Biohajoavien polymeerimuovien kehittäminen ja käyttö, biohajoavat muovit ovat eräänlainen uudenlainen tyyppi, jonka tehtävänä on hajottaa polymeerimateriaaleja, käyttöprosessissa se liittyy samanlaiseen yleiseen muoviin, jolla on vastaava terveys- ja asiaankuuluva käyttöteho, ja Täydellisen toimintansa jälkeen materiaali voi nopeasti hajota luonnonympäristön olosuhteissa, ja siitä tulee helposti ympäristön paloja tai murskattua, ja ajan kuluessa edelleen hajoamisesta tulee lopulta hapettumistuotteita (CO2 ja vesi), jotka palaavat luontoon.
Biohajoavien aineiden kehittäminen ja käyttöpolymeerimuovit, biohajoava muovi on eräänlainen uusi tyyppi, jonka tehtävänä on hajottaa polymeerimateriaaleja, käyttöprosessissa se liittyy samanlaiseen tavalliseen muoviin, jolla on vastaava terveys- ja asiaankuuluva käyttöteho, ja sen täydellisen toiminnan jälkeen materiaali voi nopeasti hajota luonnollisessa ympäristössä olosuhteet muuttuvat helposti annettavaksi ympäristön palasiksi tai murskatuiksi, ja ajan kuluessa edelleen hajoamisesta tulee lopulta hapettumistuotteita (CO2 ja vesi), jotka palaavat luontoon.
Muovijätteen aiheuttaman ympäristön saastumisen sekä ympäristönsuojelun ja ihmisten tarpeiden perusteella on kiireellistä tutkia hajoavia polymeerimateriaaleja.Tietyn ajan kuluessa ja tietyissä ympäristöolosuhteissa biohajoavien muovien kemiallinen rakenne muuttuu.Kemiallisen rakenteensa muutosten syiden mukaan biohajoavat muovit voidaan jakaa kahteen luokkaan: biohajoavat muovit ja valohajoavat muovit.
1. Hajoavien muovien hajoamismekanismi
Yleisesti ottaen hajoava muovi tarkoittaa muovia, joka voi hajota pieniksi molekyyleiksi maaperässä tai auringon säteilyssä olevien mikro-organismien vaikutuksesta. Sen on täytettävä tuotteiden käytön vaatimukset ja helppo käsitellä. biohajoavat ominaisuudet.Auringonvalon vaikutuksen luonne polymeerimateriaaleihin on auringonvalon ultraviolettivalon ja ilman hapen kokonaisvaltainen vaikutus, joten sitä kutsutaan myös valohapetuksen hajoamiseksi.Otetaan esimerkkinä polyolefiini valohapetuksen hajoamismekanismin selittämiseksi.Pohjimmiltaan valohapetus aiheuttaa ketjun katkeamista tai polymeerien silloittumista, ja tässä prosessissa muodostuu joitain happea sisältäviä funktionaalisia ryhmiä, kuten karboksyylihappoja, peroksideja, ketoneja ja alkoholeja.Katalyyttijäämät polymeereissä ja prosessoinnin aikana lisättyjen peroksidi- ja karboksyyliryhmien initiaatio ovat pääasiallisia hajoamislähteitä.
Mikro-organismien (pääasiassa sienten, bakteerien tai levien jne.) vaikutuksesta polymeerit voivat erodoitua tai metaboloitua aiheuttaen muutoksia niiden kemialliseen rakenteeseen ja molekyylipainon pienentymiseen.Vaikutusmekanismi voidaan jakaa pääasiassa kahteen tilanteeseen:
(1) biofyysinen vaikutus.Eli mikro-organismien aiheuttaman muovituotteiden eroosion, biologisten solujen kasvun, polymeerien hajoamisen, ionisoitumisen tai protonin aiheuttaman fysikaalisen vaikutuksen jälkeen tämä polymeeriin kohdistuva fyysinen vaikutus aiheutti mekaanisia vaurioita, polymeerin korkean molekyylipainon oligomeerifragmenteiksi, jotta saavuttaa fyysisen hajoamisen tarkoituksen.
