Desarrollo y aplicación de plásticos poliméricos biodegradables, los plásticos biodegradables son un tipo nuevo con la función de degradación de materiales poliméricos, en el proceso de uso, tiene que ver con el mismo tipo de plástico común con la correspondiente salud y desempeño de aplicación relevante, y Después de su función completa, el material puede degradarse rápidamente en las condiciones ambientales naturales, volverse fácil de fragmentarse o triturarse y, con el paso del tiempo, una mayor degradación se convierte eventualmente en productos de oxidación (CO2 y agua) que regresan a la naturaleza.
Desarrollo y aplicación de biodegradables.plásticos poliméricos, los plásticos biodegradables son un tipo nuevo con la función de degradación de materiales poliméricos, en el proceso de uso, tiene que ver con el mismo tipo de plástico común con la correspondiente salud y desempeño de aplicación relevante, y después de su función completa, el material Puede degradarse rápidamente en las condiciones ambientales naturales, volverse fácil de ser fragmentado o triturado, y con el paso del tiempo una mayor degradación se convierte eventualmente en productos de oxidación (CO2 y agua), regresando a la naturaleza.
Debido a la contaminación ambiental causada por los desechos plásticos, así como a la demanda de protección ambiental y las necesidades humanas, es urgente estudiar materiales poliméricos degradables.En un tiempo concreto y bajo determinadas condiciones ambientales, la estructura química de los plásticos biodegradables cambiará.Según los motivos de los cambios en su estructura química, los plásticos biodegradables se pueden dividir en dos categorías: plásticos biodegradables y plásticos fotodegradables.
1. Mecanismo de degradación de los plásticos degradables.
En términos generales, el plástico degradable se refiere a un tipo de plástico que puede descomponerse en pequeñas moléculas mediante la acción de microorganismos en el suelo o la radiación solar. Debe cumplir con los requisitos de uso de los productos y ser fácil de procesar sobre la base de propiedades biodegradables.La naturaleza de la acción de la luz solar sobre los materiales poliméricos es el efecto integral de la luz ultravioleta en la luz solar y el oxígeno en el aire, por lo que también se denomina degradación por fotooxidación.Tomemos la poliolefina como ejemplo para explicar el mecanismo de degradación por fotooxidación.En esencia, la fotooxidación provoca la rotura de cadenas o la reticulación de polímeros, y en este proceso se forman algunos grupos funcionales que contienen oxígeno, como ácidos carboxílicos, peróxidos, cetonas y alcoholes.Los residuos de catalizadores en los polímeros y la iniciación de grupos peróxido y carboxilo introducidos durante el procesamiento son las principales fuentes de degradación.
Bajo la acción de microorganismos (principalmente hongos, bacterias o algas, etc.), los polímeros pueden erosionarse o metabolizarse provocando cambios en su estructura química y disminución de su peso molecular.El mecanismo de acción se puede dividir principalmente en dos situaciones:
(1) acción biofísica.Es decir, después de la erosión de los productos plásticos por microorganismos, el crecimiento de células biológicas, promover la descomposición de polímeros, ionización o protones, esta acción física sobre el polímero causó daño mecánico, el alto peso molecular del polímero en fragmentos de oligómero, para lograr el propósito de la degradación física.
(2) acción bioquímica: acción directa de las enzimas.Esta situación es provocada por la erosión de enzimas secretadas por hongos o bacterias, lo que conduce a la división o desintegración oxidativa de los plásticos, y provoca la división o degradación oxidativa de polímeros insolubles en fragmentos solubles en agua, generando nuevos compuestos de pequeño peso molecular (CH4, CO2 y H2O) hasta la descomposición final.
Generalmente existen dos hipótesis sobre el mecanismo de biodegradación de materiales poliméricos que conducen a la biodegradación.El otro es un corte invasivo desde el final de la cadena.Por lo tanto, las propiedades estructurales de los materiales, como la composición, la estructura de la cadena principal y lateral, el tamaño de los grupos terminales y la presencia o ausencia de resistencia estérica espacial, son los factores clave que afectan su rendimiento de degradación.Entre ellas, las principales propiedades de la cadena tienen un mayor impacto.Si la cadena principal del polímero contiene enlaces que se hidrolizan fácilmente, se biodegradará fácilmente.En segundo lugar, si la columna vertebral es flexible, la tasa de degradación será relativamente rápida, mientras que si la columna vertebral es rígida y ordenada, la tasa de degradación será lenta.
La biodegradabilidad de los materiales poliméricos se reduce mediante ramificación y reticulación.Por ejemplo, la introducción de grupos hidrofóbicos al final de la cadena molecular del ácido poliláctico (PLA) puede reducir la tasa de erosión en la etapa inicial de degradación.Esto se debe a que en el proceso de degradación original, la erosión del PLA depende principalmente de la estructura del extremo de la cadena molecular, y la adición de grupos hidrófobos conduce a una disminución de su tasa de erosión.Además, algunos investigadores han estudiado la estructura química de los polímeros y el peso molecular relativo de los materiales que desempeñan un papel importante en su degradación.
2. Desarrollo de plásticos biodegradables
La dirección del desarrollo de los plásticos biodegradables en el futuro puede ser la siguiente:
(1) se prepararon plásticos biodegradables estudiando el mecanismo de biodegradación de polímeros degradables, y se estudió y desarrolló la copolimerización en bloque de plásticos biodegradables con polímeros ordinarios, polímeros microbianos y polímeros naturales existentes.
(2) buscar microorganismos que puedan producir plásticos poliméricos, explorar nuevos polímeros, analizar su mecanismo de síntesis en detalle, mejorar su productividad a través de métodos existentes y métodos de ingeniería genética, y estudiar métodos eficientes de cultivo de microorganismos.
(3) prestar atención al control de la tasa de degradación, desarrollar promotores y estabilizadores de degradación eficientes para mejorar el rendimiento de la biodegradación de los plásticos degradables, reducir su costo y ampliar la aplicación en el mercado.
(4) investigar y establecer una definición unificada de plásticos degradables, enriquecer y mejorar el método de evaluación de la biodegradación y comprender mejor el mecanismo de degradación.
Hora de publicación: 13-ago-2019