Materiales biodegradables
Los materiales degradables son materiales que pueden degradarse en el sentido de la termodinámica y la cinética durante un período de tiempo. Según los factores externos de degradación, se puede dividir en: materiales fotodegradables, materiales biodegradables, etc. Los factores que influyen incluyen principalmente la temperatura, el peso molecular y la estructura del material.
nombre chino
Materiales biodegradables
Definición
Material degradable en el sentido termodinámico
Factores de influencia
La influencia de la temperatura en la degradación de materiales poliméricos.
Clasificación
Materiales fotodegradables, materiales biodegradables
Tabla de contenido
1 categoría
Según los factores externos de degradación, se puede dividir en:
1. Materiales fotodegradables: degradados por la luz solar;
2. Materiales biodegradables: debido a la respiración o síntesis energética de microorganismos naturales como hongos y bacterias, estos se degradan y finalmente se descomponen en dióxido de carbono y agua;
3. Materiales ambientalmente degradables: degradados bajo condiciones ambientales naturales como luz, calor, agua, compuestos contaminantes, microorganismos, insectos y fuerzas mecánicas.
2 Ejemplos
Ácido láctico
El ácido poliláctico (PLA), también conocido como polilactida, se sintetiza químicamente utilizando ácido láctico, un producto de la fermentación microbiana, como monómero. Puede degradarse automáticamente después de su uso y no contaminará el medio ambiente.
El ácido poliláctico se puede procesar en fibras y películas con excelentes propiedades mecánicas, y su resistencia es aproximadamente equivalente a las fibras de nailon y poliéster. El ácido poliláctico se puede hidrolizar en ácido láctico y ácido acético en el cuerpo y metabolizarse en CO2 y H2O por enzimas, por lo que puede usarse como material médico. Japón y Estados Unidos han utilizado plásticos de ácido poliláctico para procesar suturas quirúrgicas, huesos artificiales y pieles artificiales. El ácido poliláctico también se utiliza para producir envases de embalaje, mantillo agrícola, ropa deportiva de fibra y ropa de cama.
Plástico de almidón
El contenido de almidón es superior al 90% y otros componentes añadidos pueden degradarse por completo. Sumitomo Corporation de Japón, Wamer-Lamber Corporation de los Estados Unidos, Ferrizz Corporation de Italia, etc. han afirmado que han estudiado con éxito el almidón completo con un contenido de almidón del 90% al 100%. Los plásticos son completamente biodegradables en (enero a 1 año) sin dejar rastros, no contaminan, y se pueden utilizar para fabricar diversos envases, botellas, films, bolsas de basura, etc.
El principio de producción de los plásticos de almidón es deformar y desordenar las moléculas de almidón para formar una resina de almidón con propiedades termoplásticas, por lo que también se denominan plásticos de almidón termoplásticos. El proceso de moldeo puede continuar utilizando equipos tradicionales de procesamiento de plástico.
Las ventajas potenciales de utilizar almidón como materia prima para desarrollar plásticos biodegradables son: el almidón tiene una biodegradabilidad completa en diversos entornos; después de que las moléculas de almidón en el plástico se degradan o se incineran, se forma dióxido de carbono, que no es dañino para el suelo o el aire; La tecnología apropiada puede hacer que el almidón alcance las propiedades mecánicas que se utilizan para fabricar materiales plásticos después de la termoplastificación; el almidón es un recurso renovable, inagotable, y la explotación del almidón es beneficiosa para el desarrollo de la economía rural.
Cabe señalar que la gran mayoría de plásticos de almidón producidos en mi país son plásticos de almidón rellenos, es decir, una cierta proporción de almidón se agrega a materiales poliméricos no biodegradables. La biodegradación del almidón hace que las propiedades físicas de todo el material colapsen, provocando que un gran número de Los grupos terminales estén expuestos a degradación oxidativa, pero el PE y PVC en la parte restante después de este" colapso" no se puede degradar y permanecer en el suelo. La acumulación de tiempo ciertamente causará contaminación, por lo que los países extranjeros clasifican tales productos como obsoletos.
Plástico fotodegradable
Los plásticos fotodegradables se refieren a plásticos que pueden degradarse bajo la acción de la luz.
1. Ejemplos de plásticos fotodegradables
Según el método de fabricación, los plásticos fotodegradables se pueden dividir en plásticos degradables sintéticos y plásticos degradables aditivos.
(1) Plásticos sintéticos degradables
a. Copolímero de etileno / monóxido de carbono (E / CO)
La fotodegradación se caracteriza por la escisión de la cadena principal. La velocidad de fotodegradación y el grado de E / CO están relacionados con la cantidad de grupos cetónicos contenidos en la cadena. Cuanto mayor sea el contenido, más rápida será la velocidad de degradación y mayor el grado. Científicos de Texas, EE. UU. Han realizado experimentos de exposición al aire libre sobre E / CO. En junio, cuando el sol está lleno, el E / CO puede degradarse en unos pocos días como muy pronto.
si. Copolímero de vinilo / vinil cetona (Ecolyte)
El grupo cetona en la cadena lateral de la molécula de Ecolyte se puede descomponer bajo la acción de la luz natural. El rendimiento de fotodegradación de Ecolyte&es mejor que el de E / CO, pero el costo también es mayor.
La desventaja de este tipo de polímero es que comienza a degradarse una vez expuesto a la luz, y casi no hay período de inducción. Es necesario agregar antioxidantes para ajustar el período de inducción.
(2) Plástico fotodegradable aditivo
El plástico fotodegradable de tipo aditivo consiste en añadir una pequeña cantidad de fotosensibilizador al polímero. A baja concentración, es un catalizador de degradación por fotooxidación, que reacciona con la irradiación de la luz solar (luz ultravioleta) para romper el polímero de poliolefina.
Agregar cetonas, aminas y otros fotosensibilizadores al PE, PP y otros polímeros puede lograr una mejor fotodegradabilidad.
El plástico fotodegradable aditivo tiene bajo costo, proceso de producción simple y buen efecto como película de cobertura. Sin embargo, sus características de degradación son que la superficie expuesta está relativamente completamente degradada y la parte enterrada en el suelo está poco degradada. El período de inducción de la degradación de tales plásticos fotodegradables se puede controlar en más de dos meses. Pero la capacidad de control del tiempo de degradación es pobre.
3 factores influyentes
Hay muchos factores que afectan el rendimiento de degradación de los materiales, específicamente los siguientes:
El efecto del pH en la degradación de materiales poliméricos.
Mader y col. se cree que el cambio del valor del pH tiene una gran influencia en la velocidad de hidrólisis de la cadena del copolímero, pero la velocidad de degradación no difiere mucho en las diferentes partes del organismo. La degradación del copolímero puede formar un microambiente ácido, que promueve la autocatálisis del copolímero, lo que conduce al aumento de su degradación.
La influencia de la temperatura en la degradación de materiales poliméricos.
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