Razvoj i primjena biorazgradive polimerne plastike, biorazgradiva plastika je vrsta novog tipa sa funkcijom razgradnje polimernih materijala, u procesu upotrebe, ima veze s istom vrstom obične plastike s odgovarajućim zdravstvenim i relevantnim performansama primjene, i nakon svoje potpune funkcije, materijal se može brzo degradirati u prirodnom okruženju. Uvjeti se lako mogu dati fragmentima okoline ili drobiti, a s vremenom daljnja degradacija postaju na kraju produkti oksidacije (CO2 i voda), vraćaju se u prirodu.
Razvoj i primjena biorazgradivihpolimerne plastike, biorazgradiva plastika je vrsta novog tipa sa funkcijom razgradnje polimernih materijala, u procesu upotrebe, ima veze sa istom vrstom obične plastike sa odgovarajućim zdravstvenim i relevantnim performansama aplikacije, a nakon svoje potpune funkcije, materijal može se brzo razgraditi u prirodnom okruženju, uslovi postaju lako da se daju u delove sredine ili smrvljeni, a tokom vremena dalja degradacija postaju na kraju produkti oksidacije (CO2 i voda), vraćaju se u prirodu.
Na osnovu zagađenja životne sredine plastičnim otpadom, kao i zahteva zaštite životne sredine i ljudskih potreba, neophodno je hitno proučavanje razgradivih polimernih materijala.U određenom vremenu i pod određenim uvjetima okoliša, kemijska struktura biorazgradive plastike će se promijeniti.Prema razlozima promjena u svojoj kemijskoj strukturi, biorazgradiva plastika se može podijeliti u dvije kategorije: biorazgradiva plastika i fotorazgradiva plastika.
1. Mehanizam razgradnje razgradive plastike
Uopšteno govoreći, razgradiva plastika se odnosi 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 obrađivati na bazi biorazgradivih svojstava.Priroda djelovanja sunčeve svjetlosti na polimerne materijale je sveobuhvatan učinak ultraljubičastog svjetla u sunčevoj svjetlosti i kisika u zraku, pa se naziva i fotooksidacijska degradacija.Uzmite poliolefin kao primjer da objasnite mehanizam fotooksidacijske degradacije.U suštini, fotooksidacija uzrokuje kidanje lanca ili umrežavanje polimera, a u tom procesu nastaju neke funkcionalne grupe koje sadrže kisik, kao što su karboksilne kiseline, peroksidi, ketoni i alkoholi.Ostaci katalizatora u polimerima i iniciranje peroksidnih i karboksilnih grupa unesenih tokom obrade su glavni izvori degradacije.
Pod djelovanjem mikroorganizama (uglavnom gljivica, bakterija ili algi, itd.), polimeri se mogu erodirati ili metabolizirati da izazovu promjene u njihovoj kemijskoj strukturi i smanjenje molekularne težine.Mehanizam djelovanja se uglavnom može podijeliti u dvije situacije:
(1) biofizičko djelovanje.Odnosno, nakon erozije plastičnih proizvoda mikroorganizmima, rast bioloških ćelija, pospješuje razgradnju polimera, ionizaciju ili proton, ovo fizičko djelovanje na polimer je izazvalo mehanička oštećenja, visoka molekularna težina polimera u fragmente oligomera, tako da se postići svrhu fizičke degradacije.
(2) biohemijsko djelovanje — direktno djelovanje enzima.Ova situacija je uzrokovana erozijom enzima koje luče gljive ili bakterije, što dovodi do cijepanja ili oksidativne dezintegracije plastike, te uzrokuje cijepanje ili oksidativnu degradaciju netopivih polimera u fragmente topljive u vodi, stvarajući nova mala molekularna jedinjenja (CH4, CO2 i H2O) do konačnog raspadanja.
Generalno, postoje dvije hipoteze o mehanizmu biorazgradnje polimernih materijala koji dovode do biorazgradnje.Drugi je invazivni rez sa kraja lanca.Stoga su strukturna svojstva materijala, kao što su sastav, struktura glavnog i bočnog lanca, veličina krajnjih grupa i prisustvo ili odsustvo prostornog steričkog otpora, ključni faktori koji utiču na njihovu degradaciju.Među njima, svojstva glavnog lanca imaju veći uticaj.Ako glavni lanac polimera sadrži veze koje se lako hidroliziraju, lako će se biorazgraditi.Drugo, ako je kičma fleksibilna, stopa degradacije će biti relativno brza, dok ako je kičma kruta i uredna, stopa degradacije će biti spora.
Biorazgradivost polimernih materijala se smanjuje grananjem i umrežavanjem.Na primjer, uvođenje hidrofobnih grupa na kraju molekulskog lanca polimliječne kiseline (PLA) može smanjiti brzinu erozije u početnoj fazi razgradnje.To je zato što u prvobitnom procesu degradacije, PLA erozija uglavnom ovisi o strukturi kraja molekularnog lanca, a dodavanje hidrofobnih grupa dovodi do smanjenja brzine njegove erozije.Pored toga, neki istraživači su proučavali hemijsku strukturu polimera i relativnu molekulsku težinu materijala koji igraju važnu ulogu u njihovoj degradaciji.
2. Razvoj biorazgradive plastike
Pravac razvoja biorazgradive plastike u budućnosti može biti sljedeći:
(1) biorazgradiva plastika je pripremljena proučavanjem mehanizma biorazgradnje razgradivih polimera, a proučavana je i razvijena blok kopolimerizacija biorazgradivih plastika sa postojećim običnim polimerima, mikrobnim polimerima i prirodnim polimerima.
(2) tražiti mikroorganizme koji mogu proizvesti polimernu plastiku, istraživati nove polimere, detaljno analizirati njihov mehanizam sinteze, poboljšati njihovu produktivnost kroz postojeće metode i metode genetskog inženjeringa i proučavati efikasne metode uzgoja mikroorganizama.
(3) obratiti pažnju na kontrolu brzine razgradnje, razviti efikasne promotore i stabilizatore razgradnje kako bi poboljšali performanse biorazgradnje razgradive plastike, smanjili njihovu cijenu i proširili primjenu na tržištu.
(4) istražiti i uspostaviti jedinstvenu definiciju razgradive plastike, obogatiti i poboljšati metod evaluacije biorazgradnje i dalje razumjeti mehanizam razgradnje.
Vrijeme objave: 13.08.2019