Като доставчик на биоразградими материали, бях свидетел от първа ръка нарастващото търсене на устойчиви алтернативи в различни индустрии. Един от най -завладяващите аспекти на биоразградимите материали е тяхното взаимодействие със слънчевата светлина, което играе решаваща роля в процеса на деградация. В тази публикация в блога ще се задълбоча в науката зад това как биоразградимите материали взаимодействат със слънчевата светлина, изследвайки механизмите, факторите и последиците за тяхното използване.
Разбиране на биоразградими материали
Преди да се потопим във взаимодействието със слънчевата светлина, нека разберем накратко какви са биоразградимите материали. Биоразградимите материали са вещества, които могат да бъдат разградени чрез естествени процеси, като действието на микроорганизми като бактерии, гъби и водорасли. Тези материали са проектирани да се върнат към природата, намалявайки въздействието върху околната среда, свързано с традиционните пластмаси и други не -разградими материали.
Общите видове биоразградими материали включват полилактична киселина (PLA), полибутилен сукцинат (PBS) и полибутилен адипат терефталат (PBAT).PLA PBSса популярни избори поради сравнително добрите си механични свойства и биоразградимост.PLA PBS смесиКомбинирайте предимствата на двата материала, предлагайки подобрена производителност в различни приложения.PBAT PLAСмесите също се използват широко, особено в приложенията за опаковане, тъй като осигуряват гъвкавост и здравина, като същевременно остават биоразградими.
Ролята на слънчевата светлина в биоразграждането
Слънчевата светлина е мощен енергиен източник, който може да инициира и ускори влошаването на биоразградими материали чрез процес, наречен фотодеградиране. Фотодеграцията възниква, когато енергията от слънчевата светлина, особено ултравиолетовото (UV) радиация, разрушава химичните връзки в полимерните вериги на биоразградими материали.
UV лъчение и разграждане на полимер
UV спектърът на слънчевата светлина може да бъде разделен на три региона: UVA (320 - 400 nm), UVB (280 - 320 nm) и UVC (100 - 280 nm). По -голямата част от UVC лъчението обаче се абсорбира от земната атмосфера и само UVA и UVB достигат до земната повърхност. UVA радиацията има по -голяма дължина на вълната и по -ниска енергия в сравнение с UVB, но все пак може да проникне по -дълбоко в материала. UVB радиацията, от друга страна, има по -висока енергия и може да причини по -значителни увреждания на полимерните вериги.
Когато биоразградимите полимери абсорбират UV лъчение, енергията може да възбуди електроните в химичните връзки, което ги кара да се счупят. Това води до образуването на свободни радикали, които са силно реактивни видове. Тези свободни радикали могат да реагират с кислород във въздуха, за да образуват пероксиди и други окислителни продукти. Образуването на тези продукти отслабва полимерната структура, което я прави по -податлива на по -нататъшно разграждане от микроорганизми.
Окисляване и верига
Процесът на окисляване, иницииран от UV лъчение, може да причини разрязване на веригата, което е счупването на полимерните вериги на по -малки фрагменти. Докато полимерните вериги се счупват, молекулното тегло на материала намалява и физическите му и механичните свойства се променят. Например, материалът може да стане по -крехък, да загуби силата си и да развие пукнатини и дупки. Тези промени увеличават повърхността на материала, което улеснява достъп до микроорганизмите и влошават полимера.
Фактори, влияещи върху взаимодействието със слънчевата светлина
Няколко фактора могат да повлияят на начина, по който биоразградимите материали взаимодействат със слънчевата светлина и скоростта на фоторазграждането.
Полимерна структура
Химическата структура на биоразградимия полимер играе значителна роля за неговата чувствителност към UV лъчение. Полимерите с двойни връзки или ароматни пръстени в тяхната структура обикновено са по -предразположени към фотодеградация, тъй като тези групи могат да абсорбират UV лъчението по -лесно. Например, полимерите с естерни връзки, като PLA и PBS, могат да бъдат по -чувствителни към индуцирана от UV хидролиза и окисляване.
