انواع بیوپلاستیک ها

مولف Osman Attmann مترجم فرشته صادقی

1) بیوپلاستیک ها با پایه سلولزی

بیوپلاستیک ها با پایه سلولزی (CBP) معمولا از خمیر چوب تولید می شوند. آنها برای ساخت محصولات بسته بندی نازک مثل بسته بندی های کاغذی و برای هوابندی برای تازگی گوشت های آماده استفاده می شوند.

2) بیوپلاستیک ها با پایه نشاسته

به دلیل قابلیت ذاتی آنها در جذب رطوبت، بیوپلاستیک های با پایه نشاسته (SBP) در حوزه داروسازی استفاده می شود. نشاسته ترموپلاستیک های یکی بیوپلاستیک هایی است به طرز گسترده ای استفاده می شود.

3) مواد پلاستیک نشاسته ای

مواد پلاستیک نشاسته (PSM) نسل جدید مواد بیوپلاستیک هستند. این ماده رزین ترموپلاستیک زیست تجزیه پذیر تشکیل شده از نشاسته ذرت اصلاح شده است که با مواد زیست تجزیه پذیر دیگر ترکیب شده است.

PSM هزینه تولید پایینی دارد که دلیل آن در دسترس بودن و میزان مواد خام آن است. این ماده تجزیه پذیر است، قابلیت تحمل حرارت بالا را دارد. همچنین مقاومت خوبی در برابر روغن و آب دارد و تجدید پذیر است.

PSM یک ماده با ثبات و زیست تجزیه پذیر با درجه حرارت ذوب و نرم شدن قابل قبولی است.

PSN در حال حاضر برای کاربردهای مختلفی مانند مصالح لوله کشی ساختمانهای موقت، تیرک های ساختمانی، عایق پنجره، بسته بندی حبابی و نازک کشاورزی و صنعتی و کیسه های پلاستیکی استفاده می شود.

4) اسید پلی لاکتیک

اسید پلی لاکتیک (PLA) ماده بیوپلاستیکی چند منظوره است که از منابع زیستی مختلف مثل سیب زمینی، نشاسته ذرت و دیگر موادی که از نظر نشاسته غنی هستند مثل شکر و گندم گرفنه می شود.

PLA شخصیت مشابهی با پلاستیک های متداول مثل پلی اتیلن، پلی پروپیلین و PET دارد و می تواند با همان دستگاه های تولید ساخته شود.

شفافیت و استحکام PLA برای محصولات زیست تجزیه پذیر مانند بسته بندی، کیسه های زباله خاک، پوشش برای کاغذهای مقوایی و الیاف برای فرش پوشش های دیوارف ورقه ها و حوله ها مناسب است.

این ماده همچنین برای کاربردی پزشکی مثل مواد پروتز و نخ بخیه نیز استفاده می شود.

برخی از معایب PLA نیاز آن به سوخت فسیلی برای تولید، زمان طولانی برای تجزیه و هزینه است.

اگرچه محصول کامل شده ایمن و غیر سمی است. PLA در مرحله شکست بیولوژیکی دی اکسید کربن و متان آزاد می کند.

PLAتا مرحله ای زیست تجزیه پذیر است. اما نیاز به شرایط ایده ال برای تجزیه دارد. به عنوان مثال میزان تجزیه در مناطق دفن زباله شهرداری و تجارت بسیار آهسته تر از شرایط ایده ال آزمایشگاهی است که فرآیند می تواند کنترل شود.

از همه بدتر اینکه PLA در زباله دانی ها به دلیل کمبود رطوبت و حرارت کافی تجزیه نمی شود.

مشکل دیگر PLA هزینه است. اگرچه قیمت آن براساس میزانی که تولید می شود متفاوت است، بازهم بسیار گرانتر از پلاستیک های سنتی متداول است.

5) پلی هیدروکسی - آلکانوت

پلی هیدروکسی - آلکانوت (PHA) یک پلی استر بیوپلاستیک است که در طبیعت بوسیله تخمیر باکتریایی شکر یا لیپید تولید می شود.

تولید PHA نیاز به هزینه تجهیزات اضافی ندارد زیرا می تواند با ماشین آلات فراوری متداول تولید شود. این ماده مستحکم در مقابل اشعه ماوراء بنفش ثابت و مقاومت خوبی در برابر رطوبت و بو دارد.

بهر حال PHA معایبی دارد.

یک مشکل کمبود انعطاف آن است.

براساس ترکیبات آن این ماده خشک و شکننده است.

عیب دیگر آن هزینه تولید فرآیند خالص سازی و تخمیری است که مورد نیاز است.

