可生物降解和不可生物降解聚合物

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介绍

可生物降解和不可生物降解聚合物是由大分子构成的两大类物质。这些聚合物物质是由称为单体的较小重复单元的连接形成的大分子。纤维素、蛋白质、核酸、纸张、玻璃、塑料和橡胶等聚合物就是其中的一些例子。这些大分子和聚合物在两种条件下分解成更简单的分子——自然或合成。自然变化是酶的生物活性，而合成变化则是由于向这些聚合物中添加化学物质。在这些条件下，将大分子降解或分解成更简单的分子的过程称为分解。聚合物完全根据其键合和结构经历这些变化。

什么是可生物降解聚合物？

这些聚合物是在暴露于微生物/酶的需氧和厌氧条件下发生物理和化学变化的材料。它形成副产物，如二氧化碳、水、无机盐和生物质。可生物降解聚合物通过两个过程进行降解

• 酶促过程 - 在此过程中，降解通过细菌、藻类和真菌等微生物的酶作用发生。

• 非酶促过程 - 在此过程中，降解通过化学水解发生，化学水解分解这些聚合物的链。

因此，可生物降解聚合物是可以自然分解的物质。

可生物降解聚合物的例子

一些例子包括：

• 聚β-羟基丁酸酯-共-β-羟基戊酸酯 (PHBV) - 它是3-羟基丁酸和3-羟基戊酸的共聚物，其中酯基交联单体。

• 聚乙醇酸 (PGA) - 通过乙醇酸的环状二聚体OH-CH2COOH的链聚合获得。

• 聚乳酸 (PLA) - 乳酸(OH-CH(CH3)COOH)的环状二聚体的聚合。

• 聚(ε-己内酯) (PCL) - 通过6-羟基己酸的内酯的链聚合获得。

• 尼龙-2-尼龙-6 - 它是甘氨酸(NH2CH2COOH)和氨基己酸(H2N-(CH2)5-COOH)的聚酰胺共聚。

什么是不可生物降解聚合物？

这些聚合物不会被微生物的作用降解或消化。它由碳和氢原子长链组成，它们之间具有更强的离子间键。由于它们能够多年保持完整，因此对环境造成危害。此外，这些聚合物进入了我们的食物链。

不可生物降解聚合物的例子

• 聚丙烯 (PP)

• 合成橡胶

• 聚氯乙烯 (PVC)

• 聚乙烯 (PE)

• 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)

• 聚苯乙烯 (PS)

可生物降解聚合物和不可生物降解聚合物的区别

序号	可生物降解聚合物	不可生物降解聚合物
1	它通过微生物的作用自然分解。	它不会自然分解。
2	它由短链组成。它由酰胺、酯和醚键组成。	它由碳和氢原子的长链组成。
3	这些链被水解或酶促裂解。	这些链化学惰性，因此无法分解。
4	这些聚合物分子具有弱键合连接。	这些聚合物具有离子型键合。
5	需要较短的分解时间。	需要较长的分解时间。
6	它由原材料和可再生资源组成。这些聚合物对环境友好。	它包含危险的塑料、铝罐和瓶子、废金属、泡沫聚苯乙烯、轮胎、油漆和各种化学品。这些聚合物对环境有害。

可生物降解聚合物由什么制成？

这些聚合物天然存在和合成存在，包含酰胺、酯和醚等官能团。它经历了许多反应形成缩合反应、开环聚合和金属催化剂。

合成这些聚合物的方法之一是

可水解的酯基与聚合物链反应，导致形成弱酯键，使其受到酶的攻击。这种聚合物是可生物降解的聚合物。此外，它们的特性和分解机制由它们的精确结构决定。

可生物降解聚合物形成机理

可生物降解聚合物的类型

聚合物有两种类型：

• 生物聚合物和可再生资源 - 这些聚合物包含可再生资源和天然原材料。它们由生物质、微生物和生物衍生单体直接产生。

生物质示例	微生物示例	生物衍生单体示例
蛋白质（乳清蛋白、羊毛、酪蛋白、丝绸和谷蛋白） 多糖（淀粉、木质素和纤维素）	PHA（聚羟基烷酸酯） PHB（聚羟基丁酸酯）	PLA（聚乳酸）

• 石油化工资源或不可再生资源 - 这些是由不可再生资源或石油化工产品生产的。一些例子包括聚己内酯、聚（L-乳酸）、聚乙醇酸、聚原酯和聚酸酐。

不可生物降解聚合物由什么制成？

这些聚合物由碳和氢原子的长链组成。这些聚合物具有原子间类型的键合，并且足够强，以至于微生物无法断裂键并消化它们，并且需要很长时间才能分解它们。一种常用的不可生物降解物质是聚乙烯或塑料，因为它成本低、用途广泛且坚韧。它不受微生物作用的影响。因此，需要一些化学试剂来分解这些聚合物。

聚乙烯或聚乙烯是由乙烯或乙烯等单体的聚合产生的。它在有机过氧化物自由基作为引发剂的高温和高压下经历自由基机制。它被称为加聚反应。

不可生物降解聚合物的类型

一大类不可生物降解聚合物是聚乙烯或聚乙烯。这种聚合物有各种类型，有助于提高硬度、柔韧性、刚度以及耐化学性和耐潮性。不同类型包括。

• 线性高密度聚乙烯 (HDPE)

• 线性低密度聚乙烯 (LLDPE)

• 超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)

• 氯化聚乙烯 (CPE)

• 中密度聚乙烯 (MDPE)

• 交联聚乙烯 (PEX)

• 低密度聚乙烯 (LDPE) 支链

结论

需要降解每种材料，因为它会导致需要自然或合成分解的废物。降解等过程主要通过细菌/酶的作用减少废物。一些被微生物分解成更简单物质的物质称为生物降解，而无法自然分解的物质则称为不可生物降解。最重要的是，铝罐、塑料瓶、废金属、油漆、轮胎、油漆和各种化学品需要进行分解，因为这些物质不受自然过程的影响，并且在数千年后也无法拆卸或降解。它们对环境有剧毒，并显着导致固体废物，这对人类健康有害。

常见问题解答

Q1. 可生物降解聚合物的三个优点是什么？

答：一些优点包括：

• 减少碳排放。

• 在制造过程中消耗的能量更少。

• 易于回收利用。

Q2. 给出一个可生物降解聚合物的缺点？

答：它具有成本效益，因为垃圾填埋场以这样一种方式进行，即使其保持无水且不透气，以储存潜在的危险材料，这有助于防止有毒化学物质从垃圾填埋场中释放出来，并且通常会减缓生物降解。

Q3. 可生物降解聚合物的特性是什么？

答：这些聚合物在阳光和辐射的存在下降解。因此，它具有较低的熔点和降解温度。这些聚合物的弹性和耐久性通常较低。此外，与金属和陶瓷相比，它的强度和硬度较低。

Q4. 不可生物降解物质如何影响环境？

答：这些物质在环境中积累，不会自然分解，并保留在生态系统中，这反过来会导致水和土壤污染。

Qns. 5. 不可生物降解产品的长期使用最终会产生什么影响？

答：在阳光、水和空气的存在下，持续接触合成材料会导致释放出剧毒污染物，这些污染物会进入水中，从而导致水污染。