Entwicklung und Anwendung von biologisch abbaubaren Polymerkunststoffen. Biologisch abbaubare Kunststoffe sind eine Art neuer Typ mit der Funktion des Abbaus von Polymermaterialien. Im Verwendungsprozess handelt es sich um die gleiche Art von gewöhnlichem Kunststoff mit der entsprechenden Gesundheits- und relevanten Anwendungsleistung Nach seiner vollständigen Funktion kann das Material in den natürlichen Umweltbedingungen schnell abgebaut werden, leicht in Fragmente der Umwelt gelangen oder zerkleinert werden, und im Laufe der Zeit wird der weitere Abbau zu Oxidationsprodukten (CO2 und Wasser), die schließlich in die Natur zurückkehren.
Entwicklung und Anwendung von biologisch abbaubarenPolymerkunststoffeBiologisch abbaubare Kunststoffe sind eine Art neuer Typ mit der Funktion des Abbaus von Polymermaterialien. Im Verwendungsprozess handelt es sich um die gleiche Art von gewöhnlichem Kunststoff mit der entsprechenden Gesundheit und relevanten Anwendungsleistung und nach seiner vollständigen Funktion um das Material Unter den natürlichen Umweltbedingungen kann es schnell abgebaut werden, es kann leicht zu Fragmenten der Umwelt abgegeben oder zerkleinert werden, und im Laufe der Zeit wird ein weiterer Abbau zu Oxidationsprodukten (CO2 und Wasser) führen, die schließlich in die Natur zurückkehren.
Aufgrund der Umweltverschmutzung durch Kunststoffabfälle sowie der Anforderungen des Umweltschutzes und der menschlichen Bedürfnisse ist es dringend erforderlich, abbaubare Polymermaterialien zu untersuchen.In einer bestimmten Zeit und unter bestimmten Umweltbedingungen wird sich die chemische Struktur biologisch abbaubarer Kunststoffe verändern.Je nach den Gründen für die Veränderungen ihrer chemischen Struktur können biologisch abbaubare Kunststoffe in zwei Kategorien eingeteilt werden: biologisch abbaubare Kunststoffe und fotoabbaubare Kunststoffe.
1. Abbaumechanismus abbaubarer Kunststoffe
Im Allgemeinen bezieht sich abbaubarer Kunststoff auf eine Art Kunststoff, der durch die Einwirkung von Mikroorganismen im Boden oder durch Sonneneinstrahlung in kleine Moleküle zerlegt werden kann. Er muss den Anforderungen der Verwendung von Produkten entsprechen und auf der Basis von einfach zu verarbeiten sein biologisch abbaubare Eigenschaften.Die Einwirkung von Sonnenlicht auf Polymermaterialien beruht auf der umfassenden Wirkung von ultraviolettem Licht im Sonnenlicht und Sauerstoff in der Luft und wird daher auch als photooxidativer Abbau bezeichnet.Nehmen Sie Polyolefin als Beispiel, um den Mechanismus des photooxidativen Abbaus zu erklären.Im Wesentlichen führt die Photooxidation zum Kettenbruch oder zur Vernetzung von Polymeren, wobei bei diesem Prozess einige sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen wie Carbonsäuren, Peroxide, Ketone und Alkohole gebildet werden.Katalysatorrückstände in Polymeren und die Entstehung von Peroxid- und Carboxylgruppen, die während der Verarbeitung entstehen, sind die Hauptursachen für den Abbau.
Unter der Einwirkung von Mikroorganismen (hauptsächlich Pilze, Bakterien oder Algen usw.) können Polymere erodiert oder metabolisiert werden, was zu Veränderungen ihrer chemischen Struktur und einem Rückgang des Molekulargewichts führt.Der Wirkungsmechanismus kann hauptsächlich in zwei Situationen unterteilt werden:
(1) biophysikalische Wirkung.Das heißt, nach der Erosion von Kunststoffprodukten durch Mikroorganismen wird das Wachstum biologischer Zellen gefördert, die Zersetzung von Polymeren, die Ionisierung oder die Protonenbildung gefördert. Diese physikalische Einwirkung auf das Polymer verursacht mechanische Schäden und das hohe Molekulargewicht des Polymers zerfällt in Oligomerfragmente den Zweck der körperlichen Degradierung erreichen.
