degradacije.U biti, fotooksidacija uzrokuje prekid lanca ili umrežavanje polimera, au tom procesu nastaju neke funkcionalne skupine koje sadrže kisik, kao što su karboksilne kiseline, peroksidi, ketoni i alkoholi.Ostaci katalizatora u polimerima i iniciranje peroksidnih i karboksilnih skupina unesenih tijekom obrade glavni su izvori razgradnje.
Pod djelovanjem mikroorganizama (uglavnom gljivica, bakterija ili algi, itd.), polimeri se mogu erodirati ili metabolizirati uzrokujući promjene u njihovoj kemijskoj strukturi i smanjenje molekularne težine.Mehanizam djelovanja može se uglavnom podijeliti u dvije situacije:
(1) biofizičko djelovanje.To jest, nakon erozije plastičnih proizvoda od strane mikroorganizama, rasta bioloških stanica, promicanja razgradnje polimera, ionizacije ili protona, ovo fizičko djelovanje na polimer uzrokovalo je mehaničko oštećenje, veliku molekularnu težinu polimera u oligomerne fragmente, tako da postići svrhu fizičke degradacije.
(2) biokemijsko djelovanje — izravno djelovanje enzima.Ova situacija je uzrokovana erozijom enzima koje izlučuju gljivice ili bakterije, što dovodi do cijepanja ili oksidativne dezintegracije plastike, te uzrokuje cijepanje ili oksidativnu degradaciju netopljivih polimera u fragmente topive u vodi, generirajući nove male molekularne spojeve (CH4, CO2 i H2O) do konačne razgradnje.
Općenito postoje dvije hipoteze o mehanizmu biorazgradnje polimernih materijala koji dovode do biorazgradnje.Drugi je invazivni rez s kraja lanca.Stoga su strukturna svojstva materijala, kao što su sastav, struktura glavnog i bočnog lanca, veličina krajnjih skupina i prisutnost ili odsutnost prostornog steričkog otpora, ključni čimbenici koji utječu na njihovu učinkovitost razgradnje.Među njima, svojstva glavnog lanca imaju veći utjecaj.Ako glavni lanac polimera sadrži veze koje se lako hidroliziraju, lako će se biorazgraditi.Drugo, ako je okosnica fleksibilna, stopa degradacije će biti relativno brza, dok ako je okosnica kruta i uredna, stopa degradacije će biti spora.
Biorazgradivost polimernih materijala smanjuje se grananjem i umrežavanjem.Na primjer, uvođenje hidrofobnih skupina na kraj molekularnog lanca polilaktične kiseline (PLA) može smanjiti stopu erozije u početnoj fazi razgradnje.To je zato što u izvornom procesu razgradnje PLA erozija uglavnom ovisi o strukturi kraja molekularnog lanca, a dodavanje hidrofobnih skupina dovodi do smanjenja stope erozije.Osim toga, neki su istraživači proučavali kemijsku strukturu polimera i relativnu molekularnu težinu materijala koji igraju važnu ulogu u njihovoj razgradnji.
2. Razvoj biorazgradive plastike
Smjer razvoja biorazgradive plastike u budućnosti može biti sljedeći:
(1) biorazgradljiva plastika pripremljena je proučavanjem mehanizma biorazgradnje razgradivih polimera, te je proučavana i razvijena blok kopolimerizacija biorazgradive plastike s postojećim običnim polimerima, mikrobnim polimerima i prirodnim polimerima.
(2) tražiti mikroorganizme koji mogu proizvoditi polimernu plastiku, istraživati nove polimere, detaljno analizirati mehanizam njihove sinteze, poboljšati njihovu produktivnost postojećim metodama i metodama genetskog inženjeringa te proučavati učinkovite metode uzgoja mikroorganizama.
(3) obratiti pozornost na kontrolu stope razgradnje, razviti učinkovite promotore i stabilizatore razgradnje kako bi se poboljšala učinkovitost biorazgradnje razgradive plastike, smanjio njezin trošak i proširila tržišna primjena.
(4) istražiti i uspostaviti jedinstvenu definiciju razgradive plastike, obogatiti i poboljšati metodu procjene biorazgradnje i dalje razumjeti mehanizam razgradnje.
Vrijeme objave: 13. kolovoza 2019