冷熱沖擊試驗箱塑料生物降解性能檢測方法有哪些？

冷熱沖擊試驗箱技術規格書：

工程師通過對塑料變化的可視化觀察和評估，可用來描述降解后的變化參數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SEM和原子力顯微鏡(AFM)進一步觀察降解后的結構和探究降解機理。聚合物降解測試中經常采用測定薄膜或條狀試樣在降解后的質量損失，結合殘余材料的結構和分子量等分析，可以獲得降解過程的詳細信息，有利于探究塑料生物降解機理和分析影響降解的因素。
 
塑料生物降解性能的測試方法有哪些？
 
塑料的生物降解性能常用的測試方法包括可視化觀察、質量損失、力學性能和分子量的變化、CO釋放量／氧氣吸收量、平板培養法等。還有一些技術可以用來評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。
 
斷裂伸長率對于聚合物的分子量變化十分敏感，當降解試樣分子量發生少量變化時，可用斷裂伸長率表征塑料生物降解性能的情況。只有當分子量出現較大損失時，才表示酶導致解聚反應的發生，材料出現明顯降解，對于非生物降解進程，材料的力學性能會發生顯著變化。這種塑料生物降解性能檢測方法通常用于第①階段非生物降解的情況，如PLA的降解。在有氧條件下，微生物利用氧進行新陳代謝生成終產物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檢測指標，也是在實驗室中進行降解測試常用的方法。傳統方法是采用堿液吸收CO2，通過人工滴定、紅外和順磁性氧檢測儀均可檢測裝置中氧和CO2濃度。但是，自動化和連續性的測試方法要求測定排出氣流的檢測儀信號要在一段時間內穩定，如果降解過程較緩慢，CO2和氧氣濃度過低會導致信號很弱，會增加系統誤差影響準確性。
 
平板培養法是一種簡單塑料生物降解性能檢測半定量方法。將聚合物的細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一段時間后，若在菌落周圍形成一個清晰的暈輪，表明微生物能分解聚合物，這是微生物降解材料檢測的第①步。此法通常用于測試微生物能否降解特定的聚合物，同時可分析清晰的暈輪區域面積作為一種半定量的降解測試方法。
 
我們對添加表面處理過的楓木纖維增強PLA復合材料進行有氧堆肥實驗，檢測堆肥過程產生的CO2來表征生物降解率，經過4個月所有堆肥試樣生物降解率均超過90％，大部分接近100％。分析表明復合材料起初的降解是由于堆肥過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。材料經降解后均碎裂為小塊，顏色變灰褐，SEM分析發現PLA與纖維界面結合減弱和剝落，并且出現大量孔洞和裂痕，以上結果均驗證了復合材料具備良好生物降解性。
 
不同處理方法對PLA和改性交聯PLA生物降解性影響，經過高能電子輻照和改性交聯后的PLA在堆肥過程中降解速率增大，降解后試樣平均分子量、熔體流動速率、結晶度、拉伸強度和質量均有不同程度減小，試樣顏色有所改變，SEM下觀察明顯出現孔洞和裂紋，均表明試樣發生了顯著的降解。
 
通過檢測比例為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現，將材料置于可控堆肥罐中測試微生物同化過程中產生的CO2量，15d時CO2釋放量達到大。通過FTIR和NMR分析堆肥39d后的殘余材料發現，淀粉幾乎全部降解，剩下的聚苯乙烯也呈現出纖維破碎狀，比普通的聚苯乙烯材料更易降解。