Forschung zu biologisch abbaubaren Kunststoffen?
Der Antwortende erwähnte zuvor, dass die Stabilität und Abbaubarkeit von Kunststoffen Gegensätze sind, was bis zu einem gewissen Grad zutrifft, aber dies bedeutet nicht, dass es nicht mit der Technologie zusammenhängt oder das technische Niveau ausreicht.
Wir haben unterschiedliche Anforderungen an die Polymermaterialien, die bei verschiedenen Gelegenheiten verwendet werden. Es gibt zwar einige Kunststoffe, die eine hohe Festigkeit, einen hohen Modul und eine hohe Zähigkeit aufweisen müssen, aber die biologische Abbaubarkeit ist eine weitere sehr wertvolle Anforderung, z. B. Einwegbecher für Brotdosen. Benötigen Sie, wie stark Walnüsse zerbrechen können? Solange es einmal normal verwendet werden kann, hoffen wir, dass es sich nach dem Gebrauch schnell verschlechtert, um Verschmutzung zu vermeiden. Laut Statistik sind etwa 40% aller Kunststoffprodukte zum Einmalgebrauch bestimmt, was zeigt, dass der biologische Abbau keine geringe, sondern eine sehr große Nachfrage ist.
Außerdem habe ich einen Antwortenden gesehen, der sagte, dass abbaubare Kunststoffe sogar Mikroorganismen zersetzen können und die Leistung sehr schlecht sein muss, was genau auf den gegenwärtigen Mangel an Technologie und Erkenntnis zurückzuführen ist. Es ist oft die Rolle von Mikroorganismen oder Enzymen, die beim biologischen Abbauprozess eine Rolle spielen. Sie wirken auf einige fragile chemische Bindungen der Polymermolekülkette, um diese aufzubrechen, und bilden schließlich kleine Moleküle.
Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Leistung biologisch abbaubarer Materialien schlecht sein muss. Selbst bei Kunststoffen, deren schneller Abbau zugelassen ist, ist der Abbauprozess häufig langsam und dauert unter Kompostierungsbedingungen im Allgemeinen mehrere Monate, nur bei nicht abbaubaren Kunststoffen. Es ist im Vergleich zu Millionen von Jahren sehr schnell, und die Verwendungsumgebung des Materials kann frei von solchen Mikroorganismen oder Enzymen sein, und die Temperatur und Feuchtigkeit des Kompostierungszustands sind weit davon entfernt, erreicht zu werden, so dass es während des normalen Gebrauchs nicht signifikant auftritt. Verschlechterung können alle Aspekte der Leistung garantiert werden.
Schließlich besteht jedoch der Widerspruch zwischen Abbaubarkeit und mechanischen Eigenschaften. Von den chemischen Bindungen aller Polymere ist die Esterbindung am leichtesten aufzubrechen, und die aromatische Struktur in der Molekülkette neigt dazu, die sterische Beständigkeit der Esterbindung zu erhöhen, wodurch die Esterbindung stabiler und nicht leicht aufzubrechen ist, wie z PET ist sehr schwer abzubauen. Aus diesem Grund sind die derzeit akzeptierten abbaubaren Kunststoffe im Wesentlichen einige aliphatische Polyester wie Polymilchsäure (PLA), Polycaprolacton (PCL), Polyhydroxyfettsäure (PHAs), auch wenn sie abbaubare aromatische Strukturen enthalten. Das Material PBAT wird nicht mehr abgebaut, wenn der Gehalt der Benzolringe enthaltenden Terephthalsäure übersteigt 50%. Daher haben diese vielen abbaubaren Kunststoffe ein gemeinsames Problem, dh das Fehlen einer starren Struktur von aromatischen Ringen führt direkt zu ihren mechanischen Eigenschaften. Solange die Kohlenstoffkette kürzer ist, ist sie sehr spröde und die Kohlenstoffkette ist länger und sie ist weich und kollabiert und hat keine Festigkeit.
Aus diesem Grund führt dies zu der wichtigsten Richtung in der aktuellen Forschung zu abbaubaren Kunststoffen, der Modifikation abbaubarer Kunststoffe.
Für das einfachste Beispiel ist Polymilchsäure (PLA) derzeit der größte biologisch abbaubare Kunststoff, aber die reine Polymilchsäureschmelze hat eine sehr geringe Festigkeit, schwierige Verarbeitung und schnelle Kristallisationsgeschwindigkeit, und das Produkt ist sehr spröde, was seine Anwendung einschränkt. Dann die Modifikation von Polymilchsäure ist ein Thema mit einer sehr langen Geschichte. Interessierte können einen Blick auf die verwandte Forschung des Akademikers Chen Xuesi vom Changchun Yinghua Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften werfen.
Nach meinem oberflächlichen Verständnis ist das Gebiet der biologisch abbaubaren Kunststoffe noch sehr unausgereift und es gibt noch viel zu tun. Um beispielsweise unter bestimmten rauen Bedingungen (wie Meerwasserabbau, Niedertemperaturabbau in gefrorenem Boden) einen Abbau zu erreichen, ist ein weiteres Beispiel die Modifizierung einiger abbaubarer Kunststoffe, eine verbesserte Zähigkeit und eine verbesserte Verarbeitungsleistung usw., wie z. B. vorgeschaltetes Lactid, Das Herstellungsverfahren für Monomere wie Furandicarbonsäure, das Polymerisationsverfahren für Polymere usw. (die Produktionskapazität von Polymilchsäure war in letzter Zeit nicht ausreichend und die Versorgung ist knapp) und sogar die einschlägigen Gesetze und Vorschriften für abbaubare Kunststoffe sind derzeit sehr unvollkommen.
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