Распрацоўка і прымяненне біяраскладальных палімерных пластыкаў, біяраскладальных пластмас - гэта свайго роду новы тып з функцыяй дэградацыі палімерных матэрыялаў, у працэсе выкарыстання, гэта звязана з такім жа тыпам звычайнага пластыка з адпаведным здароўем і адпаведнай прадукцыйнасцю прымянення, і пасля поўнага функцыянавання матэрыял можа хутка разбурацца ва ўмовах прыроднага асяроддзя, лёгка паддавацца фрагментам навакольнага асяроддзя або драбненню, і з цягам часу далейшая дэградацыя ў канчатковым выніку становіцца прадуктамі акіслення (CO2 і вада), якія вяртаюцца ў прыроду.
Распрацоўка і прымяненне біяраскладальныхпалімерныя пластмасы, біяраскладальны пластык - гэта свайго роду новы тып з функцыяй дэградацыі палімерных матэрыялаў, у працэсе выкарыстання, гэта звязана з такім жа тыпам звычайнага пластыка з адпаведным здароўем і адпаведнай прадукцыйнасцю прымянення, і пасля яго поўнай функцыі матэрыял можа хутка пагаршацца ў натуральных умовах, лёгка паддавацца фрагментам навакольнага асяроддзя або здрабняцца, і з цягам часу далейшая дэградацыя ў канчатковым выніку становіцца прадуктамі акіслення (CO2 і вада), якія вяртаюцца ў прыроду.
Зыходзячы з забруджвання навакольнага асяроддзя, выкліканага пластыкавымі адходамі, а таксама патрабаванняў аховы навакольнага асяроддзя і патрэб чалавека неабходна тэрмінова вывучыць палімерныя матэрыялы, якія раскладаюцца.У пэўны час і пры пэўных умовах навакольнага асяроддзя хімічная структура біяраскладальнага пластыка зменіцца.У адпаведнасці з прычынамі змяненняў у хімічнай структуры біяраскладальны пластык можна падзяліць на дзве катэгорыі: біяраскладальны і фотараскладальны.
1. Механізм дэградацыі раскладаемых пластмас
Наогул кажучы, пластык, які раскладаецца, адносіцца да свайго роду пластыка, які можа раскладацца на невялікія малекулы пад дзеяннем мікраарганізмаў у глебе або сонечнай радыяцыі. Ён павінен адпавядаць патрабаванням выкарыстання прадуктаў і лёгка апрацоўвацца на аснове біяраскладальныя ўласцівасці.Прырода дзеяння сонечнага святла на палімерныя матэрыялы заключаецца ў комплексным уздзеянні ультрафіялету ў сонечным святле і кіслароду ў паветры, таму яго яшчэ называюць фотаакісляльнай дэградацыяй.Возьмем у якасці прыкладу поліалефін, каб растлумачыць механізм дэградацыі фотаакіслення.Па сутнасці, фотаакісленне выклікае разрыў ланцуга або сшыванне палімераў, і ў гэтым працэсе ўтвараюцца некаторыя кіслародзмяшчальныя функцыянальныя групы, такія як карбонавыя кіслоты, перакісы, кетоны і спірты.Рэшткі каталізатара ў палімерах і ініцыяванне пераксідных і карбаксільных груп, уведзеных падчас апрацоўкі, з'яўляюцца асноўнымі крыніцамі дэградацыі.
Пад дзеяннем мікраарганізмаў (галоўным чынам грыбоў, бактэрый або багавіння і інш.) палімеры могуць разбурацца або метабалізавацца, выклікаючы змены ў іх хімічнай структуры і памяншэнне малекулярнай масы.Механізм дзеяння можна ў асноўным падзяліць на дзве сітуацыі:
(1) біяфізічныя дзеянні.Гэта значыць, пасля эрозіі пластыкавых вырабаў мікраарганізмамі, рост біялагічных клетак, спрыяюць раскладанню палімераў, іянізацыі або пратонаў, гэта фізічнае ўздзеянне на палімер выклікала механічныя пашкоджанні, высокая малекулярная маса палімера на олигомерные фрагменты, такім чынам, каб дасягнуць мэты фізічнай дэградацыі.
