蓖麻油基泡沫塑料生物降解分子机制初探.pdf

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1、第2期高分子学报No．22014年2月ACTAPOLYMERICASINICAFeb．，2014蓖麻油基泡沫塑料生物降解分子机制初探胡静容腾容敏智h章明秋(聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室中山大学化学与化工学院材料科学研究所广州510275)(广州市质量监督检测研究院广州510725)摘要综合运用实验室模拟土埋、缸法埋置、微生物培养和脂肪酶催化水解等方法，对蓖麻油基泡沫塑料及其树脂材料的生物降解性能开展了系统研究，试图揭示此类材料生物降解过程的分子机制．土埋降解实验前后的分子结构表征初步证明了在此过程中微生物攻击的主要

2、位点是酯基；而缸埋法测量CO，放出量的实验表明，土埋降解的最终产物主要为CO：．进一步利用培养黑曲霉的实验，证明微生物主要选择植物油分子作为其生长的碳源．在脂肪酶的作用下，蓖麻油、马来酸化蓖麻油酯及其泡沫塑料均可发生水解反应，产生脂肪酸．以上几种方法得到的结论较为吻合，不但从不同角度证实了蓖麻油基泡沫塑料具备生物降解性能，而且还初步揭示了这类材料生物降解过程的分子机制．关键词蓖麻油，泡沫塑料，生物降解，分子机制目前大部分合成高分子材料采用属不可再生油基聚合物生物降解性能的方法多采用室内土资源的石油为原料，其废弃物难以自然降解，

3、已给埋、自然土埋等简单的评价方法，缺乏对生物环境带来严重的负担．如何减少对石油的依赖，更降解过程分子机制的了解．鉴此，本工作选取改性多地利用可再生资源制备可生物降解高分子材蓖麻油基树脂和泡沫塑料为研究对象，系统运用料，解决日益严重的能源和环境危机已经引起了不同的评价方法(包括室内土埋、微生物培养降人们的普遍重视¨．植物油具有来源广泛、可再解、脂肪酶降解等)研究相关材料的生物降解性，生、易于加工、可生物降解、对传统高分子材料加结合各种测试手段(如失重法、红外光谱、热失工工艺适应性好、以及最终材料性能优良等优点，重、元素分析、形态

4、观察等)，试图揭示植物油基因此制备植物油基塑料具有良好的发展前泡沫塑料生物降解过程与其分子结构的关系．景．1实验部分近年来这方面的研究主要集中在利用植物油制备热固性树脂、植物纤维增强复合材料、橡胶和1．1主要原料黏合剂等方面．人们利用改性植物油基多元蓖麻油(CO)，CP，天津市元立化工有限公醇，部分或完全替代石油基多元醇制备聚氨酯弹司；马来酸酐(MA)，AR，天津市大茂化学试剂厂；性体或泡沫塑料”．由于聚氨酯泡沫塑料不利Ⅳ，Ⅳ一二甲基苯胺，AR，汕头光华化学试剂厂；苯乙于降低产品成本，也不利于泡沫塑料的生物降解烯(St)，AR

5、，天津市大茂化学试剂厂；过氧化苯甲性，我们将植物油改性为类似不饱和聚酯树脂，利酰(BPO)，AR，广州化学试剂厂；碳酸氢钠用自由基聚合，制备出丙烯酸化环氧大豆油(NaHCO)，AR，广州化学试剂厂；脂肪酶，AY30(AESO)泡沫塑料¨，以及马来酸化蓖麻油(来源于假丝酵母)，日本天野酶Amano公司．(MACO)泡沫塑料¨”．然而，目前研究多关注1．2马来酸化蓖麻油酯(MACO)的制备植物油基泡沫塑料的制备方法和材料性能，关于按马来酸酐：蓖麻油=2．5：1(摩尔比)称取其生物降解性的研究，尤其是不饱和植物油基泡一定量的马来酸酐

6、和蓖麻油加入装有温度计、机沫塑料生物降解性的研究则比较少见．研究植物械搅拌和回流冷凝管的四口瓶中，油浴加热，反应2013-09-30收稿，2o13-10-28修稿；广东省高等学校科技创新重点项目(项目号exzdl001)资助}通讯联系人，E-mail：cesrmz@mail．sysu．edu．cndoi：10．3724／SP．J．1l05．2014．1332l2期胡静等：蓖麻油基泡沫塑料生物降解分子机制初探277体系升温至120℃开始计时，定时取样测酸值，当降解试验¨是将把不发泡的MACO固化树体系酸值降低到120mgKOH／

7、g以下时停止反脂薄膜(40m)，在装有无碳源的察氏培养基的应，反应产物直接用来制备泡沫塑料(MACO每摩培养皿上铺成5cm×5cm的正方形；或者把不发尔甘油三酯结构上接入了2．08mol可反应双键，泡的MACO固化树脂薄片(0．3mm)剪成2．5cm既含有MACO单分子结构，也含有MACO的二聚×2．5cm尺寸，装在无碳源的察氏培养基的培养体和多聚体，它们的比例分别为64％，16％和皿上．用喷瓶把0．2mL的黑曲霉悬液均匀喷在无20％，参见文献[16])．碳源的察氏培养基的表面，28c《=恒温培养，定期1．3MACO泡沫塑料和

8、不发泡固化树脂的制备取样，在体视显微镜下观察其生长情况．每个样品称取计量的MACO(分别为95、90、80、70和重复3个，以不放MACO塑料的无碳源的察氏培60g)、稀释单体st(分别为：5、10、20、30和40养基为空白样品，以PP塑料为空白对照．g)、引发剂BPO(3