Добавки
Много биоразградими материали съдържат добавки за подобряване на работата им, като антиоксиданти, UV стабилизатори и пигменти. Антиоксидантите могат да реагират със свободни радикали и да им попречат да причинят по -нататъшно увреждане на полимерните вериги. UV стабилизаторите, от друга страна, могат да абсорбират или отразяват UV лъчението, предпазвайки полимера от вредните му ефекти. Пигментите също могат да повлияят на взаимодействието със слънчевата светлина. Някои пигменти могат да абсорбират UV лъчение и да прехвърлят енергията на полимера, ускорявайки разграждането, докато други могат да осигурят известна защита, като отразяват или разсейват светлината.
Условия на околната среда
Условията на околната среда, като температура, влажност и наличие на замърсители, също могат да повлияят на процеса на фотодеградация. По -високите температури могат да повишат скоростта на химичните реакции, включително окисляването и реакциите на веригата. Влажността също може да играе роля, тъй като водата може да действа като среда за химични реакции и може да засили проникването на кислород в материала. Замърсителите във въздуха, като озон и азотни оксиди, могат да реагират със свободните радикали и окислителните продукти, като допълнително влияят на процеса на разграждане.
Последици за приложенията
Взаимодействието на биоразградими материали със слънчева светлина има няколко последици за тяхното използване в различни приложения.
Приложения на открито
За биоразградими материали, използвани във външни приложения, като селскостопански филми за мулч, опаковки за продукти на открито и строителни материали, излагането на слънчева светлина е неизбежно. Разбирането на процеса на фотодеградация е от решаващо значение за осигуряване на дълголетието и работата на тези материали. Производителите трябва да избират полимери и добавки, които могат да издържат на UV радиацията и условията на околната среда в специфичното приложение. Например, в селскостопанските филми за мулч, материалът трябва да поддържа силата и целостта си за определен период, за да осигури ефективен контрол на плевелите и защита на почвата, но също така трябва да се влоши след полезния си живот, за да избегне замърсяването на околната среда.
Приложения на закрито
Дори при приложения на закрито биоразградимите материали все още могат да бъдат изложени на някакво UV лъчение от изкуствени източници на светлина, като флуоресцентни и LED светлини. Въпреки че интензивността на UV радиацията от тези източници е много по -ниска от тази на слънчевата светлина, с течение на времето, тя все още може да причини известно влошаване на материала. Ето защо е важно да се вземе предвид потенциалното въздействие на осветлението на закрито върху производителността и издръжливостта на биоразградимите продукти.
Контакт за поръчки
Ако се интересувате от закупуване на висококачествени биоразградими материали за вашите продукти, ви каня да се свържете с нас за дискусия за обществени поръчки. Ние предлагаме широка гама отPLA PBS,PLA PBS смесииPBAT PLAпродукти, които са внимателно формулирани, за да отговарят на вашите специфични изисквания. Нашият екип от експерти може да ви предостави подробна информация за материалите, тяхната работа и тяхната пригодност за различни приложения. Независимо дали сте в индустрията за опаковане, селско стопанство или потребителски стоки, можем да ви помогнем да намерите правилното биоразградимо решение за вашия бизнес.
ЛИТЕРАТУРА
- Albertsson, A. - C., & Varma, IK (2002). Разградими алифатни полиестери. Напредък в полимерната наука, 27 (11), 1627 - 1732.
- Andrady, AL (2011). Микропластика в морската среда. Бюлетин за замърсяване на морското замърсяване, 62 (8), 1596 - 1605.
- Barnes, DKA, Galgani, F., Thompson, RC, & Barlaz, M. (2009). Натрупване и фрагментиране на пластмасови отломки в глобална среда. Философски транзакции на Кралското общество B: Биологични науки, 364 (1526), 1985 - 1998.