(2) biochemische Wirkung – direkte Wirkung von Enzymen.Diese Situation wird durch die Erosion von Enzymen verursacht, die von Pilzen oder Bakterien abgesondert werden, was zur Spaltung oder oxidativen Zersetzung von Kunststoffen führt und zur Spaltung oder oxidativen Zersetzung unlöslicher Polymere in wasserlösliche Fragmente führt, wodurch neue niedermolekulare Verbindungen entstehen (CH4, CO2 und H2O) bis zur endgültigen Zersetzung.
Im Allgemeinen gibt es zwei Hypothesen über den Mechanismus des biologischen Abbaus von Polymermaterialien, der zum biologischen Abbau führt.Der andere ist ein invasiver Schnitt vom Ende der Kette.Daher sind die strukturellen Eigenschaften von Materialien, wie Zusammensetzung, Haupt- und Seitenkettenstruktur, Größe der Endgruppen und das Vorhandensein oder Fehlen räumlicher sterischer Widerstände, die Schlüsselfaktoren, die ihre Abbauleistung beeinflussen.Unter ihnen haben die Eigenschaften der Hauptkette einen größeren Einfluss.Wenn die Hauptkette des Polymers leicht hydrolysierbare Bindungen enthält, wird es leicht biologisch abgebaut.Zweitens ist die Abbaugeschwindigkeit relativ schnell, wenn das Rückgrat flexibel ist, wohingegen die Abbaugeschwindigkeit langsam ist, wenn das Rückgrat starr und geordnet ist.
Die biologische Abbaubarkeit von Polymermaterialien wird durch Verzweigung und Vernetzung verringert.Beispielsweise kann die Einführung hydrophober Gruppen am Ende der Polymilchsäure (PLA)-Molekülkette die Erosionsrate im Anfangsstadium des Abbaus verringern.Dies liegt daran, dass die Erosion von PLA im ursprünglichen Abbauprozess hauptsächlich von der Struktur des Endes der Molekülkette abhängt und die Hinzufügung hydrophober Gruppen zu einer Verringerung seiner Erosionsrate führt.Darüber hinaus haben einige Forscher die chemische Struktur von Polymeren und das relative Molekulargewicht von Materialien untersucht, die bei ihrem Abbau eine wichtige Rolle spielen.
2. Entwicklung biologisch abbaubarer Kunststoffe
Die Entwicklungsrichtung biologisch abbaubarer Kunststoffe kann in Zukunft wie folgt aussehen:
(1) Biologisch abbaubare Kunststoffe wurden durch Untersuchung des biologischen Abbaumechanismus abbaubarer Polymere hergestellt, und die Blockcopolymerisation biologisch abbaubarer Kunststoffe mit vorhandenen gewöhnlichen Polymeren, mikrobiellen Polymeren und natürlichen Polymeren wurde untersucht und entwickelt.
(2) nach Mikroorganismen zu suchen, die Polymerkunststoffe herstellen können, neue Polymere zu erforschen, ihren Synthesemechanismus im Detail zu analysieren, ihre Produktivität durch bestehende Methoden und gentechnische Methoden zu verbessern und effiziente Methoden zur Kultivierung von Mikroorganismen zu untersuchen.
(3) Achten Sie auf die Kontrolle der Abbaurate, entwickeln Sie effiziente Abbauförderer und Stabilisatoren, um die biologische Abbauleistung abbaubarer Kunststoffe zu verbessern, ihre Kosten zu senken und die Marktanwendung zu erweitern.
(4) Erforschung und Etablierung einer einheitlichen Definition abbaubarer Kunststoffe, Bereicherung und Verbesserung der Bewertungsmethode des biologischen Abbaus und besseres Verständnis des Abbaumechanismus.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. August 2019