به عنوان تامین کننده مواد زیست تخریب پذیر، من از نزدیک شاهد علاقه رو به رشد به این جایگزین های سازگار با محیط زیست برای پلاستیک های سنتی بوده ام. یکی از سوالات مبرمی که اغلب در خط کار ما مطرح می شود این است که چگونه مواد زیست تخریب پذیر به قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی واکنش نشان می دهند. در این پست وبلاگ، با تکیه بر تحقیقات علمی و تجربیات دنیای واقعی، به این موضوع می پردازم.
آشنایی با مواد زیست تخریب پذیر
مواد زیست تخریب پذیر موادی هستند که می توانند توسط فرآیندهای طبیعی مانند عمل میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها، قارچ ها و جلبک ها تجزیه شوند. این مواد راه حلی پایدار برای مشکل آلودگی پلاستیک جهانی ارائه می دهند. برخی از رایج ترین مواد زیست تخریب پذیری که ما عرضه می کنیم عبارتند ازنشاسته ذرت PBAT PLA،PBAT PLA، که در صنایع مختلف از بسته بندی گرفته تا کشاورزی کاربرد فراوانی دارند.
قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی: یک تعامل پیچیده
قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی بسته به عوامل متعددی می تواند اثرات مختلفی بر مواد زیست تخریب پذیر داشته باشد. این عوامل شامل نوع مواد زیست تخریب پذیر، ماهیت ماده شیمیایی، مدت زمان قرار گرفتن در معرض و شرایط محیطی است.
انواع مواد زیست تخریب پذیر و پاسخ آنها
- پلی لاکتیک اسید (PLA)PLA یک پلیمر زیست تخریب پذیر محبوب است که از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت یا نیشکر به دست می آید. هنگامی که PLA در معرض مواد شیمیایی خاص قرار می گیرد، می تواند تحت هیدرولیز قرار گیرد، یک واکنش شیمیایی که در آن مولکول های آب زنجیره های پلیمری را می شکند. به عنوان مثال، در یک محیط قلیایی، سرعت هیدرولیز PLA به طور قابل توجهی افزایش می یابد. مطالعات نشان داده اند که در سطوح pH بالا، پیوندهای استری موجود در PLA بیشتر مستعد شکست هستند که منجر به کاهش وزن مولکولی پلیمر و در نهایت تخریب آن می شود.
- پلی بوتیلن آدیپات ترفتالات (PBAT)PBAT یک کوپلی استر زیست تخریب پذیر است که اغلب با PLA ترکیب می شود تا انعطاف پذیری و پردازش پذیری آن را بهبود بخشد. PBAT در مقایسه با برخی دیگر از پلیمرهای زیست تخریب پذیر مقاومت شیمیایی نسبتاً خوبی دارد. با این حال، می تواند تحت تأثیر عوامل اکسید کننده قوی قرار گیرد. اکسیداسیون می تواند باعث بریدگی زنجیره در PBAT شود که منجر به کاهش خواص مکانیکی آن می شود. برای مثال، قرار گرفتن در معرض پراکسید هیدروژن میتواند منجر به تشکیل گروههای کربونیل روی زنجیرههای پلیمری شود که میتواند روند تخریب را تسریع کند.
- نشاسته ذرت - مواد مبتنی برنشاسته ذرت یک پلیمر طبیعی است که اغلب به عنوان پرکننده یا ماده پایه در کامپوزیت های زیست تخریب پذیر استفاده می شود. هنگامی که نشاسته ذرت در معرض آب و آنزیم های خاص قرار می گیرد، می تواند به سرعت توسط آمیلازها، که آنزیم هایی هستند که توسط میکروارگانیسم ها تولید می شوند، به واحدهای گلوکز تجزیه شود. با این حال، در حضور حلال های غیر قطبی، مواد مبتنی بر نشاسته ذرت می توانند تورم را تجربه کنند. این تورم می تواند ساختار ماده کامپوزیت را مختل کند و بر خواص مکانیکی و مانع آن تأثیر بگذارد.
نقش خواص شیمیایی
ماهیت ماده شیمیایی که ماده زیست تخریب پذیر در معرض آن قرار می گیرد، نقش مهمی در تعیین پاسخ دارد. به عنوان مثال، حلال های قطبی مانند آب و الکل ها می توانند با گروه های قطبی در پلیمرهای زیست تخریب پذیر از طریق پیوند هیدروژنی برهم کنش داشته باشند. این فعل و انفعال می تواند منجر به تورم، پلاستیک شدن یا حتی انحلال پلیمر شود. از سوی دیگر، حلالهای غیر قطبی مانند هگزان و تولوئن ممکن است تأثیر قابلتوجهی بر برخی از پلیمرهای زیست تخریبپذیر نداشته باشند، اما میتوانند مواد افزودنی با وزن مولکولی کم را از ماده استخراج کنند و خواص آن را تغییر دهند.
