Utveckling och applicering av biologiskt nedbrytbar polymerplast, biologiskt nedbrytbar plast är en slags ny typ med funktionen av nedbrytning av polymermaterial, i användningsprocessen har det att göra med samma typ av vanlig plast med motsvarande hälsa och relevant applikationsprestanda, och efter sin fullständiga funktion, kan materialet snabbt brytas ned i den naturliga miljön förhållanden blir lätt att ges miljöfragment eller krossas, och med tiden ytterligare nedbrytning blir så småningom oxidationsprodukter (CO2 och vatten), återvänder till naturen.
Utveckling och tillämpning av biologiskt nedbrytbartpolymerplast, biologiskt nedbrytbar plast är en slags ny typ med funktionen av nedbrytning av polymermaterial, i användningsprocess, det har att göra med samma typ av vanlig plast med motsvarande hälsa och relevant applikationsprestanda, och efter dess fullständiga funktion, materialet kan snabbt brytas ned i den naturliga miljön förhållanden blir lätta att ges miljöfragment eller krossas, och med tiden blir ytterligare nedbrytning så småningom oxidationsprodukter (CO2 och vatten), återvänder till naturen.
Baserat på miljöföroreningarna som orsakas av plastavfall, såväl som kravet på miljöskydd och mänskliga behov, är det angeläget att studera nedbrytbara polymermaterial.Under en viss tid och under vissa miljöförhållanden kommer den kemiska strukturen hos biologiskt nedbrytbar plast att förändras.Beroende på orsakerna till förändringarna i dess kemiska struktur kan biologiskt nedbrytbar plast delas in i två kategorier: biologiskt nedbrytbar plast och fotonedbrytbar plast.
1. Nedbrytningsmekanism av nedbrytbar plast
Generellt sett avser nedbrytbar plast en sorts plast som kan brytas ned till små molekyler genom inverkan av mikroorganismer i mark eller solstrålning. Den måste uppfylla kraven för användning av produkter och lätt att bearbeta utifrån basen biologiskt nedbrytbara egenskaper.Naturen av solljusets verkan på polymermaterial är den omfattande effekten av ultraviolett ljus i solljus och syre i luft, så det kallas också fotooxidationsnedbrytning.Ta polyolefin som ett exempel för att förklara mekanismen för fotooxidationsnedbrytning.I huvudsak orsakar fotooxidation kedjebrytning eller tvärbindning av polymerer, och vissa syrehaltiga funktionella grupper, såsom karboxylsyror, peroxider, ketoner och alkoholer, bildas i denna process.Katalysatorrester i polymerer och initiering av peroxid- och karboxylgrupper som introduceras under bearbetning är de huvudsakliga källorna till nedbrytning.
Under inverkan av mikroorganismer (främst svampar, bakterier eller alger, etc.), kan polymerer eroderas eller metaboliseras för att orsaka förändringar i deras kemiska struktur och minska molekylvikten.Verkningsmekanismen kan huvudsakligen delas in i två situationer:
(1) biofysisk verkan.Det vill säga, efter erosion av plastprodukter av mikroorganismer, biologisk celltillväxt, främja sönderdelning av polymerer, jonisering eller proton, orsakade denna fysiska verkan på polymeren mekanisk skada, polymerens höga molekylvikt till oligomerfragment, för att uppnå syftet med fysisk nedbrytning.
(2) biokemisk verkan — direkt verkan av enzymer.Denna situation orsakas av erosion av enzymer som utsöndras av svampar eller bakterier, vilket leder till spjälkning eller oxidativ sönderdelning av plast, och orsakar spjälkning eller oxidativ nedbrytning av olösliga polymerer till vattenlösliga fragment, vilket skapar nya små molekylära föreningar (CH4, CO2 och H2O) tills den slutliga sönderdelningen.
Det finns generellt två hypoteser om mekanismen för biologisk nedbrytning av polymermaterial som leder till biologisk nedbrytning.Den andra är ett invasivt snitt från änden av kedjan.Därför är materialens strukturella egenskaper, såsom sammansättning, huvud- och sidokedjestruktur, storlek på ändgrupper och närvaro eller frånvaro av rumslig sterisk resistans, nyckelfaktorerna som påverkar deras nedbrytningsprestanda.Bland dem har huvudkedjans egenskaper en större inverkan.Om polymerens huvudkedja innehåller bindningar som lätt hydrolyseras kommer den lätt att brytas ned biologiskt.För det andra, om ryggraden är flexibel, kommer nedbrytningshastigheten att vara relativt snabb, medan om ryggraden är stel och ordnad, kommer nedbrytningshastigheten att vara långsam.
Den biologiska nedbrytbarheten av polymermaterial reduceras genom förgrening och tvärbindning.Till exempel kan införandet av hydrofoba grupper i slutet av polymjölksyra (PLA) molekylkedjan minska erosionshastigheten vid det initiala nedbrytningsskedet.Detta beror på att i den ursprungliga nedbrytningsprocessen beror PLA:s erosion huvudsakligen på strukturen hos molekylkedjeänden, och tillsatsen av hydrofoba grupper leder till att dess erosionshastighet minskar.Dessutom har vissa forskare studerat polymerernas kemiska struktur och den relativa molekylvikten hos material som spelar en viktig roll i deras nedbrytning.
2. Utveckling av biologiskt nedbrytbar plast
Utvecklingsriktningen för biologiskt nedbrytbar plast i framtiden kan vara följande:
(1) biologiskt nedbrytbara plaster framställdes genom att studera den biologiska nedbrytningsmekanismen för nedbrytbara polymerer, och blocksampolymerisationen av biologiskt nedbrytbar plast med befintliga vanliga polymerer, mikrobiella polymerer och naturliga polymerer studerades och utvecklades.
(2) att söka efter mikroorganismer som kan producera polymerplast, utforska nya polymerer, analysera deras syntesmekanism i detalj, förbättra deras produktivitet genom befintliga metoder och genteknikmetoder och studera effektiva metoder för att odla mikroorganismer.
(3) uppmärksamma kontrollen av nedbrytningshastigheten, utveckla effektiva nedbrytningsfrämjare och stabilisatorer för att förbättra den biologiska nedbrytningsprestandan för nedbrytbar plast, minska deras kostnader och utöka marknadsapplikationen.
(4) forskning och upprätta en enhetlig definition av nedbrytbar plast, berika och förbättra utvärderingsmetoden för biologisk nedbrytning och ytterligare förstå nedbrytningsmekanismen.
Posttid: 2019-aug-13