生物可分解高分子phb耐热改质之研究

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1、專題題目生物可分解PHB耐熱改質之研究指導老師：陳伯寬研究學生：林靜鈺學號：4950G010班級：四高四A日期：2010.1.28e-mail：qaz1472582001@yahoo.com.twB1-13B1-13生物可分解高分子PHB耐熱改質之研究陳伯寬、羅順鴻、林靜鈺崑山科技大學高分子材料系摘要聚羥基烷酸酯PHA其物理性質類似於石化塑膠產品polypropylene，且具有生物相容性(biocomapatible)、生物可分解性(biodegradable)及熱可塑性等重要性質，故在綠色材料方面備受矚目，但因耐熱溫度不高而導致使用上的困難，因此本

2、研究將對PHB(PHA的衍生物)進行改質共聚以提升耐熱性質，我們發現PHB與AOI(2-AcryloyloxyethylIsocyanate)共聚可有效改善其耐熱性質。關鍵字：PHB(polyhydroxyalkanoate)、AOI(2-AcryloyloxyethylIsocyanate)、生物可分解、耐熱一、前言1980年代塑膠全球的總需求量已經超過2億噸，而石化所衍生出來的塑膠會對環境有所影響。根據估計百分之四十的塑料每年就會產生750英磅的廢棄物的堆積[1]。雖然石化塑料在應用上有很多的便利性與低成本的優點，由於無法在自然環境中被微生物所分解

3、，而使環境被破壞，導致全球暖化（溫室效應）的影響，且推廣節能減碳的環保概念，已成國際關心的議題之一。而生物聚酯PHA和聚乳酸(PLA)是目前綠色高分子材料領域最為注目的研究焦點[2]。生物聚酯PHA和聚乳酸（polylactide，PLA）是目前綠色高分子材料領域最為活躍的研究熱點。PHA又稱聚羥基烷酯(polyhydroxyalkanoate)B1-13是細菌儲存碳源及能量的聚酯類，從目前的研究文獻回顧顯示，有多種微生物當其生長的環境處於碳源過剩並且缺乏某一類營養素(例如：氮源、磷或鉀等)時PHA即被大量累積於菌體內。PHA的組成受到所用的碳源基質、

4、代謝路徑和PHA的基質專一性所影響，截至目前為止，PHA單元體(monomer)已超過100種以上，根據組成單體碳鏈長度PHA可以區分為短鏈PHA(short-chain-lengthPHA,C3~C5)與中鏈PHA(medium-chain-lengthPHA,C6~C16)其結構如圖所示，不同單體組成的PHA其物理性質亦有不同。[3]由於其物理性質類似於石化塑膠產品polypropylene等，並且具有生物相容性(biocomapatible)、生物可分解性(biodegradable)及熱可塑性等重要性質，將可降低對石化與進口原料依賴。通過改質將

5、會提高綠色高分子材料的基本要求。近年來已有不少學者為了提高PHA之耐熱性質將無機物，如：蒙脫土(montmorillonite)，改質成為有機黏土然後利用熔融或是溶劑插層法與PHA聚合或混摻成有機/無機奈米複合材料[4、6]或採用Polyhedraloligomericsilsesquioxane(POSS)這種多立面體倍半矽氧烷寡聚物為一奈米尺寸的結構，具備一個無機最小單元(Si8O12)的核，本身即是奈米級材料作為混摻材[7]而根據我們實驗室研究經驗中有機黏土在添加量大5%以上時容易有分散不均且聚集的情形[8-10]，且POSS這種添加材又過於的昂

6、貴，我們發現AOI(2-AcryloyloxyethylIsocyanate)有較佳的效果其熱裂解溫度，可製備出耐高溫之PHA材料以利應用於耐高溫之材料應用。B1-13一、方法與步驟利用市售之聚羥基烷酸酯(PHB)為主要成分與AOI形成接枝聚合物，如此能使生物可分解聚羥基烷酸酯(PHB)鏈段保有其生物可分解性，另一方面利用AOI與聚羥基烷酸酯(PHB)進行聚合來提高可分解聚羥基烷酸酯(PHB)材料之耐熱性。2.1材料與藥品1.PHB(Poly-(3-hydroxybuttersaure):(ALDRICH，美國)試藥級。2.氯仿(Chloroform)

7、：(島久藥品株式會社，日本)試藥級。3AOI(2-AcryloyloxyethylIsocyanate)：日本昭和電工4.過氧化二苯甲醯(Benzoylperoxide，BPO)：(Ferak，德國)，試藥級。2.2儀器設備1.Pyrex玻璃反應器。B1-132.Telflon攪拌棒。3.升降台。4.溫控器與加熱包。5.冷凝機加冷凝管之冷卻設備。6.攪拌馬達。7.通氮氣管。8.固定架。。9.真空烘箱。10.微量分析天平(小數點以下4位)11.分析天平(小數點以下2位)B1-132.3實驗步驟2.3.1PHB+BPO+AOI1.秤取約2克(PHB)加入2

8、50ml反應瓶當中，並加入約45g氯仿加熱，使PHB與氯仿比例形成(1:22.5)並攪拌至完全