Faktory ovplyvňujúce hydrolýzu kyseliny polylakčnej (PLA)
November 20, 2023
V súčasnosti je svetová ročná výroba plastov približne 140 miliónov ton po použití odpadu, ktorá predstavuje asi 50% až 60% výroby, je ťažké rozkladať sa väčšina materiálových výrobkov polymérov, čo vedie k znečisteniu podzemnej vody a pôdy, ohrozujúceho znečistenia pôdy. Rast rastlín a zvierat, ohrozujúce prežitie ľudských bytostí a zdravia a stáva sa hlavnými vinníkmi bieleho znečistenia na svete. Keďže ľudia venujú stále viac a viac pozornosti problémom s životným prostredím, biologicky odbúrateľné plasty sa postupne uprednostňujú. Ako alifatický polyester šetrný k životnému prostrediu je
kyselina polylaktová (PLA) jedným z najpoužívanejších typov biologických materiálov . S dobrou biokompatibilitou, degradbilitou a vynikajúcimi vlastnosťami spracovania sa PLA venovala rozsiahla pozornosť a považuje sa za jeden z najsľubnejších nových „ekologických materiálov“ na nahradenie existujúcich plastov. 1. Degradačný mechanizmus kyseliny polylakčnej (PLA) Ako polyesterový materiál je degradácia kyseliny polylakčnej rozdelená na jednoduchú hydrolytickú degradáciu a enzýmovo katalyzovanú degradáciu. Jednoduchá hydrolytická degradácia je inverzná reakcia esterifikácie, počnúc absorpciou vody, malými molekulami vody presunuté na povrch vzorky, difúzia do esterovej väzby alebo hydrofilných skupín okolo úlohy kyseliny a alkali v médiu, ester zlomenina hydrolýzy bez väzby, vzorka molekuly, množstvo pomalého poklesu molekulovej hmotnosti Keď sa molekulová hmotnosť do istej miery zníži, vzorka sa začala rozpúšťať a generovala rozpustné produkty degradácie. Enzymatická degradácia polylaktidu je nepriama, dochádza k prvej hydrolýze polylakčnej, do istej miery a ďalším metabolizmom pri pôsobení enzýmov, aby sa proces degradácie mohol dokončiť.
2.Faktory ovplyvňujúce hydrolýzu a degradáciu kyseliny polylakčnej Faktory ovplyvňujúce hydrolýzu PLA sa môžu rozdeliť do dvoch kategórií: vlastnosti materiálu a podmienky hydrolýzy. Vlastnosti materiálu zahŕňajú molekulárnu štruktúru, kryštalinitu, veľkosť a distribúciu molekulovej hmotnosti, pravidelnosť štruktúry, tvar a veľkosť vzorky, proces formovania, prísady a nečistoty atď.; Podmienky hydrolýzy zahŕňajú pH, teplotu a vlhkosť, dielektrickú konštantu, ožarovanie ožarovania atď. Tieto faktory nie sú nezávislé od vplyvu degradácie polyméru materiálu, ale vzájomnej interakcie. 3. Vplyv molekulárnej štruktúry Molekulárna štruktúra je dôležitým faktorom ovplyvňujúcim vlastnosti materiálov na báze PLA. Niektorí vedci pripravili 3-ozbrojené, 4-ozbrojené a iné viac-ozbrojené PLA pomocou rôznych iniciátorov na štúdium svojich hydrolýznych vlastností a zistili, že pre PLA s rovnakou molekulovou hmotnosťou, čím vyšší je počet rozvetvených reťazcov, čím rýchlejšie je rýchlosť degradácie. Analýza môže byť spôsobená skutočnosťou, že polyméry obsahujúce rozvetvené štruktúry majú nižšiu kryštalinitu a viac koncových skupín, a preto degradujú rýchlejšie ako tie s lineárnymi štruktúrami. Ľudia menia molekulárnu štruktúru PLA kopolymerizačným modifikáciou a syntetizujú rôzne typy kopolymérov s PLA ako matricou, aby sa regulovala rýchlosť hydrolýzy. Napríklad kopolymér PLGA, zavedenie PEG nielen zlepšuje hydrofilnosť PLA a znižuje jeho kryštalinitu, ktorá urýchľuje degradáciu polyméru, ale tiež poskytuje nové vlastnosti a funkcie materiálu. Hydrofilita zavedenej skupiny hrá rozhodujúcu úlohu v procese hydrolýzy polymérov v modifikácii zmesi, tým lepšia je hydrofilnosť, tým výraznejšia je hydrolytická degradácia.
4. Vplyv kryštalinity PLA patrí do kryštalického polyesterového materiálu, ale aj keď PLA patrí do kryštalického polyesterového materiálu, jej kryštalinita nemôže dosiahnuť 100%a častice alebo materiál sa rozdeľujú na kryštalickú a amorfnú oblasť (amorfná oblasť). V procese hydrolýzy PLA sa hydrolýza vždy vyskytuje ako prvá v amorfnej zóne. Voda najprv prenikne do amorfnej zóny, takže sa rozdeľuje väzba esteru v amorfnej zóne, keď je hydrolyzovaná väčšina amorfnej zóny, iba od okraja do stredu kryštalickej zóny začína hydrolyzovať. Malo by sa poznamenať, že v procese hydrolýzy PLA, často sprevádzaného javom zvýšenej kryštalinity, ktorá môže byť spôsobená hydrolýzou amorfnej zóny, tvorby mnohých štruktúrnych pravidelnosti nízkych molekulárnych látok, ktoré vytvárajú PLA, vytvára PLA, čím sa vytvorí PLA, čím sa vytvorí PLA, čím sa PLA vytvára PLA, čím sa vytvorí PLA, výroba PLA, ktorá vytvára PLA, výrobu PLA. Kryštalinita sa zvýšila. Niektorí vedci sa domnievajú, že zvýšenie kryštalinity je spôsobené hydrolýzou amorfnej zóny, ktorá zvyšuje podiel kryštalickej zóny v zostávajúcej vzorke. 5. Vplyv pravidelnosti kubickej štruktúry Z dôvodu optického izomerizmu kyseliny mliečnej má PLA aj rôzne kocky, PLLA, ktoré sa vyrábajú polymerizáciou čistej kyseliny L-lakčnej; PDLA, ktorá je vyrobená polymerizáciou čistej kyseliny D-lakčnej; PDLLA, ktorý sa vyrába polymerizáciou rôznych PLA s nízkym svetlom v určitom pomere kyseliny L-lakčnej a kyseliny D-lakčnej; a P (L/D) LA, ktoré sa vyrábajú spoločným miešaním PLLA a PDLA v určitom pomere. Výskumný pracovník porovnával hydrolýzové vlastnosti PLLA, PDLLA, PDLA a P (L/D) LA a výsledky ukázali, že PDLLA je najjednoduchšie hydrolyzovať; PLLA a PDLA boli najbližšími najjednoduchšími na hydroly a P (L/D) LA mal najsilnejší odpor hydrolýzy.
