توسعه و کاربرد پلاستیک های پلیمری زیست تخریب پذیر، پلاستیک های زیست تخریب پذیر نوعی نوع جدید با عملکرد تخریب مواد پلیمری است، در فرآیند استفاده، با همان نوع پلاستیک معمولی با سلامت و عملکرد کاربردی مربوطه مرتبط است. پس از عملکرد کامل، این ماده می تواند به سرعت در شرایط محیط طبیعی تجزیه شود و به راحتی می توان قطعات محیط را خرد کرد و با گذشت زمان تخریب بیشتر در نهایت به محصولات اکسیداسیون (CO2 و آب) تبدیل شد و به طبیعت بازگشت.
توسعه و کاربرد زیست تخریب پذیرپلاستیک های پلیمری، پلاستیک های زیست تخریب پذیر نوعی نوع جدید با عملکرد تجزیه مواد پلیمری است که در فرآیند استفاده با همان نوع پلاستیک معمولی با سلامت و عملکرد کاربردی مربوطه مرتبط است و پس از عملکرد کامل آن، مواد می تواند به سرعت در شرایط محیط طبیعی تخریب شود، به راحتی می توان به قطعات محیط داده یا خرد شد، و با گذشت زمان، تخریب بیشتر در نهایت تبدیل به محصولات اکسیداسیون (CO2 و آب)، به طبیعت بازگشت.
با توجه به آلودگی محیطی ناشی از زباله های پلاستیکی و همچنین تقاضای حفاظت از محیط زیست و نیازهای انسانی، مطالعه مواد پلیمری تجزیه پذیر ضروری است.در یک زمان خاص و تحت شرایط محیطی خاص، ساختار شیمیایی پلاستیک های زیست تخریب پذیر تغییر خواهد کرد.با توجه به دلایل تغییر ساختار شیمیایی آن، پلاستیک های زیست تخریب پذیر را می توان به دو دسته پلاستیک های زیست تخریب پذیر و پلاستیک های تجزیه پذیر تقسیم کرد.
1. مکانیسم تخریب پلاستیک های تجزیه پذیر
به طور کلی، پلاستیک تجزیه پذیر به نوعی پلاستیک اطلاق می شود که می تواند از طریق عملکرد میکروارگانیسم ها در خاک یا تشعشعات خورشیدی به مولکول های کوچک تجزیه شود. خواص زیست تخریب پذیرماهیت اثر نور خورشید بر روی مواد پلیمری، تأثیر فراگیر نور ماوراء بنفش در نور خورشید و اکسیژن در هوا است، بنابراین به آن تخریب اکسیداسیون نوری نیز می گویند.پلی اولفین را به عنوان مثال برای توضیح مکانیسم تخریب فوتواکسیداسیون در نظر بگیرید.در اصل، فوتواکسیداسیون باعث شکستن زنجیره یا اتصال عرضی پلیمرها می شود و برخی از گروه های عاملی حاوی اکسیژن مانند اسیدهای کربوکسیلیک، پراکسیدها، کتون ها و الکل ها در این فرآیند تشکیل می شوند.بقایای کاتالیزور در پلیمرها و شروع گروه های پراکسید و کربوکسیل وارد شده در طی فرآیند، منابع اصلی تخریب هستند.
تحت تأثیر میکروارگانیسمها (عمدتاً قارچها، باکتریها یا جلبکها و غیره)، پلیمرها میتوانند فرسایش یا متابولیزه شوند و باعث تغییر در ساختار شیمیایی و کاهش وزن مولکولی شوند.مکانیسم عمل را می توان به طور عمده به دو وضعیت تقسیم کرد:
(1) عمل بیوفیزیکی.یعنی پس از فرسایش محصولات پلاستیکی توسط میکروارگانیسم ها، رشد سلول های بیولوژیکی، ترویج تجزیه پلیمرها، یونیزاسیون یا پروتون، این عمل فیزیکی بر روی پلیمر باعث آسیب مکانیکی، وزن مولکولی بالای پلیمر به قطعات الیگومر می شود، به طوری که رسیدن به هدف تخریب فیزیکی
(2) عمل بیوشیمیایی - عمل مستقیم آنزیم ها.این وضعیت در اثر فرسایش آنزیم های ترشح شده توسط قارچ ها یا باکتری ها ایجاد می شود که منجر به شکافتن یا تجزیه اکسیداتیو پلاستیک ها می شود و باعث تجزیه یا تجزیه اکسیداتیو پلیمرهای نامحلول به قطعات محلول در آب می شود و ترکیبات مولکولی کوچک جدیدی تولید می کند (CH4, CO2 و H2O) تا تجزیه نهایی.
