Lebomló polimer műanyagok fejlesztése és alkalmazása

A biológiailag lebomló polimer műanyagok fejlesztése és alkalmazása, a biológiailag lebomló műanyagok egyfajta új típusok, amelyek a polimer anyagok lebomlását szolgálják, a felhasználási folyamat során ugyanazzal a fajta közönséges műanyaggal van kapcsolatban, a megfelelő egészségügyi és megfelelő alkalmazási teljesítménnyel, és Az anyag a teljes funkcióját követően a természetes környezeti körülmények között gyorsan lebomlik, könnyen adható környezeti töredékekké vagy zúzhatóvá válik, és az idő múlásával a további bomlás végül oxidációs termékekké (CO2 és víz) válik, visszakerül a természetbe.

Biológiailag lebomló fejlesztése és alkalmazásapolimer műanyagok, a biológiailag lebomló műanyagok egyfajta új típus, amelynek funkciója a polimer anyagok lebontása, a használati folyamat során ugyanilyen típusú közönséges műanyaghoz kapcsolódik a megfelelő egészségügyi és megfelelő alkalmazási teljesítménnyel, és teljes funkciója után az anyag A természeti környezetben gyorsan lebomlanak a körülmények könnyen adható környezeti töredékekké vagy zúzhatóvá válnak, és az idő múlásával a további bomlás végül oxidációs termékekké (CO2 és víz) kerül vissza a természetbe.

A műanyaghulladék okozta környezetszennyezés, valamint a környezetvédelem és az emberi igények alapján sürgető a lebomló polimer anyagok vizsgálata.Egy adott időpontban és bizonyos környezeti feltételek mellett a biológiailag lebomló műanyagok kémiai szerkezete megváltozik.A biológiailag lebomló műanyagok a kémiai szerkezetében bekövetkezett változások okai szerint két kategóriába sorolhatók: biológiailag lebomló műanyagok és fényben lebomló műanyagok.

1. A lebomló műanyagok lebomlási mechanizmusa

Általánosságban elmondható, hogy a lebomló műanyag olyan műanyagot jelent, amely a talajban vagy a napsugárzásban mikroorganizmusok hatására kis molekulákra bomlik. Meg kell felelnie a termékek felhasználási követelményeinek és könnyen feldolgozhatónak kell lennie az alapok alapján. biológiailag lebomló tulajdonságok.A napfény polimer anyagokra gyakorolt ​​hatásának természete a napfényben az ultraibolya fény és a levegő oxigénjének átfogó hatása, ezért fotooxidációs degradációnak is nevezik.Vegyük a poliolefint példaként a fotooxidációs lebomlás mechanizmusának magyarázatára.Lényegében a fotooxidáció a polimerek láncszakadását vagy térhálósodását okozza, és ebben a folyamatban néhány oxigéntartalmú funkciós csoport, például karbonsavak, peroxidok, ketonok és alkoholok keletkeznek.A lebomlás fő forrásai a polimerekben lévő katalizátormaradékok, valamint a feldolgozás során bevitt peroxid- és karboxilcsoportok iniciálása.

Mikroorganizmusok (főleg gombák, baktériumok vagy algák stb.) hatására a polimerek erodálódhatnak vagy metabolizálódhatnak, ami kémiai szerkezetük megváltozását és molekulatömegük csökkenését idézheti elő.A hatásmechanizmus alapvetően két helyzetre osztható:

(1) biofizikai hatás.Azaz a műanyag termékek mikroorganizmusok általi eróziója, a biológiai sejtek növekedése, a polimerek bomlásának, az ionizációnak vagy a protonnak a elősegítése után ez a fizikai hatás a polimeren mechanikai károsodást okozott, a polimer nagy molekulatömege oligomer fragmentumokká alakult, így elérni a fizikai leépülés célját.

(2) biokémiai hatás – az enzimek közvetlen hatása.Ezt a helyzetet a gombák vagy baktériumok által kiválasztott enzimek eróziója okozza, ami a műanyagok felhasadásához vagy oxidatív széteséséhez vezet, és az oldhatatlan polimerek felhasadását vagy oxidatív lebomlását okozza vízben oldható darabokra, új kis molekulájú vegyületeket (CH4, CO2 és H2O) a végső bomlásig.

Általában két hipotézis létezik a polimer anyagok biológiai lebomlásához vezető mechanizmusról.A másik egy invazív vágás a lánc végéről.Ezért az anyagok szerkezeti tulajdonságai, mint például az összetétel, a fő- és oldallánc szerkezete, a végcsoportok mérete, valamint a térbeli térbeli ellenállás megléte vagy hiánya a lebomlási teljesítményüket befolyásoló kulcstényezők.Közülük a fő lánctulajdonságok nagyobb hatást gyakorolnak.Ha a polimer főlánca könnyen hidrolizálható kötéseket tartalmaz, akkor könnyen biológiailag lebomlik.Másodszor, ha a gerinc rugalmas, a lebomlási sebesség viszonylag gyors lesz, míg ha a gerinc merev és rendezett, akkor a lebomlási sebesség lassú lesz.

A polimer anyagok biológiai lebonthatóságát elágazás és térhálósítás csökkenti.Például a hidrofób csoportok bejuttatása a politejsav (PLA) molekulaláncának végére csökkentheti az erózió sebességét a lebomlás kezdeti szakaszában.Ennek az az oka, hogy az eredeti lebomlási folyamatban a PLA eróziója elsősorban a molekula láncvégének szerkezetétől függ, és a hidrofób csoportok hozzáadása az eróziós sebesség csökkenéséhez vezet.Emellett egyes kutatók a polimerek kémiai szerkezetét és a lebomlásukban fontos szerepet játszó anyagok relatív molekulatömegét is tanulmányozták.

2. Biológiailag lebomló műanyagok fejlesztése

A biológiailag lebomló műanyagok fejlesztési iránya a jövőben a következő lehet:

(1) A biológiailag lebomló műanyagokat a lebomló polimerek biológiai lebomlási mechanizmusának tanulmányozásával állítottam elő, valamint tanulmányozták és fejlesztették a biológiailag lebomló műanyagok blokk-kopolimerizációját meglévő közönséges polimerekkel, mikrobiális polimerekkel és természetes polimerekkel.

(2) polimer műanyagok előállítására képes mikroorganizmusok felkutatása, új polimerek feltárása, szintézismechanizmusuk részletes elemzése, termelékenységük javítása meglévő módszerekkel és géntechnológiai módszerekkel, valamint a mikroorganizmusok tenyésztésének hatékony módszereinek tanulmányozása.

(3) fordítson figyelmet a lebomlási sebesség szabályozására, fejlesszen ki hatékony lebomlást elősegítő anyagokat és stabilizátorokat a lebomló műanyagok biológiai lebomlási teljesítményének javítása, költségeik csökkentése és a piaci alkalmazás kiterjesztése érdekében.

(4) a lebomló műanyagok kutatása és egységes meghatározása, a biológiai lebomlás értékelési módszerének gazdagítása és javítása, valamint a lebomlási mechanizmus további megértése.