塑料的降解机理主要可以分为以下几种:
生物降解
原理:生物降解塑料在自然环境中通过微生物(如细菌、真菌等)的作用分解为水、二氧化碳和有机物。微生物分泌的水解酶与塑料表面结合,将高分子链水解成小分子量化合物,这些小分子化合物被微生物吸收并转化为微生物体物或能量,最终分解为水和二氧化碳。
类型:常见的生物降解塑料包括PLA(聚乳酸)和PHA(聚羟基脂肪酸酯)。
光降解
原理:光降解塑料依靠太阳光中的紫外线来分解。紫外线照射下,塑料表面发生光化学反应,导致分子链断裂,从而改变其结构和性能,最终加速降解过程。
类型:常见的光降解聚乙烯(PE)通过在塑料中添加光稳定剂和降解促进剂实现降解。
热降解
原理:热降解塑料在高温条件下发生化学降解反应。通过热裂解,塑料中的高分子结构被打破,分解为较小的有机分子,最终转化为气体、液体等产品。
类型:例如,经过特殊化学处理和配方设计的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)可以在高温下更快降解。
水降解
原理:水降解塑料含有吸水性物质(含有亲水性基团),当塑料遇到水后便能实现溶解。这种塑料具有良好的水溶性,但适用于水降解的可降解塑料种类不多,且大多数材料耐水性差、在水中强度不高。
光-生物降解
原理:光-生物降解兼具光降解和生物降解的功能。首先在太阳光的作用下,使塑料中能够实现光降解的部分得到降解,剩余不能进行光降解的部分,通过生物化学作用,使高分子链断裂转化成低分子量化合物,最终实现降解。
氧化降解
原理:当塑料暴露在自然环境中,如土壤、水域或大气中时,首先会遭受光照、温度变化和氧气的影响,导致塑料的氧化反应,使其变脆并逐渐分解。
机械降解
原理:塑料在加工过程中或受到外力作用时,高分子链会断裂,导致分子量下降。这种降解通常是无规则的,发生在热、光、机械力等外界因素作用下。
这些降解机理可以单独或共同作用,导致塑料材料的最终降解。选择合适的降解塑料类型和应用场景,可以有效减少塑料废弃物对环境的影响。