Thread Content
Việc chế tạo vật liệu polyurethane có khả năng phân hủy sinh học là dựa vào tính hoạt động cao của các nhóm isocyanate trong thành phần polyisocyanate, cùng với khả năng phân hủy sinh học của các hợp chất polyme tự nhiên. Về mặt lý thuyết, có thể sử dụng các hợp chất polyme tự nhiên chứa nhiều nhóm hydroxyl làm một trong các thành phần polyol. Thông qua phản ứng giữa các thành phần polyol và polyisocyanate, người ta có thể đưa vào vật liệu polyurethane những chuỗi phân tử có thể bị vi sinh vật phân hủy. Khi sử dụng phương pháp chôn lấp để xử lý, các chất thải sẽ bị phân hủy và oxy hóa dưới tác động của các enzyme của vi sinh vật. Các chuỗi phân tử này bị đứt thành những mảnh có khối lượng phân tử thấp hơn. Vi sinh vật sau đó hấp thụ hoặc tiêu thụ những mảnh phân tử này; qua quá trình trao đổi chất, chúng tạo ra carbon dioxide, nước và năng lượng sinh học. Nhờ vậy, mục đích phân hủy chất thải mới được thực hiện. Do polyurethane có mức độ nhạy cảm nhất định đối với các vi sinh vật thông thường, nên nó là nguyên liệu lý tưởng để sản xuất các vật liệu có khả năng phân hủy sinh học. Đồng thời, cấu trúc của polyurethane có thể được thiết kế một cách tự do. Do đó, hiện nay có nhiều loại polyurethane có khả năng phân hủy sinh học được nghiên cứu, chủ yếu bao gồm polyurethane dạng polyether, polyurethane dạng polyester, và polyurethane được cải tiến từ các polyme tự nhiên có khả năng phân hủy sinh học. Các loại polyether được sử dụng để tổng hợp polyurethane loại polyether bao gồm polyoxyethylene (PEO), polytetramethylen ether (PTMO), polyoxypropylene (PPO) và những loại khác. So với loại polyether, polyurethane loại polyester dễ bị phân hủy hơn, chủ yếu là do polyester dễ bị thủy phân trong cơ thể sinh vật. Các loại polyme polyester thường được sử dụng bao gồm PCL, PLA, PGA, cùng các polyme copolymer như polyme copolymer của axit lactic và axit hydroxyaxetic (PLGA), v.v. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng chính những đoạn polyme mềm này cũng có khả năng phân hủy sinh học tốt, có thể bị phân hủy một cách an toàn trong cơ thể sinh vật. YOUNGDUKKIM và cộng sự đã tổng hợp được một số loại polyurethane dạng polyester có cấu trúc hóa học khác nhau, đồng thời nghiên cứu khả năng phân hủy sinh học của chúng thông qua các phương pháp thủy phân, phân hủy bằng enzyme và chôn lấp. Nghiên cứu cho thấy, polyurethane được tổng hợp từ diisocyanate thuộc nhóm aliphatic và polyol polyester chứa nhiều chuỗi mềm có khả năng phân hủy sinh học tốt.