Matériaux biodégradables
Les matériaux dégradables sont des matériaux qui peuvent être dégradés au sens de la thermodynamique et de la cinétique sur une période de temps. Selon les facteurs externes de dégradation, il peut être divisé en: matériaux photodégradables, matériaux biodégradables, etc. Les facteurs d'influence comprennent principalement la température, le poids moléculaire et la structure du matériau.
nom chinois
Matériaux biodégradables
Définition
Matériau dégradable au sens thermodynamique
Facteurs qui influencent
L'influence de la température sur la dégradation des matériaux polymères
Classification
Matériaux photodégradables, matériaux biodégradables
table des matières
1 catégorie
Selon les facteurs externes de dégradation, il peut être divisé en:
1. Matériaux photodégradables: dégradés en raison de la lumière du soleil;
2. Matériaux biodégradables: en raison de la respiration ou de la synthèse d'énergie chimique de micro-organismes naturels tels que les champignons et les bactéries, ils sont dégradés et finalement décomposés en dioxyde de carbone et en eau;
3. Matériaux dégradables dans l'environnement: dégradés dans des conditions environnementales naturelles telles que la lumière, la chaleur, l'eau, les composés polluants, les micro-organismes, les insectes et les forces mécaniques.
2 exemples
Acide lactique
L'acide polylactique (PLA), également connu sous le nom de polylactide, est synthétisé chimiquement en utilisant l'acide lactique, un produit de la fermentation microbienne, comme monomère. Il peut se dégrader automatiquement après utilisation et ne polluera pas l'environnement.
L'acide polylactique peut être transformé en fibres et films avec d'excellentes propriétés mécaniques, et sa résistance est à peu près équivalente aux fibres de nylon et aux fibres de polyester. L'acide polylactique peut être hydrolysé en acide lactique et acide acétique dans le corps, et métabolisé en CO2 et H2O par des enzymes, de sorte qu'il peut être utilisé comme matériel médical. Le Japon et les États-Unis ont utilisé des plastiques à base d'acide polylactique pour traiter les sutures chirurgicales, les os artificiels et les peaux artificielles. L'acide polylactique est également utilisé pour produire des contenants d'emballage, du paillis agricole, des vêtements de sport en fibre et de la literie.
Plastique d'amidon
La teneur en amidon est supérieure à 90% et les autres composants ajoutés peuvent être complètement dégradés. Sumitomo Corporation du Japon, Wamer-Lamber Corporation des Etats-Unis, Ferrizz Corporation d'Italie, etc. ont affirmé avoir étudié avec succès de l'amidon entier avec une teneur en amidon de 90% à 100%. Les plastiques sont entièrement biodégradables en (janvier à 1 an) sans laisser de traces, sans pollution, et peuvent être utilisés pour fabriquer divers contenants, bouteilles, films, sacs poubelles, etc.
Le principe de production des plastiques à base d'amidon est de déformer et de désordre les molécules d'amidon pour former une résine d'amidon aux propriétés thermoplastiques, c'est pourquoi on l'appelle également plastiques à base d'amidon thermoplastique. Le processus de moulage peut continuer à utiliser des équipements de traitement du plastique traditionnels.
Les avantages potentiels de l'utilisation de l'amidon comme matière première pour développer des plastiques biodégradables sont les suivants: l'amidon a une biodégradabilité complète dans divers environnements; une fois que les molécules d'amidon dans le plastique sont dégradées ou cendrées, du gaz carbonique se forme, ce qui n'est pas nocif pour le sol ou l'air; Une technologie appropriée peut permettre à l'amidon d'atteindre les propriétés mécaniques utilisées pour fabriquer des matières plastiques après thermoplastification; l'amidon est une ressource renouvelable, inépuisable, et l'exploitation de l'amidon est bénéfique au développement de l'économie rurale.
Il convient de noter que la grande majorité des plastiques à base d'amidon produits dans mon pays sont des plastiques à base d'amidon chargés, c'est-à-dire qu'une certaine proportion d'amidon est ajoutée à des matériaux polymères non biodégradables. La biodégradation de l'amidon provoque l'effondrement des propriétés physiques de l'ensemble du matériau, ce qui entraîne un grand nombre de groupes terminaux exposés à une dégradation oxydative, mais le PE et le PVC dans la partie restante après cet effondrement&"GG" ne peut pas être dégradé et rester dans le sol. L'accumulation du temps causera certainement de la pollution, de sorte que les pays étrangers classent ces produits comme obsolètes.
Plastique photodégradable
Les plastiques photodégradables désignent les plastiques qui peuvent être dégradés sous l'action de la lumière.
1. Exemples de plastiques photodégradables
Selon le procédé de fabrication, les plastiques photodégradables peuvent être divisés en plastiques dégradables synthétiques et plastiques dégradables additifs.
(1) Plastiques synthétiques dégradables
une. Copolymère éthylène / monoxyde de carbone (E / CO)
La photodégradation est caractérisée par la scission de la chaîne principale. La vitesse de photodégradation et le degré de E / CO sont liés à la quantité de groupes cétones contenus dans la chaîne. Plus la teneur est élevée, plus la vitesse de dégradation est rapide et plus le degré est élevé. Des scientifiques du Texas, aux États-Unis, ont mené des expériences d'exposition en extérieur sur l'E / CO. En juin, lorsque le soleil est plein, l'E / CO peut se dégrader en quelques jours au plus tôt.
b. Copolymère vinyl / vinyl cétone (Ecolyte)
Le groupe cétone sur la chaîne latérale de la molécule d'écolyte peut être décomposé sous l'action de la lumière naturelle. Les performances de photodégradation de l'Ecolyte&sont meilleures que celles de l'E / CO, mais le coût est également plus élevé.
L'inconvénient de ce type de polymère est qu'il commence à se dégrader une fois exposé à la lumière et qu'il n'y a pratiquement pas de période d'induction. Des antioxydants doivent être ajoutés pour ajuster la période d'induction.
(2) Plastique photodégradable additif
Le plastique photodégradable de type additif consiste à ajouter une petite quantité de photosensibilisateur au polymère. À faible concentration, il s'agit d'un catalyseur de dégradation par photooxydation, qui réagit par rayonnement solaire (lumière ultraviolette) pour casser le polymère polyoléfinique.
L'ajout de cétones, d'amines et d'autres photosensibilisateurs au PE, au PP et à d'autres polymères peut permettre une meilleure photodégradabilité.
Le plastique photodégradable additif a un faible coût, un processus de production simple et un bon effet en tant que film de couverture. Cependant, ses caractéristiques de dégradation sont que la surface exposée est relativement complètement dégradée, et la partie enfouie dans le sol est mal dégradée. La période d'induction de dégradation de ces plastiques photodégradables peut être contrôlée à plus de deux mois. Mais la contrôlabilité du temps de dégradation est médiocre.
3 facteurs d'influence
De nombreux facteurs affectent les performances de dégradation des matériaux, notamment les suivants:
L'effet du pH sur la dégradation des matériaux polymères
Mader et coll. pense que le changement de la valeur du pH a une grande influence sur la vitesse d'hydrolyse de la chaîne du copolymère, mais la vitesse de dégradation ne diffère pas beaucoup dans les différentes parties de l'organisme. La dégradation du copolymère peut former un microenvironnement acide, ce qui favorise l'autocatalyse du copolymère, ce qui conduit à l'augmentation de sa dégradation.
L'influence de la température sur la dégradation des matériaux polymères
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