Biolagunevate polümeerplastide väljatöötamine ja kasutamine, biolagunev plast on omamoodi uut tüüpi polümeermaterjalide lagunemise funktsioon, kasutusprotsessis on see seotud sama tüüpi tavalise plastiga, millel on vastav tervislik seisund ja asjakohane kasutusomadus, ja Pärast täielikku toimimist võib looduskeskkonna tingimustes kiiresti lagunev materjal muutuda kergesti keskkonna killustikuks või purustamiseks ning aja möödudes muutub edasine lagunemine lõpuks oksüdatsiooniproduktideks (CO2 ja vesi), mis naasevad loodusesse.
Biolaguneva väljatöötamine ja rakendaminepolümeerplastid, biolagunev plast on omamoodi uut tüüpi polümeermaterjalide lagundamise funktsiooniga, kasutusprotsessis on see seotud sama tüüpi tavalise plastiga, millel on vastav tervislik ja asjakohane kasutusomadus, ning pärast selle täielikku toimimist on materjal võivad looduskeskkonnas kiiresti lagunevad tingimused muutuda kergesti keskkonda eralduvateks või purustatavateks ning aja möödudes muutuvad edasisest lagunemisest lõpuks oksüdatsiooniproduktid (CO2 ja vesi), mis naasevad loodusesse.
Lähtudes plastjäätmetest põhjustatud keskkonnareostusest, keskkonnakaitse nõudmisest ja inimeste vajadustest, on kiireloomuline uurida lagunevaid polümeermaterjale.Teatud aja jooksul ja teatud keskkonnatingimustes muutub biolagunevate plastide keemiline struktuur.Vastavalt keemilise struktuuri muutuste põhjustele võib biolagunevad plastid jagada kahte kategooriasse: biolagunevad plastid ja fotolagunevad plastid.
1. Lagunevate plastide lagunemismehhanism
Üldiselt tähendab lagunev plast plastiliiki, mis võib pinnases või päikesekiirguses mikroorganismide toimel laguneda väikesteks molekulideks. See peab vastama toodete kasutamise nõuetele ja kergesti töödeldav. biolagunevad omadused.Päikesevalguse toime polümeermaterjalidele seisneb ultraviolettkiirguse päikesevalguses ja õhus olevas hapnikus laiaulatuslikus mõjus, mistõttu seda nimetatakse ka fotooksüdatsiooni lagunemiseks.Fotooksüdatsiooni lagunemise mehhanismi selgitamiseks võtke näiteks polüolefiin.Sisuliselt põhjustab fotooksüdatsioon ahela katkemist või polümeeride ristsidumist ning selle käigus tekivad mõned hapnikku sisaldavad funktsionaalrühmad, nagu karboksüülhapped, peroksiidid, ketoonid ja alkoholid.Katalüsaatorijäägid polümeerides ning töötlemise käigus sisestatud peroksiid- ja karboksüülrühmade initsiatsioon on peamised lagunemise allikad.
Mikroorganismide (peamiselt seened, bakterid või vetikad jne) toimel võivad polümeerid erodeerida või metaboliseeruda, põhjustades muutusi nende keemilises struktuuris ja molekulmassi vähenemist.Toimemehhanismi võib peamiselt jagada kaheks olukorraks:
(1) biofüüsikaline toime.See tähendab, et pärast plasttoodete erosiooni mikroorganismide poolt, bioloogiliste rakkude kasvu, polümeeride lagunemise, ionisatsiooni või prootoni soodustamist põhjustas see füüsikaline toime polümeerile mehaanilise kahjustuse, polümeeri suure molekulmassi oligomeeri fragmentideks, nii et saavutada füüsilise lagunemise eesmärk.
(2) biokeemiline toime — ensüümide otsene toime.Selle olukorra põhjustab seente või bakterite eritatavate ensüümide erosioon, mis viib plastide lõhenemiseni või oksüdatiivse lagunemiseni ning põhjustab lahustumatute polümeeride lõhenemist või oksüdatiivset lagunemist vees lahustuvateks fragmentideks, tekitades uusi väikese molekulaarseid ühendeid (CH4, CO2 ja H2O) kuni lõpliku lagunemiseni.
Üldiselt on kaks hüpoteesi polümeermaterjalide biolagunemise mehhanismi kohta, mis põhjustavad biolagunemist.Teine on invasiivne lõige keti otsast.Seetõttu on materjalide struktuursed omadused, nagu koostis, põhi- ja külgahela struktuur, lõpprühmade suurus ning ruumilise steerilise takistuse olemasolu või puudumine, peamised tegurid, mis mõjutavad nende lagunemist.Nende hulgas on suuremat mõju avaldanud peamised keti omadused.Kui polümeeri põhiahel sisaldab kergesti hüdrolüüsitavaid sidemeid, on see kergesti biolagunev.Teiseks, kui selgroog on paindlik, on lagunemiskiirus suhteliselt kiire, samas kui selgroog on jäik ja korras, on lagunemiskiirus aeglane.
Polümeermaterjalide biolagunevust vähendavad hargnemised ja ristsidumine.Näiteks võib hüdrofoobsete rühmade lisamine polüpiimhappe (PLA) molekulaarse ahela lõppu vähendada erosioonikiirust lagunemise algfaasis.Selle põhjuseks on asjaolu, et algses lagunemisprotsessis sõltub PLA erosioon peamiselt molekulaarse ahela otsa struktuurist ja hüdrofoobsete rühmade lisamine viib selle erosioonikiiruse vähenemiseni.Lisaks on mõned teadlased uurinud polümeeride keemilist struktuuri ja nende lagunemisel olulist rolli mängivate materjalide suhtelist molekulmassi.
2. Biolagunevate plastide arendamine
Biolagunevate plastide arengusuund tulevikus võib olla järgmine:
(1) biolagunevate plastide valmistamisel uuriti lagunevate polümeeride biolagunemismehhanismi ning uuriti ja arendati biolagunevate plastide plokk-kopolümerisatsiooni olemasolevate tavaliste polümeeride, mikroobsete polümeeride ja looduslike polümeeridega.
(2) otsida mikroorganisme, mis suudavad toota polümeerplasti, uurida uusi polümeere, analüüsida üksikasjalikult nende sünteesimehhanisme, parandada nende tootlikkust olemasolevate meetodite ja geenitehnoloogia meetodite abil ning uurida tõhusaid mikroorganismide kultiveerimise meetodeid.
(3) pöörama tähelepanu lagunemiskiiruse kontrollile, töötama välja tõhusad lagunemist soodustavad ained ja stabilisaatorid, et parandada lagunevate plastide biolagunemist, vähendada nende kulusid ja laiendada turu rakendust.
(4) uurida ja kehtestada lagunevate plastide ühtne määratlus, rikastada ja täiustada biolagunemise hindamismeetodit ning mõista veelgi lagunemismehhanismi.
Postitusaeg: 13. august 2019