Tổng quan các nghiên cứu về sự phân hủy sinh học của polyurethane (phần 3)

Xem phần 1, 2 tại đây

Phần 3: Giảm sự phân hủy sinh học

Vật liệu polyurethane khá nhạy với sự tấn công của vi khuẩn và nấm mốc. Với mục đích giảm sự phân hủy sinh học của PU, nhiều thí nghiệm đã được tiến hành và đã thu được một số kết quả nhất định.

Đầu tiên vào năm 1966, Kanavel và các cộng sự đã thí nghiệm để làm sáng tỏ vấn đề: thêm các phụ gia vào cấu trúc hóa học của PU có làm giảm sự phân hủy sinh học hay không. Kết quả cho thấy rằng PU loại polyester hoặc polyether được kết mạng bằng lưu huỳnh có một ít tính trơ đối với nấm mốc. Tuy nhiên, khi cho thêm các chất diệt nấm vào thành phần PU, kết quả là sự phát triển nấm vẫn xảy ra, hơn nữa đa số các chất diệt nấm có ảnh hưởng đến các tính chất của vật liệu PU.

Đến năm 1994, Santerre và các cộng sự đã thay đổi cấu tạo và hình dạng bên ngoài của vật liệu PU như tạo các lớp phủ mỏng lên các ống thủy tinh để tăng diện tích tiếp xúc của PU loại polyester. Kết quả là lượng phân hủy nhiều hơn. Điều này cho thấy quá trình phân hủy sinh học chủ yếu diễn ra ở phần bề mặt ngoài trước, các enzyme ban đầu không thể tiếp cận với các nhóm urethane/ urea bên trong. Thí nghiệm cũng cho thấy phần phân hủy chủ yếu là các đoạn mềm trong cấu trúc của polyurethane.

Santerre và Labrow (1997) đã thí nghiệm để xét sự ảnh hưởng của kích thước đoạn cứng lên quá trình phân hủy sinh học PU. Kết luận được rút ra là PU có hàm lượng đoạn cứng thấp, ở bề mặt vật liệu xuất hiện nhiều nhóm carbonyl; trong khi PU có hàm lượng đoạn cứng cao, các nhóm carbonyl này tập trung lại thành một khối thông qua liên kết hydro, làm tăng kích thước đoạn cứng và khó phân hủy sinh học hơn. Tuy nhiên, đoạn cứng lớn làm hạn chế khả năng chuyển động của mạch polymer. Tương tự, Huang và Roby (1986) đã thí nghiệm sự phân hủy sinh học của các vật liệu PU cho các ứng dụng y khoa và đã đi đến kết luận: các vùng tinh thể trong vật liệu PU khó phân hủy hơn các vùng vô định hình; vật liệu PU có đơn vị lặp lại dài hoặc không có tính trật tự khó hình thành các vùng tinh thể nên dễ bị phân hủy.

Ngoài ra, còn có một số thí nghiệm khác như Tang và các cộng sự (1997) đã sử dụng các chất biến tính bề mặt vật liệu PU để ức chế sự phân hủy sinh học. Baumgartner và các cộng sự (1997) đã tổng hợp PU phosphanate hóa để giảm sự bám dính của vi khuẩn lên bề mặt của vật liệu PU.

Tóm tắt từ tài liệu International Biodeterioration & Biodegradation, Gary T. Howard, Elsevier, 2002, trang 245 - 252

(vtp-vlab-caosuviet)