(2) biokemiallinen vaikutus — entsyymien suora vaikutus.Tämän tilanteen aiheuttaa sienten tai bakteerien erittämien entsyymien eroosio, joka johtaa muovien halkeamiseen tai oksidatiiviseen hajoamiseen ja aiheuttaa liukenemattomien polymeerien halkeamisen tai oksidatiivisen hajoamisen vesiliukoisiksi fragmenteiksi, jolloin syntyy uusia pieniä molekyyliyhdisteitä (CH4, CO2 ja H2O) lopulliseen hajoamiseen asti.
Polymeerimateriaalien biohajoamismekanismista, jotka johtavat biologiseen hajoamiseen, on yleensä kaksi hypoteesia.Toinen on invasiivinen leikkaus ketjun päästä.Siksi materiaalien rakenteelliset ominaisuudet, kuten koostumus, pää- ja sivuketjun rakenne, päätyryhmien koko ja spatiaalisen steerisen vastuksen olemassaolo tai puuttuminen, ovat avaintekijöitä, jotka vaikuttavat niiden hajoamiskykyyn.Niistä pääketjun ominaisuuksilla on suurempi vaikutus.Jos polymeerin pääketju sisältää helposti hydrolysoituvia sidoksia, se hajoaa helposti biologisesti.Toiseksi, jos runko on joustava, hajoamisnopeus on suhteellisen nopea, kun taas jos runko on jäykkä ja säännöllinen, hajoamisnopeus on hidas.
Polymeerimateriaalien biohajoavuus vähenee haarautumalla ja silloituksella.Esimerkiksi hydrofobisten ryhmien lisääminen polymaitohapon (PLA) molekyyliketjun loppuun voi vähentää eroosion nopeutta hajoamisen alkuvaiheessa.Tämä johtuu siitä, että alkuperäisessä hajoamisprosessissa PLA:n eroosio riippuu pääasiassa molekyyliketjun pään rakenteesta, ja hydrofobisten ryhmien lisääminen johtaa sen eroosionopeuden laskuun.Lisäksi jotkut tutkijat ovat tutkineet polymeerien kemiallista rakennetta ja niiden hajoamisessa tärkeässä osassa olevien materiaalien suhteellista molekyylipainoa.
2. Biohajoavien muovien kehittäminen
Biohajoavien muovien kehityssuunta tulevaisuudessa voi olla seuraava:
(1) valmistettiin biohajoavia muoveja tutkimalla hajoavien polymeerien biohajoamismekanismia ja tutkittiin ja kehitettiin biohajoavien muovien lohkokopolymerointia olemassa olevien tavallisten polymeerien, mikrobipolymeerien ja luonnonpolymeerien kanssa.
(2) etsiä mikro-organismeja, jotka voivat tuottaa polymeerimuovia, tutkia uusia polymeerejä, analysoida niiden synteesimekanismia yksityiskohtaisesti, parantaa niiden tuottavuutta olemassa olevilla menetelmillä ja geenitekniikan menetelmillä sekä tutkia tehokkaita menetelmiä mikro-organismien viljelyyn.
(3) kiinnittää huomiota hajoamisnopeuden hallintaan, kehittää tehokkaita hajoamisen edistäjiä ja stabilointiaineita hajoavien muovien biologisen hajoamiskyvyn parantamiseksi, niiden kustannusten alentamiseksi ja markkinoiden sovelluksen laajentamiseksi.
(4) tutkia ja vahvistaa hajoavien muovien yhtenäinen määritelmä, rikastaa ja parantaa biologisen hajoamisen arviointimenetelmää ja ymmärtää hajoamismekanismia.
Postitusaika: 13.8.2019