تحقیقات اخیر در کاهش هزینه های تولید با این هدف انجام شده اند که گیاهانی که از نظر ژنتیکی اصلاح شده اند، برای تولید پلیمر بوسیله روش های کشاورزی در مقابل فرآیند تخمیر بکار روند.

در 2005 کمپانی متابولیکس جایزه چالش شیمیایی سبز ایلات متحده را در شاخه تجارت های کوچک برای روش های کم هزیته تجارت کردن و تولید PHA دریافت کرد.

احتمال دیگر این است PHA بوسیله میکروارگانیسم های تولید شود که کاربردهای بالقوه در صنعت پزشکی و داروسازی به خاطر زیست تجزیه پذیر بودنشان دارند.

6) پلی تری هیدروکسی بوتیرات

پلی تری هیدروکسی بوتیرات (PHB) یکی دیگر از پلی استرهای زیست تجزیه پذیر است که از گیاهان و دیگر مواد خام تجدید پذیر مثل گلوکز، پسماند کشاورزی و چغندر تولید می شود.

اگرچه PHB بسیار شبیه پلاستیک های پلی پروپیلین های صلب استفاده شد در محصولاتی شامل بسته بندی غذا تا نساجی است، اما تفاوت های متمایزی دارد.

PHB شفاف، غیر سمی، زیست تجزیه پذیر بدون پسماند است. دیگر مزیت آن مقاومت در برابر حرارت و راحتی تولید آن است.

مانند PHA ، PHB هم می تواند با ماشین آلات فراوری متداول بدون هزینه اضافی تولید شود.

در حالیکه PHB پنج برابر گرانتر از پلاستیک های سنتی است، نامحلول در آب و بنابراین در برابر تخریب هیدرولیکی مقاوم است.

این موضوع PHB را از دیگر پلاستیک های زیست تجزیه پذیر در دسترس که حلال در آب و حساس به رطوبت هستند متمایز می کند.

7) پلی آرمید||

||PA یک بیوپلاستیک با کارایی بالا است که از روغن سبزیجات گرفته می شود و با نام تجاری Rilsan شناخته می شود.

این ماده دارای ترکیب خواص منحصر بفردی مثل مقاومت شیمیایی بالا، دوام بالا، میزان قابل سفارش انعطاف، مقاومت بالا در برابر فشار و سرما و مانعی خوب در برابر مایعات و گازها است.

این عوامل ||PA را برای استفاده در خطوط سوخت اتومبیل، لوله کشی ترمز بادی پنومانیک، زیرسازی، لوله های منعطف گاز و نفت، و ... با ارزش می کند.

آنها اغلب با الیاف گیاه کنف مسلح می شوند تا مقاومت در برابر حرارت و دوام آن را افزایش دهند.

||PA سبک تر و مقاوم تر از پلاستیک های سنتی نسبت به ترک تنشی است، که آن را برای پنجره هایی با کارایی بالا و دیگر کاربری های شفاف مناسب می سازد.

این ماده مقاومت بالایی نسبت به اشعه UV دارد و ثبات ابعادی بهتری دارد زیرا که رطوبت کمتری جذب می کند و به راحتی می تواند با محصولات الاستومری با کارایی بالا ترکیب شود.

همانطور که دیده شده است، انواع بسیار زیادی از مواد بیوتیک/مواد بیو وجود دارد که سبز تلقی می شوند.

اکنون ما توجه مان را به مواد کامپوزیت معطوف می کنیم.

دومین دسته از چهار دسته ای که مواد سبز تقسیم می شوند.

چقرمگی شکننده متوسط، که ضعف اصلی سرامیک است، با کامپوزیت هایی با ماتریس سرامیک دوبرابر می شوند.

این کامپوزیت ها عمدتا در صنایع هوافضا به کار می روند.

عیب اصلی آن، بهرحال، این است که مسلح کننده های حرارتی بالا در برابر هوا اکسیده می شوند.

مزایا

. استحکام بالا و نسبت استحکام به تراکم بالا

. استحکام بالا در حرارت بالا

. تراکم کم

. نسبت بالای تراکم به سختی

. چقرمگی (واکنش به شوک حرارتی)

. انبساط حرارتی کنترل شده و رسانایی

. مقاومت در برابر فرسایش و سختی بهبود یافته

. قابلیت سفارشی سازی با خواص سفارشی

. قابلیت ساختن به شکل خالص از عناصر پیچیده

معایب

. شکنندگی

. هزینه

. کمبود قابلیت های سازه ای و تحمل بار

حوزه هایی که مورد استفاده قرار می گیرید

. تکنولوژی های نظامی

. صنایع هوا و فضا

. صنایع اتومبیل سازی

. ورزشی

.الکترونیک

. صنایع ساختمانی