(2) біяхімічнае дзеянне — прамое дзеянне ферментаў.Такая сітуацыя выклікана разбурэннем ферментаў, якія выдзяляюцца грыбамі або бактэрыямі, што прыводзіць да расшчаплення або акісляльнага распаду пластмас, а таксама выклікае расшчапленне або акісляльнае разбурэнне нерастваральных палімераў на вадараспушчальныя фрагменты, утвараючы новыя маламалекулярныя злучэнні (CH4, CO2 і H2O) да канчатковага раскладання.
У цэлым існуе дзве гіпотэзы аб механізме біядэградацыі палімерных матэрыялаў, якія прыводзяць да біядэградацыі.Іншы - інвазівны парэз з канца ланцуга.Такім чынам, структурныя ўласцівасці матэрыялаў, такія як склад, структура асноўнай і бакавой ланцугоў, памер канцавых груп і наяўнасць або адсутнасць прасторавага стэрычнага супраціву, з'яўляюцца ключавымі фактарамі, якія ўплываюць на іх характарыстыкі дэградацыі.Сярод іх большы ўплыў аказваюць асноўныя ўласцівасці ланцуга.Калі асноўны ланцуг палімера змяшчае сувязі, якія лёгка гідралізуюцца, ён будзе лёгка біяраскладацца.Па-другое, калі магістраль гнуткая, хуткасць дэградацыі будзе адносна хуткай, тады як калі магістраль жорсткая і ўпарадкаваная, хуткасць дэградацыі будзе павольнай.
Біяраскладальнасць палімерных матэрыялаў зніжаецца шляхам разгалінавання і сшывання.Напрыклад, увядзенне гідрафобных груп на канцы малекулярнага ланцуга полімалочнай кіслаты (PLA) можа паменшыць хуткасць эрозіі на пачатковай стадыі дэградацыі.Гэта звязана з тым, што ў першапачатковым працэсе дэградацыі эрозія PLA галоўным чынам залежыць ад структуры канца малекулярнага ланцуга, а даданне гідрафобных груп прыводзіць да зніжэння хуткасці яго эрозіі.Акрамя таго, некаторыя даследчыкі вывучалі хімічную структуру палімераў і адносную малекулярную масу матэрыялаў, якія гуляюць важную ролю ў іх дэградацыі.
2. Распрацоўка біяраскладальных пластмас
Напрамкі развіцця біяраскладальнага пластыка ў будучыні могуць быць наступнымі:
(1) біяраскладальныя пластыкі былі атрыманы шляхам вывучэння механізму біяраскладання палімераў, якія раскладаюцца, і была вывучана і распрацавана блочная супалімерызацыя біяраскладальных пластмас з існуючымі звычайнымі палімерамі, мікробнымі палімерамі і прыроднымі палімерамі.
(2) шукаць мікраарганізмы, якія могуць вырабляць палімерныя пластыкі, даследаваць новыя палімеры, дэталёва аналізаваць механізм іх сінтэзу, паляпшаць іх прадукцыйнасць з дапамогай існуючых метадаў і метадаў геннай інжынерыі, а таксама вывучаць эфектыўныя метады культывавання мікраарганізмаў.
(3) звярнуць увагу на кантроль хуткасці дэградацыі, распрацаваць эфектыўныя стымулятары дэградацыі і стабілізатары для паляпшэння характарыстык біяраскладання пластмас, якія раскладаюцца, знізіць іх кошт і пашырыць прымяненне на рынку.
(4) даследаванне і стварэнне адзінага вызначэння пластмас, якія раскладаюцца, узбагачэнне і паляпшэнне метаду ацэнкі біяраскладання і далейшае разуменне механізму дэградацыі.
Час размяшчэння: 13 жніўня 2019 г