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2021聚乳酸如何降解

来源:http://www.pvc123.com/ 2021年02月23日 230次

不可降解塑料的危害

大家都知道塑料给我们的生活、工作和出行带来许多方便,但是这些塑料大部分是从石油中提炼出来的,而石油的储量是有限的,不仅会有枯竭的一天,而且在开采、分馏与裂化石油成为各种制品,再进一步深化工成我们使用的产品时,碳排放、污水处理不彻底等给我们的环境带来更多的危害,但这并不是全部。在产品使用的过程中,和使用结束后,塑料一直在破坏着我们的生态环境,各新闻媒体报到非常多的塑料的“白色污染”,威胁着包括我们在内的各种生物的生存环境。

小萌之前也普及了新型高科技材料-聚乳酸,替代塑料,且不含双酚A,不含塑化剂。那么今天就来和大家分享一下关于聚乳酸是如何降解的。

聚乳酸(PLA—poly lactic acid)

聚乳酸材料是一种可以完全生物降解的环境友好型材料,其降解后产生CO2和水的总量是平衡的,不会增加大气的温室效应,对环境不造成任何污染,不产生任有害物质。如果流入到土壤、污水、河流和海洋中,在细菌等微生物的作用下, 3-6个月的时间也可全部分解成CO2和水。

而PLA的性能上,具有良好的加工和使用性能,可采用注塑、挤出、纺丝等传统的工艺进行加工,制成的纤维、薄膜、片材、板材,与聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯类纤维(PET、PTT、PBT)等化学通用材料相近的性能,可逐步取代石油化纤和石油塑料,应用的领域包括服装、包装、农业、家居、汽车零部件、3D打印、生物医药等等。

降解机理

那么关于PLA是降解材料已经豪无争议,但是他是如何一步一步降解的呢。

首先,降解是微观层面的事情,并且时间漫长,这也是基于材料能够在通常环境下,满足我们使用的原因。我们身上穿的衣服,我们用的塑料制品,也在微观层面发生着降解,只是有些材料降解的速度非常的慢,甚至需要几百年。所以降解是无法通过我们肉眼观察到的,我们只需要明白这其中的道理,以及知道它在不停地进行着。

从初始的化学中,已经知道氧化还原反应是几种物质化学反应中比较常见的。自然界的生物,包括植物、动物和微生物,新陈代谢和生命的繁衍以及生老病死,无不伴随着氧化反应。

我们应明白,有机物质在生物体细胞内氧化分解产生二氧化碳、水,并释放出大量能量的过程,生物氧化和有机物质体外的燃烧在化学本质上是相同的,遵循氧化还原反应的一般规律,所耗的氧量、产物和释放的能量均相同,只是速度不同而己。

氧化反应是降解主要方式之一,不同聚合物分子结构的不同而有差异。氧的存在还能加剧光、热、辐射和机械力对聚合物的破坏作用,使其发生更为复杂的降解反应。聚乳酸分子中存在着对水和热都比较感敏的酯健,在高温有氧及潮湿环境下,酯键断开发生不同程度的降解。

聚乳酸分子里的酯键

我们来看一下乳酸的结构式:

么乳酸的聚合是通过丙交酯开环,通过酯键把各个乳酸分子相连起来。在降解的时候,发生氧化反应,酯链断裂, 聚合物长分子链分裂成较短部分,变成了乳酸分子。

聚乳酸分子中的羧基官能团

乳酸分子的羧基部分,被氧化分解成二氧化碳(CO2)和水(H20)。那么同步发生的还有其他官能团的氧化,乳酸分子中的羟基也氧化转化为醛基、羧基,再继续氧化分解成二氧化碳和水,降解不停地进行。

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