生物可分解高分子PHB耐热改质之研究.doc

專 題題 目 指導老師： 研究學生： 班 級： 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 崑山科技大學高子材料系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，因此將對P耐熱性質2-Acryloyloxyethyl Isocyanate)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，而使環境被破壞，（），，。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)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、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 -length PHA, C3~C5)與中鏈PHA (medium-chain-length PHA, 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Polyhedral oligomeric silsesquioxane (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，(2-Acryloyloxyethyl Isocyanate)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。 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.。2-Acryloyloxyethyl Isocyanate)：日本昭和電工 4. 過氧化二苯甲醯Benzoyl peroxide，BPO)：(Ferak，德國)，試藥級。 2. 2儀器設備1.Pyrex玻璃反應器。2.Telflon攪拌棒。 3.升降台。 4.加熱包。.冷凝。 .攪拌馬達。 .通氮氣管。 固定架。。 真空烘箱. 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) 2.3實驗步驟 2.4使用檢測之儀器 2.4.1 FT-IR (傅立葉轉換顯微紅外線光譜儀) 利用(FTIR Bio-Rad Digilab FTS-3000型，進行分析與改質後P之官能基並鑑定結構。 1H-NMR (核磁共振儀) 藉由超導核磁共振儀(NMR型號: BRUKER AV-500型1H-NMR於 PHB改質前後結構之變化。 2.4.3 TGA (熱微分重量分析儀) PHB之熱裂解相關數據以熱微分重量分析儀（TGA型號：PerkinElmer Series Du Pont 2200）檢測。將樣品稱取2~3 mg於白金盤中，測試條件10/min，50~550 ℃，氮氣下，觀察樣品於加熱過程中的熱裂解變2.4.4 DSC (示差掃描熱分析儀) 利用示差掃描熱分析儀(DSC型號：PerkinElmer Serie