به طور کلی دو فرضیه در مورد مکانیسم تجزیه زیستی مواد پلیمری وجود دارد که منجر به تجزیه زیستی می شود.دیگری برش تهاجمی از انتهای زنجیره است.بنابراین، ویژگیهای ساختاری مواد، مانند ترکیب، ساختار زنجیره اصلی و جانبی، اندازه گروههای انتهایی و وجود یا عدم وجود مقاومت فضایی فضایی، عوامل کلیدی مؤثر بر عملکرد تخریب آنها هستند.در این میان، خواص زنجیره اصلی تاثیر بیشتری دارند.اگر زنجیره اصلی پلیمر حاوی پیوندهایی باشد که به راحتی هیدرولیز می شوند، به راحتی زیست تخریب می شوند.ثانیاً، اگر ستون فقرات انعطاف پذیر باشد، سرعت تخریب نسبتاً سریع خواهد بود، در حالی که اگر ستون فقرات سفت و منظم باشد، سرعت تخریب کند خواهد بود.
زیست تخریب پذیری مواد پلیمری با انشعاب و اتصال عرضی کاهش می یابد.به عنوان مثال، معرفی گروه های آبگریز در انتهای زنجیره مولکولی پلی لاکتیک اسید (PLA) می تواند نرخ فرسایش را در مرحله اولیه تخریب کاهش دهد.این به این دلیل است که در فرآیند تخریب اولیه، فرسایش PLA عمدتاً به ساختار انتهای زنجیره مولکولی بستگی دارد و افزودن گروههای آبگریز منجر به کاهش نرخ فرسایش آن میشود.علاوه بر این، برخی از محققان ساختار شیمیایی پلیمرها و وزن مولکولی نسبی موادی را که نقش مهمی در تجزیه آنها ایفا می کنند، مورد مطالعه قرار داده اند.
2. توسعه پلاستیک های زیست تخریب پذیر
جهت توسعه پلاستیک های زیست تخریب پذیر در آینده می تواند به شرح زیر باشد:
(1) پلاستیک های زیست تخریب پذیر با مطالعه مکانیسم تجزیه زیستی پلیمرهای تجزیه پذیر تهیه شد و کوپلیمریزاسیون بلوکی پلاستیک های زیست تخریب پذیر با پلیمرهای معمولی، پلیمرهای میکروبی و پلیمرهای طبیعی مورد مطالعه و توسعه قرار گرفت.
(2) برای جستجوی میکروارگانیسمهایی که میتوانند پلاستیکهای پلیمری تولید کنند، پلیمرهای جدید را کشف کنند، مکانیسم سنتز آنها را با جزئیات تجزیه و تحلیل کنند، بهرهوری آنها را از طریق روشهای موجود و روشهای مهندسی ژنتیک بهبود بخشند، و روشهای کارآمد کشت میکروارگانیسمها را مطالعه کنند.
(3) توجه به کنترل نرخ تخریب، توسعه مروج و تثبیت کننده های تخریب کارآمد برای بهبود عملکرد تجزیه زیستی پلاستیک های تجزیه پذیر، کاهش هزینه آنها و گسترش کاربرد بازار.
(4) تحقیق و ایجاد یک تعریف واحد از پلاستیک های تجزیه پذیر، غنی سازی و بهبود روش ارزیابی تجزیه زیستی، و درک بیشتر مکانیسم تخریب.
زمان ارسال: 13 اوت 2019