مدت زمان قرار گرفتن در معرض
هر چه یک ماده زیست تخریب پذیر بیشتر در معرض یک ماده شیمیایی قرار گیرد، احتمالاً اثرات آن بیشتر خواهد بود. قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض یک ماده شیمیایی ممکن است باعث تغییرات جزئی در خواص مواد شود، مانند کاهش جزئی در استحکام مکانیکی یا تغییر در ظاهر آن. با این حال، قرار گرفتن در معرض طولانی مدت می تواند منجر به تخریب کامل مواد شود. به عنوان مثال، قرار گرفتن مداوم در معرض یک اسید ملایم در طی یک دوره چند ماهه می تواند به تدریج زنجیره های پلیمری یک پلاستیک زیست تخریب پذیر را بشکند و آن را به قطعات کوچکی تبدیل کند که به راحتی توسط محیط جذب شوند.
شرایط محیطی
شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و وجود نور نیز می تواند بر واکنش مواد زیست تخریب پذیر به قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی تأثیر بگذارد. دماهای بالاتر به طور کلی سرعت واکنش های شیمیایی از جمله هیدرولیز و اکسیداسیون را افزایش می دهد. رطوبت می تواند مولکول های آب لازم را برای انجام واکنش های هیدرولیز فراهم کند. علاوه بر این، اشعه ماوراء بنفش (UV) می تواند باعث تخریب نوری برخی از پلیمرهای زیست تخریب پذیر، به ویژه پلیمرهای حاوی گروه های آروماتیک شود. اشعه ماوراء بنفش می تواند پیوندهای شیمیایی در زنجیره های پلیمری را بشکند و منجر به تشکیل رادیکال های آزاد و تخریب بعدی شود.
واقعی - جهانی برنامه ها و ملاحظات
در کاربردهای دنیای واقعی، درک چگونگی واکنش مواد زیست تخریب پذیر به قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی برای اطمینان از عملکرد و دوام آنها ضروری است. به عنوان مثال، در صنعت بسته بندی مواد غذایی، مواد زیست تخریب پذیر اغلب با اجزای غذایی مختلفی در تماس هستند که برخی از آنها می توانند اسیدی، قلیایی یا حاوی روغن و چربی باشند. اگر یک ماده بسته بندی زیست تخریب پذیر در برابر مواد شیمیایی موجود در غذا مقاوم نباشد، ممکن است یکپارچگی خود را از دست بدهد و منجر به نشت یا فساد غذا شود.
در بخش کشاورزی، فیلم های مالچ زیست تخریب پذیر در معرض مواد شیمیایی خاک، کودها و آفت کش ها قرار می گیرند. این مواد شیمیایی می توانند بر میزان تخریب لایه های مالچ تأثیر بگذارند. اگر فیلم مالچ خیلی سریع تخریب شود، ممکن است کنترل لازم برای علف های هرز و حفظ رطوبت خاک را فراهم نکند. برعکس، اگر خیلی آهسته تخریب شود، ممکن است در عملیات کاشت بعدی اختلال ایجاد کند.
کاهش اثرات قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی
برای کاهش اثرات قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی بر مواد زیست تخریب پذیر، چندین استراتژی را می توان به کار گرفت. یک رویکرد اصلاح ساختار پلیمر زیست تخریب پذیر از طریق اصلاح شیمیایی است. به عنوان مثال، معرفی عوامل پیوند متقاطع می تواند مقاومت شیمیایی پلیمر را با افزایش تعداد پیوندهای بین زنجیره های پلیمری بهبود بخشد. استراتژی دیگر استفاده از مواد افزودنی مانند آنتی اکسیدان ها و تثبیت کننده های UV برای محافظت از مواد در برابر اکسیداسیون و تخریب نور است.
نتیجه گیری
در نتیجه، واکنش مواد زیست تخریب پذیر به قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی یک پدیده پیچیده است که به عوامل متعددی بستگی دارد. به عنوان تامین کنندهمواد زیست تخریب پذیر، ما متعهد به ارائه محصولات با کیفیت بالا هستیم که می توانند در برابر محیط های شیمیایی مختلف مقاومت کنند و در عین حال سازگار با محیط زیست باشند.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد مواد زیست تخریب پذیر ما هستید یا الزامات خاصی در مورد مقاومت شیمیایی آنها دارید، از شما دعوت می کنیم تا برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما آماده کمک به شما در یافتن مناسب ترین راه حل های زیست تخریب پذیر برای کاربردهای شما هستند.
مراجع
- Auras, R., Harte, B., & Selke, S. (2004). مروری بر پلی لاکتیدها به عنوان مواد بسته بندی Bioscience ماکرومولکولی، 4 (9)، 835 - 864.
- ژانگ، ایکس، و توماس، اس. (2018). پلیمرهای زیست تخریب پذیر برای کاربردهای بسته بندی: بررسی مجله پلیمرها و محیط زیست، 26 (2)، 327 - 340.
- گارلوتا، دی (2001). بررسی ادبیات پلی (لاکتیک اسید). مجله پلیمرها و محیط زیست، 9(2)، 63 - 84.