Zhvillimi dhe aplikimi i plastikës polimer të degradueshëm

Zhvillimi dhe aplikimi i plastikës polimer të biodegradueshëm, plastika e biodegradueshme është një lloj lloji i ri me funksionin e degradimit të materialeve polimer, në procesin e përdorimit, ka të bëjë me të njëjtin lloj plastik të zakonshëm me performancën përkatëse shëndetësore dhe aplikimin përkatës, dhe pas funksionit të tij të plotë, materiali mund të degradohet me shpejtësi në mjedisin natyror, kushtet e mjedisit bëhen të lehta për t'u dhënë fragmente mjedisore ose për t'u grimcuar, dhe me kalimin e kohës degradimi i mëtejshëm bëhet përfundimisht produkte oksidimi (CO2 dhe ujë), kthehen në natyrë.

Zhvillimi dhe aplikimi i biodegradueshëmplastike polimer, plastika e biodegradueshme është një lloj lloji i ri me funksionin e degradimit të materialeve polimer, në proces përdorimi, ka të bëjë me të njëjtin lloj plastik të zakonshëm me performancën përkatëse shëndetësore dhe aplikimi përkatës, dhe pas funksionit të plotë të tij, materiali. mund të degradohet me shpejtësi në mjedisin natyror kushtet bëhen të lehta për t'u dhënë fragmente mjedisore ose grimcuar, dhe me kalimin e kohës degradimi i mëtejshëm bëhet përfundimisht produkte oksidimi (CO2 dhe ujë), kthehen në natyrë.

Bazuar në ndotjen e mjedisit të shkaktuar nga mbetjet plastike, si dhe kërkesën e mbrojtjes së mjedisit dhe nevojave njerëzore, është urgjente të studiohen materialet polimere të degradueshme.Në një kohë specifike dhe në kushte të caktuara mjedisore, struktura kimike e plastikës së biodegradueshme do të ndryshojë.Sipas arsyeve të ndryshimeve në strukturën e saj kimike, plastika e biodegradueshme mund të ndahet në dy kategori: plastike të biodegradueshme dhe plastike të fotodegradueshme.

1. Mekanizmi i degradimit të plastikës së degradueshme

Në përgjithësi, plastika e degradueshme i referohet një lloji plastike që mund të dekompozohet në molekula të vogla përmes veprimit të mikroorganizmave në tokë ose rrezatimit diellor. Ajo duhet të plotësojë kërkesat e përdorimit të produkteve dhe të jetë e lehtë për t'u përpunuar në bazë të vetitë e biodegradueshme.Natyra e veprimit të dritës së diellit në materialet polimer është efekti gjithëpërfshirës i dritës ultravjollcë në rrezet e diellit dhe oksigjenit në ajër, kështu që quhet edhe degradimi i fotooksidimit.Merrni poliolefinën si shembull për të shpjeguar mekanizmin e degradimit të fotooksidimit.Në thelb, fotooksidimi shkakton thyerjen e zinxhirit ose ndërlidhjen e polimereve, dhe në këtë proces formohen disa grupe funksionale që përmbajnë oksigjen, si acidet karboksilike, peroksidet, ketonet dhe alkoolet.Mbetjet e katalizatorit në polimere dhe fillimi i grupeve të peroksidit dhe karboksilit të futura gjatë përpunimit janë burimet kryesore të degradimit.

Nën veprimin e mikroorganizmave (kryesisht kërpudhave, baktereve ose algave, etj.), polimeret mund të gërryhen ose metabolizohen për të shkaktuar ndryshime në strukturën e tyre kimike dhe ulje të peshës molekulare.Mekanizmi i veprimit mund të ndahet kryesisht në dy situata:

(1) veprim biofizik.Kjo do të thotë, pas erozionit të produkteve plastike nga mikroorganizmat, rritjes së qelizave biologjike, nxitjes së dekompozimit të polimereve, jonizimit ose protonit, ky veprim fizik në polimer shkaktoi dëmtime mekanike, peshën e lartë molekulare të polimerit në fragmente oligomere, në mënyrë që të të arrijë qëllimin e degradimit fizik.

