หลักการและประเภทของโพลิยูรีเทนชนิดน้ำที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

Thread Content

การสร้างวัสดุพอลิยูรีเทนที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพนั้น ใช้ประโยชน์จากความสามารถในการทำปฏิกิริยาสูงของกลุ่มไอโซไซยาเนตในส่วนประกอบโพลีไอโซไซยาเนต ร่วมกับคุณสมบัติที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพของสารโพลิเมอร์ธรรมชาติ โดยในทางทฤษฎีแล้ว สามารถใช้สารโพลิเมอร์ธรรมชาติที่มีหมู่ไฮดรอกซิลหลายหมู่เป็นส่วนหนึ่งของส่วนประกอบโพลีออล จากนั้นผ่านการทำปฏิกิริยาระหว่างส่วนประกอบโพลีออลกับส่วนประกอบไอโซไซยาเนต ก็จะสามารถนำสายโมเลกุลที่สามารถถูกจุลินทรีย์ย่อยสลายได้มาใส่เข้าไปในวัสดุพอลิยูรีเทนได้ เมื่อใช้วิธีการฝังดินในการกำจัดขยะ วัสดุต่างๆ จะถูกทำลายโดยเอนไซม์ของจุลินทรีย์ ทำให้เกิดปฏิกิริยาการย่อยสลายและการออกซิเดชัน ส่งผลให้โครงสร้างของโมเลกุลแตกออกเป็นชิ้นส่วนที่มีมวลโมเลกุลต่ำลง จุลินทรีย์จะดูดซับหรือใช้ชิ้นส่วนเหล่านี้ไป จากนั้นก็จะเกิดกระบวนการเมแทบอลิซึม ทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงานทางชีวภาพ ซึ่งในที่สุดก็จะนำไปสู่การย่อยสลายขยะได้ในที่สุด เนื่องจากโพลิยูรีเทนมีความไวต่อจุลินทรีย์ธรรมดาในระดับหนึ่ง จึงถือเป็นวัตถุดิบที่เหมาะสมสำหรับการผลิตวัสดุที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ อีกทั้งโครงสร้างของโพลิยูรีเทนยังสามารถออกแบบได้อย่างอิสระ ดังนั้นในปัจจุบันจึงมีการศึกษาโพลิยูรีเทนที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพหลายชนิด โดยส่วนใหญ่แล้วจะเป็นโพลิยูรีเทนชนิดโพลีเออร์เทอร์ โพลีเอสเตอร์ และโพลิยูรีเทนที่ได้รับการปรับปรุงจากโมเลกุลโพลิเมอร์ที่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพตามธรรมชาติ โพลีเออร์ที่ใช้ในการสังเคราะห์ยูรีเทนประเภทโพลีเออร์ ได้แก่ โพลีโอเลติลีน (PEO), โพลีทีทาไมเมทิลอีเออร์ (PTMO), โพลีโอเลติลีนโพรพิลีน (PPO) เป็นต้น เมื่อเทียบกับประเภทโพลีเออร์ ประเภทโพลีเอสเตอร์ของยูรีเทนจะสลายตัวได้ง่ายกว่า เนื่องจากโพลีเอสเตอร์สามารถถูกย่อยสลายได้โดยสิ่งมีชีวิตได้อย่างง่ายดาย โพลีเอสเตอร์ที่นิยมใช้กันมีได้แก่ PCL, PLA, PGA และโพลิเมอร์ที่เกิดจากการผสมกัน เช่น โพลิเมอร์ที่เกิดจากการผสมระหว่างกรดแลคติกกับกรดไฮดรอกซีอะซิติก (PLGA) เป็นต้น มีงานวิจัยจำนวนมากที่แสดงให้เห็นว่า ส่วนที่เป็นโพลีเอสเตอร์ชนิดนี้มีคุณสมบัติในการย่อยสลายได้ดีเช่นกัน และสามารถย่อยสลายได้อย่างปลอดภัยภายในร่างกายสิ่งมีชีวิต YOUNGDUKKIM และคณะได้สังเคราะห์โพลีเอสเตอร์ประเภทยูรีเทนที่มีโครงสร้างทางเคมีแตกต่างกันหลายชนิด และได้ศึกษาคุณสมบัติการย่อยสลายทางชีวภาพของโพลีเมอร์เหล่านี้ โดยใช้วิธีการย่อยสลายด้วยน้ำ การย่อยสลายด้วยเอนไซม์ และการฝังกลบ การศึกษาพบว่า ยูรีเทนที่สังเคราะห์ขึ้นจากไดไอโซไซยาเนตแบบอะลิฟาติก ร่วมกับโพลีเอสเตอร์โพลีออลที่มีห่วงโซ่อ่อนจำนวนมาก มีคุณสมบัติในการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดี