Factori care afectează hidroliza acidului polilactic (PLA)
November 20, 2023
În prezent, producția anuală mondială de materiale plastice de aproximativ 140 de milioane de tone, după utilizarea deșeurilor a reprezentat aproximativ 50% până la 60% din producție, majoritatea produselor materiale polimer Creșterea plantelor și animalelor, amenințând supraviețuirea ființelor umane și sănătatea și devenind principii vinovați ai poluării albe din lume. Pe măsură ce oamenii acordă din ce în ce mai multă atenție problemelor de mediu, materialele plastice biodegradabile sunt favorizate treptat. Ca poliester alifatic ecologic, acidul polilactic (PLA) este, de asemenea, unul dintre cele mai utilizate tipuri de materiale pe bază de bio . Cu o bună biocompatibilitate, degradabilitate și proprietăți excelente de procesare, PLA a primit o atenție largă și este considerată a fi una dintre cele mai promițătoare „eco-materiale” pentru a înlocui materialele plastice existente. 1. Mecanismul de regradare a acidului polilactic (PLA) Ca material de poliester, degradarea acidului polilactic este împărțită în degradare simplă hidrolitică și degradare catalizată de enzimă. Degradarea hidrolitică simplă este reacția inversă a esterificării, pornind de la absorbția apei, moleculele mici de apă s -au mutat pe suprafața probei, difuzarea în legătura esterului sau grupurile hidrofile în jurul rolului acidului și alcalinului în mediu, esterul ester Fractură de hidroliză fără legături, eșantionul moleculei, cantitatea de scădere lentă a greutății moleculare atunci când greutatea moleculară este redusă într -o anumită măsură, proba a început să se dizolve, generând produse de degradare solubilă. Degradarea enzimatică a polilactidei este indirectă, apare prima hidroliză acidului polilactic, hidroliza într -o anumită măsură și metabolismul suplimentar sub acțiunea enzimelor, astfel încât procesul de degradare poate fi finalizat.
2. Factorii care afectează hidroliza și degradarea acidului polilactic Factorii care afectează hidroliza PLA pot fi împărțiți în două categorii: proprietățile materialului și condițiile de hidroliză. Proprietățile materialului includ structura moleculară, cristalinitatea, dimensiunea și distribuția greutății moleculare, regularitatea structurii, forma și dimensiunea eșantionului, procesul de modelare, aditivi și impurități, etc.; Condițiile de hidroliză includ pH -ul, temperatura și umiditatea, constanta dielectrică, tratamentul cu radiații, etc. 3. Influența structurii moleculare Structura moleculară este un factor important care afectează proprietățile materialelor pe bază de PLA. Unii cercetători au pregătit PLA cu 3 brațe, cu 4 brațe și alte arme, folosind inițiatori diferiți pentru a studia proprietățile sale de hidroliză și au descoperit că pentru PLA cu aceeași greutate moleculară, cu atât este mai mare numărul de lanțuri ramificate, cu atât rata de degradare este mai rapidă. Analiza se poate datora faptului că polimerii care conțin structuri ramificate au cristalinitate mai mică și mai multe grupuri terminale și, prin urmare, se degradează mai repede decât cei cu structuri liniare. Oamenii schimbă structura moleculară a PLA prin modificarea copolimerizării și sintetizează diverse tipuri de copolimeri cu PLA ca matrice pentru a controla rata de hidroliză. De exemplu, copolimerul PLGA, introducerea PEG nu numai că îmbunătățește hidrofilicitatea PLA și reduce cristalinitatea acestuia, ceea ce accelerează degradarea polimerului, dar oferă și materiale noi proprietăți și funcții. Hidrofilicitatea grupului introdus joacă un rol decisiv în procesul de hidroliză a polimenților în modificarea amestecului, cu atât hidrofilicitatea este mai bună, cu atât degradarea hidrolitică este mai semnificativă.
4. Influența cristalinității PLA aparține materialului din poliester cristalin, dar chiar dacă PLA aparține materialului din poliester cristalin, cristalinitatea acestuia nu poate ajunge la 100%, iar particulele sau materialul este împărțit în zonă cristalină și amorfă (zona amorfă). În procesul de hidroliză a PLA, hidroliza apare întotdeauna mai întâi în zona amorfă. Apa pătrunde mai întâi în zona amorfă, astfel încât legătura ester din zona amorfă să fie ruptă, când cea mai mare parte a zonei amorfe este hidrolizată, doar de la marginea până la centrul zonei cristaline începe să se hidrolizeze. Trebuie menționat că, în procesul de hidroliză PLA, adesea însoțit de fenomenul de cristalinitate crescută, care se poate datora hidrolizei zonei amorfe, generarea unui număr de regularitate structurală a substanțelor moleculare mici, făcând PLA PLA Cristalinitatea a crescut. Unii cercetători consideră că creșterea cristalinității se datorează hidrolizei zonei amorfe, ceea ce crește proporția zonei cristaline din eșantionul rămas. 5. Influența regularității structurii cubice Din cauza izomerismului optic al acidului lactic, PLA are, de asemenea, cuburi diferite, PLLA, care se face prin polimerizarea acidului L-lactic pur; PDLA, care se face prin polimerizarea acidului D-lactic pur; PDLLA, care se face prin polimerizarea diferitelor PLA pură cu lumină scăzută într-un anumit raport dintre acidul L-lactic și acidul D-lactic; și P (L/D) LA, care se face prin co-amestecarea PLLA și PDLA într-un anumit raport. Un cercetător a comparat proprietățile de hidroliză ale PLLA, PDLLA, PDLA și P (L/D) LA, iar rezultatele au arătat că PDLLA a fost cea mai ușor de hidrolizat; PLLA și PDLA au fost următorul cel mai ușor de hidrolizat, iar P (L/D) LA a avut cea mai puternică rezistență la hidroliză.
