Degradácia polymérov
Degradácia polymérov je súbor procesov, ktorými dochádza k rozkladu polymérov (polyméry bývajú často súčasťou plastov). Zvyčajne sa jedná o abiotické procesy (hlavne chemické a fyzikálne). Počas degradácie dochádza k zmene vlastností polymérov, napríklad pevnosti.
Druhy degradácie[upraviť | upraviť zdroj]
Vplyvom faktorov prostredia ako je svetlo, teplo, vlhkosť, chemické podmienky alebo biologická aktivita mikroorganizmov, dochádza k fyzikálnym alebo chemickým zmenám polymérov, teda zhoršeniu ich funkčnosti, ktoré vedú k štiepeniu väzieb a následne k chemickej transformácií (tvorbe štrukturálnych nehomogenít). Deje, ktoré prebiehajú účinkom týchto faktorov sú známe pod pojmom degradácia a vplývajú na zmeny materiálových vlastnosti ako sú mechanické, optické alebo elektrické vlastnosti, tvorba trhlín, zmeny sfarbenia a mnoho ďalších. Degradáciu plastov možno rozdeliť podľa pôsobiaceho faktora nasledovne:[1]
| Faktor | Degradácia |
|---|---|
| Teplo | Termická |
| Prostredie | Chemická |
| Svetlo, žiarenie | Fotodegradácia |
| Namáhanie, ultrazvuk | Mechanická |
Termická degradácia[upraviť | upraviť zdroj]
Termická degradácia polymérov je charakterizovaná ako deštrukcia makromolekúl v dôsledku zahrievania. Pri vysokých teplotách sa môžu časti hlavného reťazca polymérneho materiálu štiepiť (molekulové štiepenie) a prípadne aj reagovať s inými reťazcami, pričom dochádza k zmene vlastností polyméru. Termická degradácia hlavne súvisí so zmenami molekulovej hmotnosti a distribúcie molekulových hmotností polyméru.[1]
Chemická degradácia[upraviť | upraviť zdroj]
Pôsobením chemických látok dochádza k vzájomným reakciám s polymérmi a následným zmenám vlastností makromolekúl. Najvýznamnejším faktorom, ktorý spôsobuje degradáciu je kyslík, ktorý je prítomný v atmosfére vo forme O2 alebo O3. Molekuly kyslíka pôsobia na kovalentné väzby polyméru a dochádza k vzniku voľných radikálov.[2]
Fotodegradácia[upraviť | upraviť zdroj]
Väčšina plastických materiálov absorbuje vysoko energetické žiarenie v UV oblasti spektra, následne dochádza k aktivácii elektrónov a spôsobuje to oxidáciu. Prostredníctvom fotodegradácie dochádza ku trhaniu reťazcov, sieťovaniu a aktivácii oxidačných reakcii. Podmienkou fotodegradačného procesu je pohlcovanie žiarenia. Polyméry sú citlivé aj na iné druhy žiarenia ako sú röntgenové, gama a kozmické žiarenie , pričom sa na degradácii z najväčšej miery podieľa UV žiarenie. Polymérne materiály sú citlivé na ultrafialový podiel slnečného žiarenia vyvolávajúceho obdobné reakcie ako tepelná energia. Táto citlivosť je spojená s absorbovaním škodlivej časti slnečnej radiácie (UV-B žiarenie (295-315 nm ) a UV-A žiarenie (315-400 nm) ), ktoré spôsobujú priamu fotodegradáciu (fotolýzu).[1]
Mechanická degradácia[upraviť | upraviť zdroj]
K zmene štruktúry dochádza vplyvom vonkajších faktorov, ktoré účinkom pôsobiacich síl na polymérny materiál (v ťahu, tlaku alebo šmyku) ovplyvňujú vlastnosti polyméru a spôsobujú jeho degradáciu. K štiepeniu reťazcov dochádza v momente, keď sa v hmote nahromadí vyššie napätie než je pevnosť kovalentnej väzby. Degradačnému mechanizmu podliehajú pevné materiály, napríklad počas mletia. K štiepeniu reťazcov dochádza v momente, keď sa v hmote nahromadí vyššie napätie než je pevnosť kovalentnej väzby.
Najväčšie množstvo štiepnych reakcii nastáva za znížených teplôt, s rastúcou teplotou ich množstvo klesá z dôvodu vyššej ohybnosti reťazcov a poklesu šmykových síl. Najprv degradujú dlhšie reťazce a trhanie prebieha, pokiaľ nedosiahnu kritickú dĺžku.[3]
Biodegradácia[upraviť | upraviť zdroj]
Samotnou kapitolou degradácie polymérov je biodegradácia. Počas biodegradácie dochádza k rozloženiu plastu na menšie kúsky, ktoré sú následne spracovávané biologickými systémami (baktérie, huby, rastliny a iné). V tomto prípade už môže ísť o celé kaskády reakcií, ktoré napomáhajú rozkladu polyméru.[chýba zdroj]
Referencie[upraviť | upraviť zdroj]
- ↑ a b c GEWERT, Berit; PLASSMANN, Merle M.; MACLEOD, Matthew. Pathways for degradation of plastic polymers floating in the marine environment. Environmental Science: Processes & Impacts, 2015-09-01, roč. 17, čís. 9, s. 1513–1521. Dostupné online [cit. 2022-04-21]. ISSN 2050-7895. DOI: 10.1039/C5EM00207A. (po anglicky)
- ↑ Chemical Degradation - an overview | ScienceDirect Topics [online]. www.sciencedirect.com, [cit. 2022-04-21]. Dostupné online.
- ↑ ZEENAT; ELAHI, Amina; BUKHARI, Dilara Abbas. Plastics degradation by microbes: A sustainable approach. Journal of King Saud University - Science, 2021-09-01, roč. 33, čís. 6, s. 101538. Dostupné online [cit. 2022-04-21]. ISSN 1018-3647. DOI: 10.1016/j.jksus.2021.101538. (po anglicky)