Analyse der Mikroplastikfreisetzung während der Alterung und des Abbaus von PBAT basierend auf einem multitechnischen Ansatz

WANG Jia-min ,  

FENG Yue-chao ,  

SHI Ying-jie ,  

GAO Yuan ,  

MAO Lu ,  

LIU Yan ,  

GAO Xia ,  

摘要

In diesem Artikel wird eine Folie aus Polybutyladipat/tereftalat (PBAT) untersucht, wobei ein gekoppeltes System aus UV-Alterung und enzymatischem Abbau aufgebaut wurde. Es wurden multitechnische Methoden angewendet, um das Verhalten und die Struktur der Freisetzung von Mikroplastik zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass Keratinase eine signifikante Zersetzungswirkung auf PBAT hat; unter Bedingungen von 1,0 mg/mL beträgt der Massenverlust nach 7 Tagen 63,5 %. Ungealtertes PBAT erfährt hauptsächlich einen oberflächlichen Erosionsabbau, wobei das durchschnittliche Molekulargewicht des verbleibenden Feststoffs sinkt und die Oberflächenrauheit zunimmt. Die UV-Alterung erhöhte den Sauerstoffgehalt an der PBAT-Oberfläche von 19,5 % auf 23,3 % und führte zu Oxidation, Kettenbruch sowie Vernetzungs-/Verzweigungsreaktionen. Die Partikelanalyse zeigte zudem, dass die UV-Alterung das Freisetzungsverhalten von Mikroplastik während des enzymatischen Abbaus von PBAT deutlich verändert: Bei der nicht gealterten Probe erreichte die Anzahl freigesetzter Partikel etwa 2,23×10³ Stück/50μL (ca. am 10. Tag) mit anschließendem raschem Abfall; während die Probe mit 15-tägiger UV-Alterung auch in der späten Abbauphase (29. Tag) noch bis zu 4,02×10³ Partikel/50μL freisetzte, der durchschnittliche Partikeldurchmesser stieg auf ein Maximum von 998 μm, und das Freisetzungsverhalten wandelte sich von einem frühen schnellen Ausbruch zu einer langsameren, anhaltenden Restfreisetzung. Diese multitechnische Methode kann als analytische Grundlage für die Bewertung der Freisetzung von Mikroplastik während des Alterungs- und Abbauprozesses von biologisch abbaubaren Kunststoffen dienen.

关键词

PBAT;Mikroplastik;Partikelgrößenanalyse;enzymatischer Abbau;UV-Alterung

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