(2) veprimi biokimik - veprimi i drejtpërdrejtë i enzimave.Kjo situatë shkaktohet nga erozioni i enzimave të sekretuara nga kërpudhat ose bakteret, që çon në ndarjen ose shpërbërjen oksidative të plastikës dhe shkakton ndarjen ose degradimin oksidativ të polimereve të patretshme në fragmente të tretshme në ujë, duke gjeneruar komponime të reja të vogla molekulare (CH4, CO2 dhe H2O) deri në zbërthimin përfundimtar.

Në përgjithësi ekzistojnë dy hipoteza rreth mekanizmit të biodegradimit të materialeve polimere që çojnë në biodegradim.Tjetra është një prerje pushtuese nga fundi i zinxhirit.Prandaj, vetitë strukturore të materialeve, si përbërja, struktura e zinxhirit kryesor dhe anësor, madhësia e grupeve fundore dhe prania ose mungesa e rezistencës sterike hapësinore, janë faktorët kryesorë që ndikojnë në performancën e tyre të degradimit.Midis tyre, vetitë e zinxhirit kryesor kanë një ndikim më të madh.Nëse zinxhiri kryesor i polimerit përmban lidhje që hidrolizohen lehtësisht, ai do të biodegradohet lehtësisht.Së dyti, nëse shtylla kurrizore është fleksibël, shkalla e degradimit do të jetë relativisht e shpejtë, ndërsa nëse shtylla kurrizore është e ngurtë dhe e rregullt, shkalla e degradimit do të jetë e ngadaltë.

Biodegradueshmëria e materialeve polimere reduktohet nga degëzimi dhe ndërlidhja.Për shembull, futja e grupeve hidrofobike në fund të zinxhirit molekular të acidit polilaktik (PLA) mund të zvogëlojë shkallën e erozionit në fazën fillestare të degradimit.Kjo ndodh sepse në procesin fillestar të degradimit, erozioni i PLA varet kryesisht nga struktura e fundit të zinxhirit molekular dhe shtimi i grupeve hidrofobike çon në uljen e shkallës së erozionit të tij.Përveç kësaj, disa studiues kanë studiuar strukturën kimike të polimereve dhe peshën molekulare relative të materialeve që luajnë një rol të rëndësishëm në degradimin e tyre.

2. Zhvillimi i plastikës së biodegradueshme

Drejtimi i zhvillimit të plastikës së biodegradueshme në të ardhmen mund të jetë si më poshtë:

(1) plastika e biodegradueshme u përgatit duke studiuar mekanizmin e biodegradimit të polimereve të degradueshëm dhe u studiua dhe u zhvillua kopolimerizimi bllok i plastikës së biodegradueshme me polimere të zakonshme ekzistuese, polimere mikrobiale dhe polimere natyrore.

(2) kërkimi i mikroorganizmave që mund të prodhojnë plastikë polimer, eksplorimi i polimereve të rinj, analizimi i mekanizmit të tyre të sintezës në detaje, përmirësimi i produktivitetit të tyre nëpërmjet metodave ekzistuese dhe metodave të inxhinierisë gjenetike dhe studimi i metodave efikase të kultivimit të mikroorganizmave.

(3) kushtojini vëmendje kontrollit të shkallës së degradimit, zhvilloni promovues dhe stabilizues efikas të degradimit për të përmirësuar performancën e biodegradimit të plastikës së degradueshme, për të ulur koston e tyre dhe për të zgjeruar aplikimin në treg.

(4) hulumtoni dhe krijoni një përkufizim të unifikuar të plastikës së degradueshme, pasuroni dhe përmirësoni metodën e vlerësimit të biodegradimit dhe kuptoni më tej mekanizmin e degradimit.