Faktory ovlivňující hydrolýzu kyseliny polyloktické (PLA)
November 20, 2023
V současné době světová roční produkce plastů asi 140 milionů tun po použití odpadu představovala přibližně 50% až 60% produkce, většina materiálových produktů polymerů je obtížné rozložit, což má za následek znečištění podzemní vody a půdy, ohrožení, ohrožení Růst rostlin a zvířat, ohrožující přežití lidských bytostí a zdraví a stát se hlavními viníky na světě bílého znečištění. Protože lidé věnují stále více a více pozornosti na environmentální problémy, biologicky rozložitelné plasty jsou postupně upřednostňovány. Jako ekologicky šetrná alifatický polyester je
kyselina polylaktová (PLA) také jedním z nejpoužívanějších typů biologických materiálů . S dobrou biokompatibilitou, degradabilitou a vynikajícími zpracovatelskými vlastnostmi se PLA věnovala rozsáhlé pozornosti a je považována za jeden z nejslibnějších nových „ekologických materiálů“, které nahradí stávající plasty. 1. Mechanismus degradace kyseliny polylaktické (PLA) Jako polyesterový materiál je degradace kyseliny polylaktická rozdělena na jednoduchou hydrolytickou degradaci a enzymově katalyzovanou degradaci. Jednoduchá hydrolytická degradace je inverzní reakce esterifikace, počínaje absorpcí vody, malé molekuly vody se přesunuly na povrch vzorku, difúze do esterové vazby nebo hydrofilní skupiny kolem role kyseliny a alkálií v médiu, estera Fraktura hydrolýzy bez vazby, vzorek molekuly, množství pomalého snížení molekulové hmotnosti, když je molekulová hmotnost do určité míry snížena, vzorek se začal rozpouštět a vytvářet produkty rozpustné degradace. Enzymatická degradace polylaktidu je nepřímá, dochází k první hydrolýze kyseliny polylaktinové, do určité míry hydrolýza a další metabolismus pod působením enzymů, takže proces degradace může být dokončen.
2.Faktory ovlivňující hydrolýzu a degradaci kyseliny polyloktické kyseliny Faktory ovlivňující hydrolýzu PLA lze rozdělit do dvou kategorií: vlastnosti materiálu a podmínky hydrolýzy. Mezi vlastnosti materiálu patří molekulární struktura, krystalinitu, velikost a distribuce molekulové hmotnosti, pravidelnost struktury, tvar a velikost vzorku, proces formování, přísady a nečistoty atd.; Podmínky hydrolýzy zahrnují pH, teplotu a vlhkost, dielektrickou konstantu, radiační ošetření atd., Tyto faktory nejsou nezávislé na dopadu degradace polymeru materiálu, ale vzájemně interakce. 3. Vliv molekulární struktury Molekulární struktura je důležitým faktorem ovlivňujícím vlastnosti materiálů na bázi PLA. Někteří vědci připravili 3-ozbrojené, 4-ozbrojené a další více ozbrojené PLA pomocí různých iniciátorů ke studiu jeho hydrolýzů, a zjistili, že pro PLA se stejnou molekulovou hmotností, tím vyšší je počet rozvětvených řetězců, tím rychlejší je rychlost degradace. Analýza může být způsobena skutečností, že polymery obsahující rozvětvené struktury mají nižší krystalinitu a více terminálních skupin, a proto se degradují rychleji než ty s lineárními strukturami. Lidé mění molekulární strukturu PLA modifikací kopolymerace a syntetizují různé typy kopolymerů s PLA jako matricí pro kontrolu rychlosti hydrolýzy. Například PLGA Copolymer, zavedení PEG nejen zlepšuje hydrofilitu PLA a snižuje jeho krystalinitu, což urychluje degradaci polymeru, ale také dává materiálu nové vlastnosti a funkce. Hydrofilita zavedené skupiny hraje rozhodující roli v procesu hydrolýzy polymerů při modifikaci směsi, tím lepší je hydrofilita, tím významnější je hydrolytická degradace.
4. Vliv krystalinity PLA patří do krystalického polyesterového materiálu, ale i když PLA patří do krystalického polyesterového materiálu, jeho krystalinita nemůže dosáhnout 100%a částice nebo materiál je rozdělen do krystalické a amorfní oblasti (amorfní oblast). V procesu hydrolýzy PLA se hydrolýza vždy vyskytuje nejprve v amorfní zóně. Voda nejprve proniká do amorfní zóny, takže esterová vazba v amorfní zóně je rozbitá, když je většina amorfní zóny hydrolyzována, pouze od okraje do středu krystalické zóny začne hydrolyzovat. Je třeba poznamenat, že v procesu hydrolýzy PLA, často doprovázený jevem zvýšené krystalinity, což může být způsobeno hydrolýzou amorfní zóny, generováním řady strukturální pravidelnosti nízkých molekulárních látek, čímž se PLA vytváří PLA Zvýšila se krystalinita. Někteří vědci se domnívají, že zvýšení krystalinity je způsobeno hydrolýzou amorfní zóny, která zvyšuje podíl krystalické zóny ve zbývajícím vzorku. 5. Vliv pravidelnosti krychlové struktury Vzhledem k optickému izomerismu kyseliny mléčné má PLA také různé kostky, PLLA, která je vyrobena polymerací čisté kyseliny L-laktové; PDLA, která je vyrobena polymerací čisté kyseliny D-mléčné; Pdlla, která je vyrobena polymerací různých nízko osvětlových čistých PLA v určitém poměru kyseliny L-mléčné a kyseliny D-mléčné; a P (L/D) LA, který je vyroben spolupracováním PLLA a PDLA v určitém poměru. Výzkumník porovnával vlastnosti hydrolýzy PLLA, PDLLA, PDLA a P (L/D) LA a výsledky ukázaly, že PDLLA byla nejjednodušší hydrolyze; PLLA a PDLA byly další nejjednodušší hydrolyzovat a P (L/D) LA měl nejsilnější odolnost proti hydrolýze.
