Développement et application de plastiques polymères biodégradables, les plastiques biodégradables sont une sorte de nouveau type avec la fonction de dégradation des matériaux polymères, dans le processus d'utilisation, il s'agit du même type de plastique commun avec la santé correspondante et les performances d'application pertinentes, et une fois sa fonction complète, le matériau peut rapidement se dégrader dans les conditions environnementales naturelles, devenir facile à fragmenter ou écraser, et avec le temps, une dégradation supplémentaire se transforme finalement en produits d'oxydation (CO2 et eau), retournant à la nature.
Développement et application de produits biodégradablesplastiques polymères, les plastiques biodégradables sont une sorte de nouveau type avec la fonction de dégradation des matériaux polymères, dans le processus d'utilisation, il s'agit du même type de plastique commun avec la santé correspondante et les performances d'application pertinentes, et après sa fonction complète, le matériau peut se dégrader rapidement dans les conditions de l'environnement naturel, devenir facile à fragmenter ou à écraser, et avec le temps, une dégradation plus poussée se transforme finalement en produits d'oxydation (CO2 et eau), retournant à la nature.
Compte tenu de la pollution environnementale causée par les déchets plastiques, ainsi que de la demande de protection de l'environnement et des besoins humains, il est urgent d'étudier les matériaux polymères dégradables.À un moment donné et sous certaines conditions environnementales, la structure chimique des plastiques biodégradables va changer.Selon les raisons des changements dans leur structure chimique, les plastiques biodégradables peuvent être divisés en deux catégories : les plastiques biodégradables et les plastiques photodégradables.
1. Mécanisme de dégradation des plastiques dégradables
D'une manière générale, le plastique dégradable fait référence à un type de plastique qui peut être décomposé en petites molécules par l'action de micro-organismes présents dans le sol ou par le rayonnement solaire. Il doit répondre aux exigences d'utilisation des produits et être facile à traiter sur la base de propriétés biodégradables.La nature de l'action de la lumière du soleil sur les matériaux polymères est l'effet global de la lumière ultraviolette de la lumière du soleil et de l'oxygène de l'air, c'est pourquoi on l'appelle également dégradation par photooxydation.Prenons l'exemple de la polyoléfine pour expliquer le mécanisme de dégradation par photooxydation.Essentiellement, la photooxydation provoque une rupture de chaîne ou une réticulation des polymères, et certains groupes fonctionnels contenant de l'oxygène, tels que les acides carboxyliques, les peroxydes, les cétones et les alcools, se forment au cours de ce processus.Les résidus de catalyseurs dans les polymères et l'initiation des groupes peroxydes et carboxyles introduits lors du traitement sont les principales sources de dégradation.
Sous l'action de micro-organismes (principalement des champignons, des bactéries ou des algues, etc.), les polymères peuvent être érodés ou métabolisés pour provoquer des modifications de leur structure chimique et une diminution de leur poids moléculaire.Le mécanisme d’action peut être principalement divisé en deux situations :
(1) action biophysique.C'est-à-dire qu'après l'érosion des produits en plastique par des micro-organismes, la croissance des cellules biologiques favorise la décomposition des polymères, l'ionisation ou le proton, cette action physique sur le polymère a provoqué des dommages mécaniques, le poids moléculaire élevé du polymère en fragments d'oligomères, de manière à atteindre l’objectif de dégradation physique.
(2) action biochimique — action directe des enzymes.Cette situation est provoquée par l'érosion des enzymes sécrétées par des champignons ou des bactéries, qui conduit à la division ou à la désintégration oxydative des plastiques, et provoque la division ou la dégradation oxydative de polymères insolubles en fragments hydrosolubles, générant de nouveaux composés moléculaires de petite taille (CH4, CO2 et H2O) jusqu'à la décomposition finale.
Il existe généralement deux hypothèses concernant le mécanisme de biodégradation des matériaux polymères qui conduisent à la biodégradation.L’autre est une coupure invasive du bout de la chaîne.Par conséquent, les propriétés structurelles des matériaux, telles que la composition, la structure des chaînes principale et latérale, la taille des groupes terminaux et la présence ou l’absence de résistance stérique spatiale, sont les facteurs clés affectant leurs performances de dégradation.Parmi elles, les principales propriétés de la chaîne ont un impact plus important.Si la chaîne principale du polymère contient des liaisons facilement hydrolysables, elle sera facilement biodégradée.Deuxièmement, si le squelette est flexible, le taux de dégradation sera relativement rapide, tandis que si le squelette est rigide et ordonné, le taux de dégradation sera lent.
La biodégradabilité des matériaux polymères est réduite par la ramification et la réticulation.Par exemple, l’introduction de groupes hydrophobes à l’extrémité de la chaîne moléculaire de l’acide polylactique (PLA) peut réduire le taux d’érosion au stade initial de la dégradation.En effet, dans le processus de dégradation initial, l'érosion du PLA dépend principalement de la structure des extrémités de la chaîne moléculaire et l'ajout de groupes hydrophobes entraîne une diminution de son taux d'érosion.De plus, certains chercheurs ont étudié la structure chimique des polymères et le poids moléculaire relatif des matériaux qui jouent un rôle important dans leur dégradation.
2. Développement de plastiques biodégradables
L’orientation future du développement des plastiques biodégradables pourrait être la suivante :
(1) des plastiques biodégradables ont été préparés en étudiant le mécanisme de biodégradation des polymères dégradables, et la copolymérisation séquencée de plastiques biodégradables avec des polymères ordinaires existants, des polymères microbiens et des polymères naturels a été étudiée et développée.
(2) rechercher des micro-organismes capables de produire des plastiques polymères, explorer de nouveaux polymères, analyser en détail leur mécanisme de synthèse, améliorer leur productivité grâce aux méthodes existantes et aux méthodes de génie génétique et étudier des méthodes efficaces de culture de micro-organismes.
(3) prêter attention au contrôle du taux de dégradation, développer des promoteurs et des stabilisants de dégradation efficaces pour améliorer les performances de biodégradation des plastiques dégradables, réduire leur coût et élargir l'application du marché.
(4) rechercher et établir une définition unifiée des plastiques dégradables, enrichir et améliorer la méthode d'évaluation de la biodégradation et mieux comprendre le mécanisme de dégradation.
Heure de publication : 13 août 2019