عوامل مؤثر بر هیدرولیز اسید پولیلاکتیک (PLA)
2023,11,20
در حال حاضر ، تولید سالانه پلاستیک در جهان در حدود 140 میلیون تن ، پس از استفاده از زباله ها حدود 50 ٪ تا 60 ٪ از تولید ، بیشتر محصولات مادی پلیمرها برای تجزیه دشوار است و در نتیجه آلودگی آبهای زیرزمینی و آلودگی خاک به خطر می افتد و به خطر می افتد. رشد گیاهان و حیوانات ، تهدید بقای انسان و سلامتی و تبدیل شدن به مقصر اصلی جهان در آلودگی سفید. از آنجا که افراد بیشتر به مسائل زیست محیطی توجه بیشتری می کنند ، پلاستیک های زیست تخریب پذیر به تدریج مورد علاقه قرار می گیرند. به عنوان یک پلی استر آلیفاتیک سازگار با محیط زیست ، اسید پلیلاکتیک (PLA) نیز یکی از انواع پرکاربرد مواد مبتنی بر زیستی است
. PLA با سازگاری با زیست سازگاری خوب ، تخریب و خاصیت پردازش عالی ، توجه گسترده ای را به خود جلب کرده و به عنوان یکی از امیدوار کننده ترین "مواد اکو مواد" برای جایگزینی پلاستیک های موجود در نظر گرفته می شود. 1. مکانیسم ادغام اسید پولیلاکتیک (PLA) به عنوان یک ماده پلی استر ، تخریب اسید پلیلاکتیک به تخریب هیدرولیتیک ساده و تخریب آنزیم کاتالیز شده تقسیم می شود. تخریب هیدرولیتیک ساده ، واکنش معکوس استری شدن است ، که از جذب آب شروع می شود ، مولکول های کوچک آب به سطح نمونه منتقل می شوند ، انتشار در پیوند استر یا گروه های آبگریز در اطراف نقش اسید و قلیایی در محیط ، استر شکستگی هیدرولیز بدون پیوند ، نمونه مولکول ، میزان کاهش آهسته در وزن مولکولی هنگامی که وزن مولکولی تا حدی کاهش می یابد ، نمونه شروع به حل شدن می کند و محصولات تخریب محلول را تولید می کند. تخریب آنزیمی پلیلاکتید غیرمستقیم است ، هیدرولیز اول اسید پلیلاکتیک ، هیدرولیز تا حدی رخ می دهد ، و متابولیسم بیشتر تحت عمل آنزیم ها ، به طوری که می توان روند تخریب را تکمیل کرد.
2. فاکتورهایی که بر هیدرولیز و تخریب اسید پلیلاکتیک تأثیر می گذارند
عوامل مؤثر بر هیدرولیز PLA را می توان به دو دسته تقسیم کرد: خصوصیات مواد و شرایط هیدرولیز. خواص مواد شامل ساختار مولکولی ، تبلور ، اندازه و توزیع وزن مولکولی ، منظم بودن ساختار ، شکل و اندازه نمونه ، فرآیند قالب بندی ، مواد افزودنی و ناخالصی و غیره است. شرایط هیدرولیز شامل pH ، دما و رطوبت ، ثابت دی الکتریک ، درمان پرتودرمانی و غیره است ، این عوامل مستقل از تأثیر تخریب پلیمری مواد نیستند بلکه تعامل یکدیگر هستند. 3. تأثیر ساختار مولکولی ساختار مولکولی عامل مهمی است که بر خواص مواد مبتنی بر PLA تأثیر می گذارد. برخی از محققان PLA 3 زرهی ، 4 مسلح و سایر مسلحانه ها را با استفاده از مبتکران مختلف برای مطالعه خواص هیدرولیز آن آماده کردند و دریافتند که برای PLA با همان وزن مولکولی ، تعداد زنجیره های شاخه ای بیشتر است ، سرعت تخریب سریعتر است. تجزیه و تحلیل ممکن است به این دلیل باشد که پلیمرهای حاوی ساختارهای شاخه دار دارای تبلور کمتری و گروههای ترمینال بیشتری هستند و بنابراین سریعتر از ساختارهای خطی تخریب می شوند. افراد ساختار مولکولی PLA را با اصلاح کوپلیمریزاسیون تغییر داده و انواع مختلف کوپلیمرها را با PLA به عنوان ماتریس برای کنترل میزان هیدرولیز آن سنتز می کنند. به عنوان مثال ، کوپلیمر PLGA ، معرفی PEG نه تنها آبگریز بودن PLA را بهبود می بخشد و تبلور آن را کاهش می دهد ، که باعث تسریع در تخریب پلیمر می شود ، بلکه به مواد و عملکردهای جدید نیز می دهد. آبگریزی گروه معرفی شده نقش تعیین کننده ای در فرآیند هیدرولیز پلیمرها در اصلاح ترکیب دارد ، هرچه آبگریز بهتر باشد ، تخریب هیدرولیتیک قابل توجه تر است.
4- تأثیر تبلور PLA متعلق به ماده پلی استر کریستالی است ، اما حتی اگر PLA متعلق به ماده پلی استر کریستالی باشد ، بلوری بودن آن نمی تواند به 100 ٪ برسد و ذرات یا مواد به ناحیه کریستالی و آمورف (ناحیه آمورف) تقسیم می شوند. در فرآیند هیدرولیز PLA ، هیدرولیز همیشه ابتدا در منطقه آمورف اتفاق می افتد. آب ابتدا به منطقه آمورف نفوذ می کند ، به طوری که پیوند استر در منطقه آمورف شکسته می شود ، هنگامی که بیشتر منطقه آمورف هیدرولیز می شود ، فقط از لبه تا مرکز منطقه کریستالی شروع به هیدرولیز می کند. لازم به ذکر است که ، در فرآیند هیدرولیز PLA ، که اغلب با پدیده افزایش تبلور همراه است ، که ممکن است به دلیل هیدرولیز منطقه آمورف ، تولید تعدادی از منظم ساختاری از مواد مولکولی کم باشد ، و PLA را ساخت تبلور افزایش یافته است. برخی از محققان معتقدند که افزایش تبلور به دلیل هیدرولیز منطقه آمورف است که باعث افزایش نسبت منطقه کریستالی در نمونه باقیمانده می شود. 5- تأثیر منظم بودن ساختار مکعب به دلیل ایزومریسم نوری اسید لاکتیک ، PLA همچنین مکعب های مختلفی دارد ، PLLA ، که با پلیمریزاسیون اسید L-lactic خالص ساخته می شود. PDLA ، که توسط پلیمریزاسیون اسید خالص D-lactic ساخته شده است. PDLLA ، که با پلیمریزاسیون PLA خالص کم نور در یک نسبت خاص از اسید L-lactic و اسید D-lactic ساخته شده است. و P (L/D) LA ، که با مخلوط کردن PLLA و PDLA در یک نسبت خاص ساخته شده است. یک محقق خصوصیات هیدرولیز PLLA ، PDLLA ، PDLA و P (L/D) LA را مقایسه کرد و نتایج نشان داد که PDLLA آسانترین هیدرولیز است. PLLA و PDLA ساده ترین زمان هیدرولیز بودند و P (L/D) LA قوی ترین مقاومت هیدرولیز را داشتند.
