Dopyt po environmentálnych materiáloch sa v posledných rokoch zvýšil, čo je spôsobené rastúcimi obavami týkajúcimi sa znečistenia plastov a jeho vplyvom na životné prostredie. Poly (butylénový adipat - Co - tereftalát) (PBAT) je biologicky odbúrateľný polyester, ktorý získal značnú pozornosť ako udržateľná alternatíva k tradičným biologicky rozložiteľným plastom. Ako biologicky rozložiteľný dodávateľ PBAT sa často pýtam, ako pridanie prísad ovplyvňuje biologicky odbúrateľnosť PBAT. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do tejto témy, skúmam rôzne typy prísad, ich účinky na biodegradáciu PBAT a dôsledky pre rôzne aplikácie.
Pochopenie biologickej odbúrateľnosti PBAT
PBAT je kopolyester syntetizovaný z 1,4 - butándiolu, kyseliny adipovej a kyseliny tereftalovej. Kombinuje vynikajúce mechanické vlastnosti polyetylénového tereftalátu (PET) a biologicky odbúrateľnosť alifatických polyesterov. PBAT môže byť rozdelený mikroorganizmami za vhodných podmienok prostredia, napríklad v pôde, komposte alebo vode, na oxid uhličitý, vodu a biomasu. Táto biologická odbúrateľnosť z nej robí atraktívnu voľbu pre aplikácie, ako sú obaly, poľnohospodárske filmy a jednorazové spotrebiteľské výrobky.
Typy prísad používaných s PBAT
Existuje niekoľko typov prísad, ktoré môžu byť začlenené do PBAT, aby sa zvýšil jeho výkon alebo upravil jeho vlastnosti. Tieto prísady zahŕňajú:
Výplne
Filers sa často pridávajú do PBAT, aby sa znížili náklady, zlepšili mechanické vlastnosti a zlepšili charakteristiky spracovania. Bežné výplne zahŕňajú uhličitan vápenatý, mastenec aMateriál. Uhličitan vápenatý je široko používaný výplň kvôli jeho nízkym nákladom a dostupnosti. Môže zvýšiť tuhosť a rozmerovú stabilitu PBAT. Pridanie výplne však môže mať vplyv na biologicky odbúrateľnosť PBAT. Veľké množstvo výplne môže vytvoriť fyzickú bariéru, ktorá môže spomaliť prístup mikroorganizmov k matici PBAT, čím sa zníži rýchlosť biodegradácie.
Plastifikátory
Plastifikátory sa používajú na zlepšenie flexibility a spracovateľnosti PBAT. Pracujú tak, že redukujú intermolekulárne sily medzi polymérnymi reťazcami, čo im umožňuje voľnejšie sa pohybovať. Pri formuláciách PBAT sa bežne používajú plastifikátory na báze citrátu a epoxidovaný sójový olej. Zatiaľ čo plastifikátory môžu zvýšiť mechanické vlastnosti PBAT, môžu tiež ovplyvniť jeho biologicky odbúrateľnosť. Niektoré plastifikátory môžu v priebehu času vylúhovať z polymérnej matrice, ktorá môže zmeniť povrchové vlastnosti PBAT a ovplyvniť pripojenie a aktivitu mikroorganizmov.
Kompatibilizátory
Keď je PBAT zmiešaný s inými polymérmi, napríklad sPLA PBSaleboKukuričný škrob PBAT PLA, Kompatibilizátory sa často pridávajú, aby sa zlepšila kompatibilita medzi rôznymi polymérmi. Kompatibilizátory môžu zvýšiť medzifázovú adhéziu medzi fázami polyméru, čo vedie k lepším mechanickým vlastnostiam zmesi. Prítomnosť kompatibilizátorov však môže mať vplyv aj na biologicky odbúrateľnosť zmesi PBAT. Chemická štruktúra a reaktivita kompatibilizátora môžu ovplyvniť degradačné správanie celého polymérneho systému.
Biodegradačné urýchľovače
Niektoré prísady sú špeciálne navrhnuté na urýchlenie biodegradácie PBAT. Tieto prísady môžu pôsobiť ako katalyzátory alebo poskytovať živiny pre mikroorganizmy zapojené do procesu biodegradácie. Napríklad do PBAT sa môžu pridať určité enzýmy alebo pro - oxidanty, aby sa urýchlila jeho rozklad. Enzýmy sa môžu špecificky zameriavať na esterové väzby v PBAT, čo uľahčuje ich hydrolýzu. Pro - oxidanty môžu iniciovať oxidačnú degradáciu PBAT, po ktorej potom môže nasledovať biodegradácia.
Účinky prísad na biologickú odbúrateľnosť PBAT
Vplyv výplne na biodegradáciu
Ako už bolo uvedené, výplne môžu mať negatívny vplyv na biologicky odbúrateľnosť PBAT. Po pridaní veľkého množstva plniva sa zníži povrchová plocha PBAT na mikrobiálny útok. Mikroorganizmy musia mať prístup k polymérnym reťazcom, aby ich rozložili, a prítomnosť výplne môže tento proces brániť. Napríklad častice uhličitanu vápenatého môžu obliekať povrch PBAT, čím bránia priamemu kontaktu mikroorganizmov polymérom. Ak je však výplň samotná biologicky odbúrateľná, napríkladMateriál, celková biologická odbúrateľnosť kompozitu nemusí byť významne ovplyvnená. V skutočnosti v niektorých prípadoch môže pridanie malého množstva biologicky odbúrateľného plniva dokonca zvýšiť mieru biodegradácie poskytnutím ďalších miest na mikrobiálnu kolonizáciu.
