العوامل التي تؤثر على التحلل المائي لحمض البولييلاكتيك (PLA)
2023,11,20
في الوقت الحاضر ، كان الإنتاج السنوي في العالم للبلاستيك حوالي 140 مليون طن ، بعد استخدام النفايات يمثل حوالي 50 ٪ إلى 60 ٪ من الإنتاج ، يصعب تحلل معظم منتجات المواد البوليمرات ، مما يؤدي نمو النباتات والحيوانات ، ويهدد بقاء البشر والصحة ، ويصبح المذنبين الرئيسيين في العالم للتلوث الأبيض. نظرًا لأن الناس يوليون المزيد والمزيد من الاهتمام للقضايا البيئية ، فإن البلاستيك القابل للتحلل الحيوي يتم تفضيله تدريجياً. باعتباره بوليستر الأليفاتية الصديق للبيئة ، يعد
حمض البولييلاكتيك (PLA) أيضًا أحد أكثر أنواع المواد التي تستخدم على نطاق واسع
. بفضل التوافق الحيوي الجيد ، والتحلل وخصائص المعالجة الممتازة ، حصلت PLA على اهتمام واسع النطاق وتعتبر واحدة من أكثر "المواد البيئية" الجديدة الواعدة لاستبدال المواد البلاستيكية الحالية. 1. آلية تحيز حمض البولييلاكتيك (PLA) كمواد للبوليستر ، ينقسم تدهور حمض البولييلاكتيك إلى تدهور مائي بسيط وتدهور محفز للإنزيم. التدهور المائي البسيط هو التفاعل العكسي للاستيعاب ، بدءًا من امتصاص الماء ، تم نقل جزيئات صغيرة من الماء إلى سطح العينة ، والانتشار في رابطة الإستر أو مجموعات ماء حول دور الحمض والقلويات في الوسط ، الإستر كسر التحلل المائي الخالي من السندات ، عينة الجزيء ، وكمية الانخفاض البطيء في الوزن الجزيئي عندما يتم تقليل الوزن الجزيئي إلى حد ما ، بدأت العينة في الذوبان ، مما يولد منتجات التحلل القابلة للذوبان. إن التحلل الأنزيمي لل polylactide غير مباشر ، يحدث حمض البولييلاكتيك أولاً ، التحلل المائي ، إلى حد ما ، ومزيد من التمثيل الغذائي تحت عمل الإنزيمات ، بحيث يمكن إكمال عملية التحلل.
2. العوامل التي تؤثر على التحلل المائي وتدهور حمض البولييلاكتيك يمكن تقسيم العوامل التي تؤثر على التحلل المائي لـ PLA إلى فئتين: خصائص المواد وظروف التحلل المائي. وتشمل خصائص المواد التركيب الجزيئي ، البلورة ، حجم الوزن الجزيئي وتوزيعه ، انتظام الهيكل ، شكل العينة وحجمه ، عملية صب ، الإضافات والشوائب ، إلخ ؛ تشمل ظروف التحلل المائي الرقم الهيدروجيني ، ودرجة الحرارة والرطوبة ، والمعالجة الإشعاعية العازلة ، وما إلى ذلك ، هذه العوامل ليست مستقلة عن تأثير تدهور البوليمر للمادة ، ولكن تفاعل بعضها البعض. 3. تأثير التركيب الجزيئي الهيكل الجزيئي هو عامل مهم يؤثر على خصائص المواد القائمة على PLA. أعد بعض الباحثين 3 جيش تحرير طيار مسلحين ، 4 بُلِّد ، وآخرون متعدد الأسلحة باستخدام مبادرين مختلفين لدراسة خصائص التحلل المائي ، ووجدوا أنه بالنسبة إلى PLA مع نفس الوزن الجزيئي ، زاد عدد السلاسل المتفرعة ، وأسرع معدل التحلل. قد يكون التحليل بسبب حقيقة أن البوليمرات التي تحتوي على هياكل متفرعة لها بلورة أقل ومجموعات طرفية أكثر ، وبالتالي تتحلل بشكل أسرع من تلك التي لديها هياكل خطية. يغير الأشخاص التركيب الجزيئي لـ PLA عن طريق تعديل البلمرة المشتركة وتوليف أنواع مختلفة من البوليمرات المشتركة مع PLA مثل المصفوفة للتحكم في معدل التحلل المائي. على سبيل المثال ، PLGA Copolymer ، فإن إدخال PEG لا يحسن فقط ماء PLA ويقلل من بلورة ، مما يسرع تدهور البوليمر ، ولكنه يعطي أيضًا خصائص ووظائف جديدة. تلعب الماء للمجموعة المقدمة دورًا حاسمًا في عملية التحلل المائي للبوليمرات في تعديل المزيج ، وكلما كان الأمر أفضل من التحلل المائي.
4. تأثير البلورة تنتمي PLA إلى مادة البوليستر البلورية ، ولكن حتى لو كانت PLA تنتمي إلى مادة البوليستر البلورية ، لا يمكن أن تصل بلورةها بنسبة 100 ٪ ، ويتم تقسيم الجسيمات أو المادة إلى منطقة بلورية ومتبلورة (منطقة غير متبلورة). في عملية التحلل المائي لـ PLA ، يحدث التحلل المائي دائمًا أولاً في المنطقة غير المتبلورة. يخترق الماء أولاً المنطقة غير المتبلورة ، بحيث يتم كسر رابطة الإستر في المنطقة غير المتبلورة ، عندما تبدأ معظم المنطقة غير المتبلورة ، فقط من الحافة إلى وسط المنطقة البلورية في التحلل. تجدر الإشارة إلى أنه في عملية التحلل المائي ، غالبًا ما يكون مصحوبًا بظاهرة زيادة البلورة ، والتي قد تكون بسبب التحلل المائي للمنطقة غير المتبلورة ، فإن توليد عدد من الانتظام الهيكلي للمواد الجزيئية المنخفض زادت البلورة. يعتقد بعض الباحثين أن الزيادة في البلورة ناتجة عن التحلل المائي للمنطقة غير المتبلورة ، مما يزيد من نسبة المنطقة البلورية في العينة المتبقية. 5. تأثير انتظام الهيكل المكعب بسبب الأيزومرية البصرية لحمض اللبنيك ، فإن PLA لديها أيضًا مكعبات مختلفة ، PLLA ، والتي يتم تصنيعها بواسطة بلمرة حمض L-lactic النقي ؛ PDLA ، الذي يصنعه بلمرة حمض D-lactic النقي ؛ Pdlla ، الذي يصنعه بلمرة من PLA النقي المنخفضة ضوء منخفض في نسبة معينة من حمض L-lactic وحمض D-lactic ؛ و p (l/d) la ، الذي يتم صنعه عن طريق التشويش على plla و pdla في نسبة معينة. قارن الباحث خصائص التحلل المائي لـ PLLA و PDLLA و PDLA و P (L/D) LA ، وأظهرت النتائج أن PDLLA كان الأكثر سهولة في التحلل ؛ كان PLLA و PDLA الأسهل التالي في هيدروليز ، وكان P (l/d) la أقوى مقاومة للتحلل المائي.
