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上海耐高溫生物降解材料

圖文 更新时间:2025-01-10 11:07:36

上海耐高溫生物降解材料(降解材料種類及降解機理)1

1、光氧降解材料

在紫外光輻射和氧氣共同作用下使聚合物分子鍊斷裂以達到聚合物碎裂的降解方式。主要是以傳統塑料(PS、PE、PP等)添加光敏劑或導入感光性官能團,廢棄後的産品通過吸收紫外光輻射能量以促使高分子連結斷裂,降低分子量并被微生物分解。

上海耐高溫生物降解材料(降解材料種類及降解機理)2

這種降解方式必須吸收太陽光,一方面容易造成使用過程的降解,另一方面掩埋于土壤中則可能無法降解,且使用的光敏劑具很強的毒性,降解後溶入土壤或河水中容易污染土壤和水源。

2、崩解材料

主要是以傳統塑料(PP、PE、PS等)添加部分澱粉或可生物降解材料,廢棄後通過所含的澱粉或可生物降解材料在環境中的生物降解,使聚合物性能降低并崩解成碎片。

上海耐高溫生物降解材料(降解材料種類及降解機理)3

這種材料因為在環境降解過程中隻降解掉澱粉或可生物降解成分,其他傳統聚合物材料的物性并沒有被改變,隻是變成了比較小的碎片而沒有降解。因此這種材料更難以回收處理,工業堆肥也無法降解,造成的污染可能更加嚴重。

3、可完全降解材料

利用環境中的溫度、濕度、礦物質和微生物(如細菌、真菌、藻類等)将聚合物材料水解或酶解為低分子物質再由微生物吞噬完全分解為水、二氧化碳和生物質。所分解的産物和殘留對環境沒有任何危害。

上海耐高溫生物降解材料(降解材料種類及降解機理)4

根據不同的降解機理可分為可工業堆肥降解材料(OK INDUSTRY COMPOST)如PLA、PBS、PBAT、PCL、PHA、澱粉等,可家庭降解材料(OK HOME COMPOST)如PHA、澱粉,以及水解材料(WATER SOLUTION)PVA等。

4、PHA降解機理

PHA是微生物在營養不平衡條件下在細胞體内合成的脂肪族聚酯,因此它的降解一般需要滿足以下條件:

(1)存在能降解PHA的微生物

這些微生物一般在土壤、污泥、海水、池塘中都存在,但不同的環境所擁有的微生物活性及群落數量不一樣。

(2)有足夠的氧氣、濕度和礦物質養分

PHA可以作為微生物的碳源,微生物在分解消耗PHA時需要呼吸等生命活動,因此需要氧氣、水分和營養物質。

(3)對于不同類型的微生物及聚合物體系,需要提供一定的溫度條件如20℃—60℃和一定的PH值如5-8左右。

一般認為PHA的降解首先是在一定的條件下(如上所述)各種附在聚合物表面增殖的微生物釋放出特定的降解酶,在酶的催化下聚合物分解成很小的段,當分子量降到500g/mol以下時就很容易被微生物吸收消化。如果不滿足上述的條件如在常規的環境下或在淡水中PHA是不會被降解的。

上海耐高溫生物降解材料(降解材料種類及降解機理)5

很多因素對材料的降解過程産生影響。從某種意義上說材料的結構決定了可生物降解性能的強弱,一般認為分子結構排列越規整,結晶度越高的材料越難被降解。聚合物的側基和取代基也會阻礙酶的作用,當然結晶和交聯也會限制酶的作用。微生物降解酶一般先作用于PHA的非晶部分的酯鍵,因此共聚組分越高降解速率也将越快。PHA的降解産物為水、二氧化碳和有機質。

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