Vplyv plastifikátorov na biodegradáciu
Vplyv plastifikátorov na biologickú odbúrateľnosť PBAT je zložitý. Na jednej strane plastifikátory môžu zvýšiť mobilitu polymérnych reťazcov, čo môže mikroorganizmom uľahčiť prístup a degradovať PBAT. Na druhej strane, vylúhovanie plastifikátorov môže zmeniť povrchové vlastnosti PBAT. Ak plastifikátor tvorí vrstvu na povrchu PBAT, môže zabrániť pripevneniu mikroorganizmov. Niektoré plastifikátory môžu byť navyše toxické pre mikroorganizmy, ktoré môžu inhibovať ich rast a aktivitu, čím sa znižuje miera biodegradácie.
Úloha kompatibilizátorov pri biodegradácii
Kompatibilizátory môžu ovplyvniť biologicky odbúrateľnosť zmesí PBAT rôznymi spôsobmi. Ak je kompatibilizátor biologicky odbúrateľný, môže sa rozdeliť spolu s PBAT a inými polymérmi v zmesi. Ak však kompatibilizátor nie je biologicky odbúrateľný alebo má pomalú mieru degradácie, môže zostať v prostredí po dlhú dobu a ovplyvniť celkový výkon biodegradácie zmesi. Chemická štruktúra kompatibilizátora môže tiež ovplyvniť interakciu medzi rôznymi polymérmi v zmesi a mikroorganizmami. Napríklad kompatibilizátor s hydrofóbnou štruktúrou môže znížiť absorpciu zmesi vody, ktorá môže spomaliť hydrolýzu polymérnych reťazcov.
Vplyv urýchľovačov biodegradácie
Biodegradačné urýchľovače sú navrhnuté tak, aby zlepšili biologicky odbúrateľnosť PBAT. Enzýmy sa môžu špecificky zameriavať na esterové väzby v PBAT, čím sa zvyšuje rýchlosť hydrolýzy. Pro - oxidanty môžu iniciovať oxidačnú degradáciu, vďaka ktorej môže PBAT viac náchylný na mikrobiálny útok. Účinnosť týchto urýchľovačov však závisí od rôznych faktorov, ako je typ a koncentrácia urýchľovača, podmienky prostredia a prítomnosť iných prísad. V niektorých prípadoch môže mať nadmerné množstvo urýchľovača negatívny vplyv na mechanické vlastnosti PBAT alebo môže spôsobiť nežiaduce vedľajšie reakcie.
Dôsledky pre rôzne aplikácie
Pridanie prísad do PBAT má rôzne dôsledky pre rôzne aplikácie.
Balenie
V aplikáciách balenia je biologicky odbúrateľnosť PBAT rozhodujúca. Ak je obalový materiál navrhnutý tak, aby bol kompostovateľný, použité prísady by nemali významne znížiť mieru biodegradácie. Napríklad pri používaní výplne by sa mala táto suma starostlivo kontrolovať, aby sa zabezpečilo, že obal môže stále spĺňať kompostovateľné normy. Urýchľovače biodegradácie sa môžu použiť na zabezpečenie toho, aby sa obalový materiál rýchlo rozpadol v kompostovacom prostredí.
Poľnohospodárske filmy
Poľnohospodárske filmy vyrobené z PBAT sa používajú na zlepšenie teploty pôdy, zadržiavania vlhkosti a kontroly buriny. Tieto filmy musia mať dobré mechanické vlastnosti a po určitom období používania by sa mali degradovať. Na zlepšenie flexibility filmov sa môžu použiť prísady, ako sú plastifikátory. Výber plastifikátora by však mal byť založený na jeho vplyve na biologicky odbúrateľnosť. Na zníženie nákladov sa môžu pridať aj výplne, ale mal by sa zvážiť ich vplyv na degradáciu filmu v pôde.
Záver
Pridanie prísad do PBAT môže mať významný vplyv na jeho biologicky odbúrateľnosť. Zatiaľ čo niektoré prísady môžu zlepšiť výkon PBAT, môžu tiež ovplyvniť jeho schopnosť rozkladať sa v prostredí. Ako biologicky rozložiteľný dodávateľ PBAT je dôležité starostlivo vybrať prísady na základe konkrétnych požiadaviek aplikácie a požadovanej rýchlosti biodegradácie. Pochopením účinkov rôznych prísad na biologickú odbúrateľnosť PBAT môžeme vyvinúť formulácie, ktoré vyvážia výkonnosť a environmentálnu udržateľnosť.
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich biologicky rozložiteľných produktoch PBAT alebo máte konkrétne požiadavky na vaše aplikácie, neváhajte a kontaktujte nás kvôli obstarávaniu a ďalším diskusiám. Zaviazali sme sa poskytovať vysoko kvalitné a udržateľné riešenia, ktoré vyhovujú vašim potrebám.
Odkazy
- Albertsson, A. - C. a Karlsson, S. (1997). Degradácia a stabilizácia alifatických polyesterov. Pokrok v polymérnej vede, 22 (8), 1123 - 1163.
- Lunt, J. (1998). Polyméry poly (kyselina mliečna). Journal of Polymers and The Environment, 6 (1), 23 - 32.
- Do pohybu, Y., Kabalia, BP, Uguwu, Cu a Abay, S. (2009). Biologická odbúrateľnosť plastov. 10 (9),