Thread Content
Die Herstellung biologisch abbaubarer Polyurethanmaterialien nutzt die hohe Reaktivität der Isocyanatgruppen in den Polyisocyanatkomponenten sowie die biologische Abbaubarkeit natürlicher Polymerverbindungen. Theoretisch können natürliche Polymerverbindungen mit mehreren Hydroxylgruppen als Bestandteil der Polyolkomponenten verwendet werden. Durch die Reaktion zwischen den Polyolkomponenten und den Polyisocyanatkomponenten können Molekülketten, die von Mikroorganismen abgebaut werden können, in die Polyurethanmaterialien eingeführt werden. Bei der Behandlung durch Einbetten in Erde unterliegen die Materialien unter dem Einfluss von Mikrobenenzymen Reaktionen wie Hydrolyse und Oxidation. Dadurch werden die Molekülketten in Fragmente mit niedrigerem relativen Molekulargewicht zerlegt. Die Mikroben nehmen diese Fragmente auf oder verbrauchen sie, wodurch durch den Stoffwechsel Kohlendioxid, Wasser sowie biologische Energie entstehen – letztendlich wird so die Zersetzung des Materials erreicht. Da Polyurethane gegenüber gewöhnlichen Mikroorganismen eine gewisse Empfindlichkeit aufweisen, sind sie ein ideales Rohmaterial für die Herstellung biologisch abbaubarer Materialien. Zudem lässt sich ihre Struktur frei gestalten. Deshalb werden derzeit viele verschiedene Arten von biologisch abbaubaren Polyurethanen erforscht – hauptsächlich Polyether-Polyurethane, Polyester-Polyurethane sowie Polyurethane, die aus natürlichen, biologisch abbaubaren Polymeren hergestellt werden. Zu den Polyethern, die zur Herstellung von Polyether-Polyurethanen verwendet werden, gehören Polyethylenoxid (PEO), Polytetramethylether (PTMO), Polypropylenoxid (PPO) usw. Im Vergleich zu Polyether-Polyurethanen sind Polyester-Polyurethane leichter abbaubar, hauptsächlich weil Polymere im Organismus leicht hydrolysiert werden können. Häufig verwendete Polyester sind PCL, PLA, PGA sowie ihre Copolymere wie das Lactat/Hydroxyessigsäure-Copolymer (PLGA) usw. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass diese Polyestervorschnitte selbst eine gute biologische Abbaubarkeit aufweisen und im Körper sicher abgebaut werden können. YOUNGDUKKIM et al. synthetisierten mehrere polyesterverbundene Polyurethane mit unterschiedlichen chemischen Strukturen und untersuchten ihre biologische Abbaubarkeit durch Hydrolyse, enzymatische Zersetzung sowie Verbrennung. Studien haben gezeigt, dass Polyurethane, die aus aliphatischen Diisocyanaten und Polyesterpolyolen mit vielen weichen Kettenabschnitten hergestellt werden, eine gute biologische Abbaubarkeit aufweisen.