可生物降解和不可生物降解聚合物

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介紹

可生物降解和不可生物降解聚合物是由大分子構成的兩大類物質。這些聚合物物質是由稱為單體的較小重複單元的連線形成的大分子。纖維素、蛋白質、核酸、紙張、玻璃、塑膠和橡膠等聚合物就是其中的一些例子。這些大分子和聚合物在兩種條件下分解成更簡單的分子——自然或合成。自然變化是酶的生物活性，而合成變化則是由於向這些聚合物中新增化學物質。在這些條件下，將大分子降解或分解成更簡單的分子的過程稱為分解。聚合物完全根據其鍵合和結構經歷這些變化。

什麼是可生物降解聚合物？

這些聚合物是在暴露於微生物/酶的需氧和厭氧條件下發生物理和化學變化的材料。它形成副產物，如二氧化碳、水、無機鹽和生物質。可生物降解聚合物透過兩個過程進行降解

• 酶促過程 - 在此過程中，降解透過細菌、藻類和真菌等微生物的酶作用發生。

• 非酶促過程 - 在此過程中，降解透過化學水解發生，化學水解分解這些聚合物的鏈。

因此，可生物降解聚合物是可以自然分解的物質。

可生物降解聚合物的例子

一些例子包括：

• 聚β-羥基丁酸酯-共-β-羥基戊酸酯 (PHBV) - 它是3-羥基丁酸和3-羥基戊酸的共聚物，其中酯基交聯單體。

• 聚乙醇酸 (PGA) - 透過乙醇酸的環狀二聚體OH-CH2COOH的鏈聚合獲得。

• 聚乳酸 (PLA) - 乳酸(OH-CH(CH3)COOH)的環狀二聚體的聚合。

• 聚(ε-己內酯) (PCL) - 透過6-羥基己酸的內酯的鏈聚合獲得。

• 尼龍-2-尼龍-6 - 它是甘氨酸(NH2CH2COOH)和氨基己酸(H2N-(CH2)5-COOH)的聚醯胺共聚。

什麼是不可生物降解聚合物？

這些聚合物不會被微生物的作用降解或消化。它由碳和氫原子長鏈組成，它們之間具有更強的離子間鍵。由於它們能夠多年保持完整，因此對環境造成危害。此外，這些聚合物進入了我們的食物鏈。

不可生物降解聚合物的例子

• 聚丙烯 (PP)

• 合成橡膠

• 聚氯乙烯 (PVC)

• 聚乙烯 (PE)

• 聚對苯二甲酸乙二醇酯 (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區別

序號	可生物降解聚合物	不可生物降解聚合物
1	它透過微生物的作用自然分解。	它不會自然分解。
2	它由短鏈組成。它由醯胺、酯和醚鍵組成。	它由碳和氫原子的長鏈組成。
3	這些鏈被水解或酶促裂解。	這些鏈化學惰性，因此無法分解。
4	這些聚合物分子具有弱鍵合連線。	這些聚合物具有離子型鍵合。
5	需要較短的分解時間。	需要較長的分解時間。
6	它由原材料和可再生資源組成。這些聚合物對環境友好。	它包含危險的塑膠、鋁罐和瓶子、廢金屬、泡沫聚苯乙烯、輪胎、油漆和各種化學品。這些聚合物對環境有害。

可生物降解聚合物由什麼製成？

這些聚合物天然存在和合成存在，包含醯胺、酯和醚等官能團。它經歷了許多反應形成縮合反應、開環聚合和金屬催化劑。

合成這些聚合物的方法之一是

可水解的酯基與聚合物鏈反應，導致形成弱酯鍵，使其受到酶的攻擊。這種聚合物是可生物降解的聚合物。此外，它們的特性和分解機制由它們的精確結構決定。

可生物降解聚合物形成機理

可生物降解聚合物的型別

聚合物有兩種型別：

• 生物聚合物和可再生資源 - 這些聚合物包含可再生資源和天然原材料。它們由生物質、微生物和生物衍生單體直接產生。

生物質示例	微生物示例	生物衍生單體示例
蛋白質（乳清蛋白、羊毛、酪蛋白、絲綢和谷蛋白） 多糖（澱粉、木質素和纖維素）	PHA（聚羥基烷酸酯） PHB（聚羥基丁酸酯）	PLA（聚乳酸）

• 石油化工資源或不可再生資源 - 這些是由不可再生資源或石油化工產品生產的。一些例子包括聚己內酯、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麼製成？

這些聚合物由碳和氫原子的長鏈組成。這些聚合物具有原子間型別的鍵合，並且足夠強，以至於微生物無法斷裂鍵並消化它們，並且需要很長時間才能分解它們。一種常用的不可生物降解物質是聚乙烯或塑膠，因為它成本低、用途廣泛且堅韌。它不受微生物作用的影響。因此，需要一些化學試劑來分解這些聚合物。

聚乙烯或聚乙烯是由乙烯或乙烯等單體的聚合產生的。它在有機過氧化物自由基作為引發劑的高溫和高壓下經歷自由基機制。它被稱為加聚反應。

不可生物降解聚合物的型別

一大類不可生物降解聚合物是聚乙烯或聚乙烯。這種聚合物有各種型別，有助於提高硬度、柔韌性、剛度以及耐化學性和耐潮性。不同型別包括。

• 線性高密度聚乙烯 (HDPE)

• 線性低密度聚乙烯 (LLDPE)

• 超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)

• 氯化聚乙烯 (CPE)

• 中密度聚乙烯 (MDPE)

• 交聯聚乙烯 (PEX)

• 低密度聚乙烯 (LDPE) 支鏈

結論

需要降解每種材料，因為它會導致需要自然或合成分解的廢物。降解等過程主要透過細菌/酶的作用減少廢物。一些被微生物分解成更簡單物質的物質稱為生物降解，而無法自然分解的物質則稱為不可生物降解。最重要的是，鋁罐、塑膠瓶、廢金屬、油漆、輪胎、油漆和各種化學品需要進行分解，因為這些物質不受自然過程的影響，並且在數千年後也無法拆卸或降解。它們對環境有劇毒，並顯著導致固體廢物，這對人類健康有害。

常見問題解答

Q1. 可生物降解聚合物的三個優點是什麼？

答：一些優點包括：

• 減少碳排放。

• 在製造過程中消耗的能量更少。

• 易於回收利用。

Q2. 給出一個可生物降解聚合物的缺點？

答：它具有成本效益，因為垃圾填埋場以這樣一種方式進行，即使其保持無水且不透氣，以儲存潛在的危險材料，這有助於防止有毒化學物質從垃圾填埋場中釋放出來，並且通常會減緩生物降解。

Q3. 可生物降解聚合物的特性是什麼？

答：這些聚合物在陽光和輻射的存在下降解。因此，它具有較低的熔點和降解溫度。這些聚合物的彈性和耐久性通常較低。此外，與金屬和陶瓷相比，它的強度和硬度較低。

Q4. 不可生物降解物質如何影響環境？

答：這些物質在環境中積累，不會自然分解，並保留在生態系統中，這反過來會導致水和土壤汙染。

Qns. 5. 不可生物降解產品的長期使用最終會產生什麼影響？

答：在陽光、水和空氣的存在下，持續接觸合成材料會導致釋放出劇毒汙染物，這些汙染物會進入水中，從而導致水汙染。