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共聚酯的生物降解性研究 方俊黄发荣于俊 华东理工大学材料工程学院(邮编：200237) 摘要：本文合成了含J-酸丁二酯与邻苯一甲酸丁一酯结构的其聚酯．用上埤实验法和特定菌种降解实验 对其生物降解忖进行了研究。 关键词：改性聚酯，生物降解性，扩链 1．前言：聚丁二酸二丁酯(PTS)是’种脂肪旅聚酯，韩国的D∞KyIlflSong曾对其结构和性 能作过初步的研究，发现PTS能够被多种微生物降解【ll，然币J，PTS的脆性较大且降解速度 小商【”。本文以丁二酸二甲酯、邻苯二甲酸=q1酯及丁_二醇为原料，合成共聚酯，并用HDI 进行扩链，以获得机械性能优良的聚合物。 2实验部分： 2l聚酯合成：预聚酯的合成采用酯交换法合成，分子量约为8000左右(酸、羟值估算结果)， 然后用：：异氰酸酯进行扩链。产物的一些性能见表l。 22聚酯的降解实验 22 m)，称重后夹在塑料网纱间， l土埋降解实验：将2×2cm：的聚合物薄膜(膜厚20～50u 掩埋于花圃土壤中，间隔不同时间取样，洗净，烘下后称重，以单位面积失重表示降解程度。 222特定菌、霉降解实验：本实验采用黑曲霉、荧光假单孢菌和青霉菌分别进行乎皿培养降 解实验。以单位面积失重表示样品的降解程度。 3．结果与讨论 3．1．共聚酯的结构性能表征：由表l可见，随着聚酯中邻苯二甲酸二J酯含量的增加，聚酯 的结晶度和熔点F降，这是因为邻苯二甲酰结构的导入，破坏了PTS链的规整性和有序性， 导致结晶度降低，从而使熔点下降。 表1具聚酯的性能 V：共蔡酯的结晶度。 ql：采酯的粘度．在o5—100“cHcl3溶藏25_|c下测定 x：共聚醣的组成．用#聚醣中邻苯：甲酸丁二醣的音量表示． 32不问微生物对聚酯的生物降解性：聚合物的 30 25 生物降解归根到底是酶对聚合物的催化分解． 0 而酶的催化作用具有高度的专一性。图l是5# ?20 聚酯分别在实验所选的三种微生物存在条件下 删” 的降解情况，由图可见，假荧光单孢菌对聚酯 旧‘： 的降解作用不显著，其失重在整个实验过程中 ‘。 孢茁 处于较低水平。而黑曲霉、青霉则对聚酯有较 0 2 4 6 8 加 强的分解作用．且其降解作用随时问增长而加 时间(周) 快。 图l不同微生物对聚酯的降解情况 33聚酯的组成与生物降解性的关系：图2是各种不同组成的PTS聚酯分别在土埋试验、黑 曲霉降解试验和青霉降解试验中降解8周后的分解情况。由图可见，在士埋降解和青霉降解 条件下，随聚酯中邻苯～二甲酸I‘二酯含量的增加，聚酯的生物降解惟增加，并达到最高点， 其后降解性义转而下降。而在黑曲霉降解条件r．聚酯的生物降解性随邻苯二甲酸丁二酯含 h．30 基的增加而增加。在土埋和青霉降解试验情况中，聚酯的生物降解性受结晶度和邻苯■甲酸 丁_二酯岔量两个因素的控制，在邻苯二甲酸]‘二酯含景较低时，结晶度起主要作用，随含量 的增大，结晶度降低(见表1)，凼而牛物降衅性增大。然而随邻苯二甲酸丁二酯含量的进一 步提高．南f苯环足较难降解的结构．所以邻苯_二甲酸j1二酯含量的进‘步提高，聚酯的生 物降解性反j『uF降。在黑曲霉降解情况下，邻萆二甲酸J‘二酯能被黑曲霉很好地降解，l捌而 结晶度对生物降解性起主导作崩．随邻笨二甲酸丁二酯含量的增加，生物降解性增加。 34聚酯的链结构与生物降解性的关系：图3是两个氨酯键问的小同聚酯链段长度对生物降 解性的影响，由图可见，各种降解试验呈现一致的结果，即氨酯键问聚酯的链段越长，其生 物降解性越好。由十聚酯的分子量越短，意味着扩链后形成较多的氧酯键，因此可以认为氮 酯键的生物降解性低于酯键。 ：{O