冷熱沖擊試驗(yàn)箱塑料生物降解性能檢測(cè)方法有哪些？

冷熱沖擊試驗(yàn)箱技術(shù)規(guī)格書(shū)：

工程師通過(guò)對(duì)塑料變化的可視化觀察和評(píng)估，可用來(lái)描述降解后的變化參數(shù)和特征包括表面粗糙度、孔洞和裂痕的形成、分裂破碎情況、顏色變化、生物薄膜表面的性狀變化等，可通過(guò)SEM和原子力顯微鏡(AFM)進(jìn)一步觀察降解后的結(jié)構(gòu)和探究降解機(jī)理。聚合物降解測(cè)試中經(jīng)常采用測(cè)定薄膜或條狀試樣在降解后的質(zhì)量損失，結(jié)合殘余材料的結(jié)構(gòu)和分子量等分析，可以獲得降解過(guò)程的詳細(xì)信息，有利于探究塑料生物降解機(jī)理和分析影響降解的因素。
 
塑料生物降解性能的測(cè)試方法有哪些？
 
塑料的生物降解性能常用的測(cè)試方法包括可視化觀察、質(zhì)量損失、力學(xué)性能和分子量的變化、CO釋放量／氧氣吸收量、平板培養(yǎng)法等。還有一些技術(shù)可以用來(lái)評(píng)估聚合物材料的生物降解性能，包括傅里葉紅外光譜(FTIR)、差示掃描量熱(DSC)、核磁共振(NMR)、X能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、接觸角分析、吸水率等。
 
斷裂伸長(zhǎng)率對(duì)于聚合物的分子量變化十分敏感，當(dāng)降解試樣分子量發(fā)生少量變化時(shí)，可用斷裂伸長(zhǎng)率表征塑料生物降解性能的情況。只有當(dāng)分子量出現(xiàn)較大損失時(shí)，才表示酶導(dǎo)致解聚反應(yīng)的發(fā)生，材料出現(xiàn)明顯降解，對(duì)于非生物降解進(jìn)程，材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生顯著變化。這種塑料生物降解性能檢測(cè)方法通常用于第①階段非生物降解的情況，如PLA的降解。在有氧條件下，微生物利用氧進(jìn)行新陳代謝生成終產(chǎn)物CO2，
 
微生物所消耗的氧或生成的CO2可作為塑料生物降解性能情況的一個(gè)檢測(cè)指標(biāo)，也是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行降解測(cè)試常用的方法。傳統(tǒng)方法是采用堿液吸收CO2，通過(guò)人工滴定、紅外和順磁性氧檢測(cè)儀均可檢測(cè)裝置中氧和CO2濃度。但是，自動(dòng)化和連續(xù)性的測(cè)試方法要求測(cè)定排出氣流的檢測(cè)儀信號(hào)要在一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定，如果降解過(guò)程較緩慢，CO2和氧氣濃度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致信號(hào)很弱，會(huì)增加系統(tǒng)誤差影響準(zhǔn)確性。
 
平板培養(yǎng)法是一種簡(jiǎn)單塑料生物降解性能檢測(cè)半定量方法。將聚合物的細(xì)小顆粒均勻撒布在合成瓊脂平板中，瓊脂平板不透明且不能為微生物提供碳源。接種微生物在平板中培養(yǎng)一段時(shí)間后，若在菌落周?chē)纬梢粋€(gè)清晰的暈輪，表明微生物能分解聚合物，這是微生物降解材料檢測(cè)的第①步。此法通常用于測(cè)試微生物能否降解特定的聚合物，同時(shí)可分析清晰的暈輪區(qū)域面積作為一種半定量的降解測(cè)試方法。
 
我們對(duì)添加表面處理過(guò)的楓木纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料進(jìn)行有氧堆肥實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)堆肥過(guò)程產(chǎn)生的CO2來(lái)表征生物降解率，經(jīng)過(guò)4個(gè)月所有堆肥試樣生物降解率均超過(guò)90％，大部分接近100％。分析表明復(fù)合材料起初的降解是由于堆肥過(guò)程中的水解作用所致，分子量的減少是由表面水解、整體水解和纖維界面水解所致。材料經(jīng)降解后均碎裂為小塊，顏色變灰褐，SEM分析發(fā)現(xiàn)PLA與纖維界面結(jié)合減弱和剝落，并且出現(xiàn)大量孔洞和裂痕，以上結(jié)果均驗(yàn)證了復(fù)合材料具備良好生物降解性。
 
不同處理方法對(duì)PLA和改性交聯(lián)PLA生物降解性影響，經(jīng)過(guò)高能電子輻照和改性交聯(lián)后的PLA在堆肥過(guò)程中降解速率增大，降解后試樣平均分子量、熔體流動(dòng)速率、結(jié)晶度、拉伸強(qiáng)度和質(zhì)量均有不同程度減小，試樣顏色有所改變，SEM下觀察明顯出現(xiàn)孔洞和裂紋，均表明試樣發(fā)生了顯著的降解。
 
通過(guò)檢測(cè)比例為70／30和80／20的淀粉／聚苯乙烯松散填充泡沫的生物降解性發(fā)現(xiàn)，將材料置于可控堆肥罐中測(cè)試微生物同化過(guò)程中產(chǎn)生的CO2量，15d時(shí)CO2釋放量達(dá)到大。通過(guò)FTIR和NMR分析堆肥39d后的殘余材料發(fā)現(xiàn)，淀粉幾乎全部降解，剩下的聚苯乙烯也呈現(xiàn)出纖維破碎狀，比普通的聚苯乙烯材料更易降解。