גורמים המשפיעים על ההידרוליזה של חומצה פולילקטית (PLA)

2023,11,20

נכון לעכשיו, הייצור השנתי בעולם של פלסטיקה כ -140 מיליון טון, לאחר שהשימוש בפסולת היווה כ- 50% עד 60% מהייצור, קשה להתפרק מרבית המוצרים החומריים של הפולימרים, וכתוצאה מכך מי תהום וזיהום אדמה, מסכן צמיחתם של צמחים ובעלי חיים, המאיימת על הישרדותם של בני אדם ובריאות, והפכה לאשמים העיקריים בעולם של זיהום לבן. ככל שאנשים מקדישים תשומת לב רבה יותר ויותר לנושאים סביבתיים, מועדפים בהדרגה פלסטיק מתכלה.
כפוליאסטר אליפטי ידידותי לסביבה, חומצה פולילקטית (PLA) היא גם אחד הסוגים הנפוצים ביותר של חומרים מבוססי ביו . עם תאימות ביולוגית טובה, השפלה ותכונות עיבוד מצוינות, PLA זכה לתשומת לב נרחבת ונחשבת לאחת "חומרי אקולוגיות" המבטיחים ביותר להחלפת פלסטיקה קיימת.
1. מנגנון ההדרגה של חומצה פולילקטית (PLA)

כחומר פוליאסטר, השפלה של חומצה פולילקטית מחולקת להשפלה הידרוליטית פשוטה ולהשפלה קטליזת אנזים. השפלה הידרוליטית פשוטה היא התגובה ההפוכה של האסיפה, החל מספיגת מים, מולקולות קטנות של מים שהועברו אל פני הדגימה, דיפוזיה לקשר האסטר או קבוצות הידרופיליות סביב תפקיד החומצה והלקאלי במדיום, האסטר, האסטר שבר הידרוליזה ללא קשר, הדגימה של המולקולה, כמות הירידה האיטית במשקל המולקולרי כאשר המשקל המולקולרי מצטמצם במידה מסוימת, הדגימה החלה להתמוסס ויוצרת מוצרי השפלה מסיסים. השפלה אנזימטית של פולילקטיד היא עקיפה, מתרחשת הידרוליזה ראשונה של חומצה פולילקטית, הידרוליזה במידה מסוימת, ומטבוליזם נוסף בפעולה של אנזימים, כך שניתן יהיה להשלים את תהליך ההשפלה.

Polylactic Acid

2. גורמים המשפיעים על ההידרוליזה והשפלת חומצה פולילקטית
ניתן לחלק גורמים המשפיעים על ההידרוליזה של PLA לשתי קטגוריות: תכונות חומר ותנאי הידרוליזה. תכונות החומר כוללות מבנה מולקולרי, גבישות, גודל המשקל המולקולרי והתפלגות, הסדירות של המבנה, צורת הדגימה וגודל, תהליך הדפוס, תוספים וזיהומים וכו '; תנאי ההידרוליזה כוללים pH, טמפרטורה ולחות, קבוע דיאלקטרי, טיפול בקרינה וכו ', גורמים אלה אינם תלויים בהשפעה של השפלה של הפולימר של החומר, אלא האינטראקציה זה בזה.
3. השפעה של מבנה מולקולרי
מבנה מולקולרי הוא גורם חשוב המשפיע על תכונותיהם של חומרים מבוססי PLA. חלק מהחוקרים הכינו PLA עם 3 חמושים, 4-חמושים ואחרים רב-חמושים באמצעות יוזמים שונים כדי לחקור את תכונות ההידרוליזה שלה, ומצאו כי עבור PLA עם אותו משקל מולקולרי, כך מספר השרשראות המסועפות גבוה יותר, כך שיעור ההשפלה מהיר יותר. הניתוח יכול לנבוע מהעובדה שלפולימרים המכילים מבנים מסועפים יש גבישות נמוכה יותר וקבוצות מסוף יותר, ולכן הם משפילים מהר יותר מאלו עם מבנים לינאריים.

אנשים משנים את המבנה המולקולרי של PLA על ידי שינוי קופולימרזציה ומסנתז סוגים שונים של קופולימרים עם PLA כמטריצה לשליטה בקצב ההידרוליזה שלה. לדוגמה, קופולימר PLGA, הצגת PEG לא רק משפרת את ההידרופיליות של PLA ומפחיתה את גבישותה, מה שמאיץ את השפלת הפולימר, אך גם נותן לחומר תכונות ופונקציות חדשות. ההידרופיליות של הקבוצה שהוצגה ממלאת תפקיד מכריע בתהליך ההידרוליזה של הפולימרים בשינוי התערובת, כך ההידרופיליות טובה יותר, כך השפלה ההידרוליטית משמעותית יותר.

Polylactic Acid

4. השפעת הגבישות
PLA שייך לחומר הפוליאסטר הגבישי, אך גם אם PLA שייך לחומר הפוליאסטר הגבישי, הגבישות שלו לא יכולה להגיע ל 100%, והחלקיק או החומר מחולקים לאזור גבישי ואמורפי (שטח אמורפי).
בתהליך הידרוליזה של PLA, הידרוליזה מתרחשת תמיד תחילה באזור האמורפי. מים חודרים לראשונה לאזור האמורפי, כך שקשר האסטר באזור האמורפי נשבר, כאשר מרבית האזור האמורפי מוטל על הידרוליזה, רק מהקצה למרכז האזור הגבישי מתחיל להידרוליז. יש לציין כי בתהליך של הידרוליזה של PLA, מלווה לעתים קרובות בתופעה של גבישות מוגברת, מה שעשוי לנבוע מהידרוליזה של האזור האמורפי, ייצור מספר סדירות מבנית של חומרים מולקולריים נמוכים, מה שהופך את ה- PLA הגבישות גדלה. יש חוקרים הסבורים כי העלייה בקריסטליות נובעת מהידרוליזה של האזור האמורפי, מה שמגדיל את שיעור האזור הגבישי במדגם שנותר.
5. השפעת הסדירות של המבנה המעוקב
בגלל האיזומרזם האופטי של חומצה לקטית, PLA יש גם קוביות שונות, PLLA, המיוצרת על ידי פילמור של חומצה L-lactic טהורה; PDLA, המיוצר על ידי פילמור של חומצה D-lactic טהורה; PDLLA, המיוצר על ידי פילמור של PLA טהור שונה באור נמוך ביחס מסוים של חומצה L-lactic וחומצה D-lactic; ו- P (L/D) LA, המיוצר על ידי מיקס משותף של PLLA ו- PDLA ביחס מסוים. חוקר השווה את תכונות ההידרוליזה של PLLA, PDLLA, PDLA ו- P (L/D) LA, והתוצאות הראו כי PDLLA היה הקל ביותר להידרוליזה; PLLA ו- PDLA היו הקלים הבאים ביותר להידרוליז, ו- P (L/D) LA הייתה ההתנגדות החזקה ביותר להידרוליזה.

קודם

הַבָּא

צור קשר

Author:

Mr. jamin

E-mail:

kepeiaochem@gmail.com

Phone/WhatsApp:

++86 18039354564

מוצרים פופולריים

חדשות חברה