Akumulacja odpadów plastikowych w oceanie stanowi poważne zagrożenie dla środowiska i ludzkiego zdrowia. W odpowiedzi na to, badacze z Państwowego Kluczowego Laboratorium Inżynierii Papierniczej na Południowochińskim Uniwersytecie Technologicznym opracowali nową strategię tworzenia w pełni opartego na skrobi plastiku, który pokonuje ograniczenia tradycyjnych bioplastików opartych na skrobi.
Zespół radził sobie z problemami takimi jak kruchość, hydrofilność i właściwości termiczne poprzez konstrukcję sieci kowalencyjnie adaptowalnej w plastiku skrobiowym. Ta sieć osłabia wiązania wodorowe między łańcuchami cząsteczek skrobi, nadając plastikowi doskonałą elastyczność, wodoodporność, doskonałą przetwarzalność termiczną i samodopasowywanie się.
Proces produkcji polegał na poddaniu dialdehydowej skrobi reakcji zasadowej Schiffa z diaminiem na bazie oleju roślinnego. Powstałe dynamiczne wiązania iminowe można było łatwo rozkładać i odtwarzać odwracalnie pod wpływem ciepła, co skutkowało uzyskaniem plastiku skrobiowego o znakomitej przetwarzalności termicznej. Obecność długich łańcuchów alifatycznych w diamine wzmocniła towarzyszącą cząsteczkom skrobi utrudnienie sterylne, poprawiając elastyczność i hydrofobowość.
Transparentny plastik skrobiowy wykazywał również zdolność do samoregeneracji. Mógł naprawiać zarówno zadrapania, jak i uszkodzenia o dużej powierzchni za pomocą prostego zabiegu obróbki cieplnej, osiągając efektywność samoregeneracji wynoszącą ponad 88% pod względem właściwości mechanicznych.
Ta innowacyjna strategia projektowania otwiera możliwości zastosowania zrównoważonych, termicznie przetwarzalnych i biodegradowalnych bioplastików opartych na w pełni opartych na skrobi materiałach. Oferuje potencjalne zastosowanie w różnych branżach.
Źródło:
– Xiaoqian Zhang et al., „Flexible, thermal processable, self-healing, and fully bio-based starch plastics by constructing dynamic imine network,” Green Energy & Environment (2023). DOI: 10.1016/j.gee.2023.08.002
