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2021聚乳酸如何降解

發布時間:2021-05-21

不可降解塑料的危害


大家都知道塑料給我們的生活、工作和出行帶來許多方便,但是這些塑料大部分是從石油中提煉出來的,而石油的儲量是有限的,不僅會有枯竭的一天,而且在開采、分餾與裂化石油成為各種制品,再進一步深化工成我們使用的產品時,碳排放、污水處理不徹底等給我們的環境帶來更多的危害,但這并不是全部。在產品使用的過程中,和使用結束后,塑料一直在破壞著我們的生態環境,各新聞媒體報到非常多的塑料的“白色污染”,威脅著包括我們在內的各種生物的生存環境。


小萌之前也普及了新型高科技材料-聚乳酸,替代塑料,且不含雙酚A,不含塑化劑。那么今天就來和大家分享一下關于聚乳酸是如何降解的。


聚乳酸(PLA—poly lactic acid)


聚乳酸材料是一種可以完全生物降解的環境友好型材料,其降解后產生CO2和水的總量是平衡的,不會增加大氣的溫室效應,對環境不造成任何污染,不產生任有害物質。如果流入到土壤、污水、河流和海洋中,在細菌等微生物的作用下, 3-6個月的時間也可全部分解成CO2和水。


而PLA的性能上,具有良好的加工和使用性能,可采用注塑、擠出、紡絲等傳統的工藝進行加工,制成的纖維、薄膜、片材、板材,與聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯類纖維(PET、PTT、PBT)等化學通用材料相近的性能,可逐步取代石油化纖和石油塑料,應用的領域包括服裝、包裝、農業、家居、汽車零部件、3D打印、生物醫藥等等。


降解機理


那么關于PLA是降解材料已經豪無爭議,但是他是如何一步一步降解的呢。


首先,降解是微觀層面的事情,并且時間漫長,這也是基于材料能夠在通常環境下,滿足我們使用的原因。我們身上穿的衣服,我們用的塑料制品,也在微觀層面發生著降解,只是有些材料降解的速度非常的慢,甚至需要幾百年。所以降解是無法通過我們肉眼觀察到的,我們只需要明白這其中的道理,以及知道它在不停地進行著。


從初始的化學中,已經知道氧化還原反應是幾種物質化學反應中比較常見的。自然界的生物,包括植物、動物和微生物,新陳代謝和生命的繁衍以及生老病死,無不伴隨著氧化反應。


我們應明白,有機物質在生物體細胞內氧化分解產生二氧化碳、水,并釋放出大量能量的過程,生物氧化和有機物質體外的燃燒在化學本質上是相同的,遵循氧化還原反應的一般規律,所耗的氧量、產物和釋放的能量均相同,只是速度不同而己。


氧化反應是降解主要方式之一,不同聚合物分子結構的不同而有差異。氧的存在還能加劇光、熱、輻射和機械力對聚合物的破壞作用,使其發生更為復雜的降解反應。聚乳酸分子中存在著對水和熱都比較感敏的酯健,在高溫有氧及潮濕環境下,酯鍵斷開發生不同程度的降解。


聚乳酸分子里的酯鍵


我們來看一下乳酸的結構式:


那么乳酸的聚合是通過丙交酯開環,通過酯鍵把各個乳酸分子相連起來。在降解的時候,發生氧化反應,酯鏈斷裂, 聚合物長分子鏈分裂成較短部分,變成了乳酸分子。


聚乳酸分子中的羧基官能團


乳酸分子的羧基部分,被氧化分解成二氧化碳(CO2)和水(H20)。那么同步發生的還有其他官能團的氧化,乳酸分子中的羥基也氧化轉化為醛基、羧基,再繼續氧化分解成二氧化碳和水,降解不停地進行。

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