我們今天使用的塑料的一個主要問題是它們的巨大穩(wěn)定性—多年不能分解，從而對環(huán)境產(chǎn)生影響,。最近,，一些研究項目已經(jīng)開始開發(fā)在短時間內可在環(huán)境中降解的塑料。
到目前為止,，人們一直采用兩種不同的方法來制備可生物降解的塑料,。第一種是用玉米或小麥等生物質生產(chǎn)塑料，這些塑料在使用后會迅速分解成更小的,、可生物降解的化合物,。另一種方法是對聚乙烯等常用聚合物進行改性，使其降解更快,，然后被微生物消化,。
本文中主要涉及第二類塑料,，也被稱為含氧生物可降解塑料,。這種塑料的降解是通過添加少量金屬鹽實現(xiàn)的，這些金屬鹽充當催化劑并促進聚合物鏈的氧化,。由于只有在氧氣存在時才會發(fā)生氧化,，因此這種類型的分解只有在當塑料暴露于露天環(huán)境時才會起作用，如果塑料在厭氧條件下在填埋場處理,，分解速度并不比普通塑料快,。添加的金屬鹽是鐵、鎂,、錳,、鋅或鎳類的鹽，在自然界中非常常見,。
實驗：
通過梅特勒托利多DSC3和TGA/DSC3+研究了一種含氧生物降解包裝膜的聚合物的組成,，并以粒料純PE-LD作為對照。對兩種材料都進行OOT（氧化起始溫度）測試,，氧化起始溫度由聚合物的穩(wěn)定性決定,。
結果與分析：
圖 1 顯示了兩種材料的 DSC 熔融曲線，兩種樣品的熔點非常相似。然而,，含氧生物可降解薄膜是 PE-LD 和 PE-LLD 的混合物,。它在 112 °C 和 121 °C 處表現(xiàn)出兩個清晰的熔融峰。平均結晶度與 PE-LD相當,。圖 1 中顯示的曲線是單個樣品的第二次加熱曲線,，以消除生產(chǎn)和儲存歷史對 DSC 曲線的影響。
然后進行OOT（氧化起始溫度）的測量以比較兩種材料的穩(wěn)定性,，獲得的曲線顯示在圖 2 中,，測量在氧氣 (50 mL/min) 中進行，坩堝敞口測試,。使用與之前相同的 10 K/min 加熱速率,。當達到 5 W/g 的放熱熱流時，測量會自動停止,，以保護 DSC 加熱爐免受分解產(chǎn)物的影響,。OOT 測量值顯示氧化生物降解薄膜的溫度為 201.3°C，PE-LD 顆粒的溫度為 214.7°C,，溫差是顯著的并且可重復,，生物可降解 PE 薄膜的氧化起始溫度實際上比純 PE-LD 顆粒低約 13 ℃，表明其穩(wěn)定性要低得多,。
除了 DSC 測量之外,，還進行了 TGA 測量。兩種材料的結果曲線如圖 3 所示,，圖中可以看出兩種材料分解的區(qū)別,。樣品在600 °C之前是在氮氣中測試的，純 PE-LD 樣品在氮氣中*熱解,，特征起始溫度為 457 °C,。在 600 °C 時，吹掃氣體從氮氣切換到空氣,，聚合物殘留物的氧化立即開始,。含氧生物降解薄膜的熱解在 472 °C 之后開始，切換為空氣后質量有所下降,，這表明樣品中仍然含有未*熱解的物質,，在空氣中顯示出重量損失。在 DSC 曲線中,，這個過程表現(xiàn)為吸熱,。
兩種材料也通過 TGA/DSC 在空氣中進行測量。測量結果如圖 4 所示,。在空氣中的測量時,， PE-LD 顆粒的分解表現(xiàn)出更低的溫度,。對比同時測量的 DSC 曲線，氧化可生物降解薄膜的氧化開始得更早,，DSC 測量比 TGA 測量對氧化更敏感,，可氧化生物降解的薄膜會留下殘留物，而 PE-LD 顆粒則*燃燒,，且含氧生物可降解膜在 600 °C 的空氣中仍表現(xiàn)出吸熱效應,，這可解釋為氧化物的分解。
結論：
與普通 PE 薄膜相比,，含氧生物降解薄膜的氧化行為有顯著差異,。該行為證實了此類薄膜在空氣氣氛中降解得更快。添加的鹽不會加速氮氣下的厭氧分解,，它們的存在甚至可能對分解不利,。TGA曲線表明，含氧生物降解薄膜含有更多的無機添加劑,，并且可以通過TGA曲線很容易地確定無機添加劑的含量,。
18
立即詢價
您提交后,，專屬客服將第一時間為您服務