环氧树脂生物降解方法研究

环氧树脂因其优异的力学和化学性能在诸多领域得到了广泛的应用。环氧聚合物以强交联和醚基为主骨架,具有高强度和高耐久结构,不可生物降解,故对聚合物和复合材料的回收利用提出了挑战。传统的环氧树脂回收方法存在高能耗和使用有毒化学物质的缺点,为了满足复合材料工业资源需求、减少环氧树脂废弃物对环境的影响,急需开发可持续的回收方法。综述了环氧树脂的传统回收方法及生物降解方法的研究进展,讨论通过生物基方法回收环氧树脂存在的问题。需进一步加强对可生物降解环氧树脂和生物增强材料的研究,探索和优化生物基环氧树脂的回收方法,促进绿色生态工业和循环经济的发展。

可降解生物基含酯键环氧树脂的固化动力学研究

采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了可降解生物基含酯键环氧树脂固化动力学,分别建立了n级反应动力学模型、自催化模型以及结合n级反应和自催化模型的分段模型,并将模型预测值与实验数据进行了对比分析。结果表明,n级反应模型与实验曲线的偏差较大,自催化模型与实验曲线变化趋势基本一致,但仍然存在一定偏差,而结合两者的分段模型与实验曲线吻合较好,表明分段模型能更准确地描述该环氧树脂体系的固化反应过程,为其树脂基复合材料固化成型工艺条件优化提供理论指导。

生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展

环氧树脂是目前应用最为广泛的热固性树脂之一,其固化后会形成不溶、不熔的高度交联的三维网络结构,从而导致树脂及其碳纤维复合材料的降解困难而且难以再加工,造成了严重的资源浪费与环境污染。采用可再生生物质原料制备生物基可降解环氧树脂及其碳纤维复合材料,在缓解能源危机、减轻环境污染和实现资源再利用上具有重要意义。综述了生物基可降解环氧树脂及其可回收碳纤维复合材料的研究进展,主要包括含有热或化学不稳定键的可降解环氧树脂的合成、性能、降解机理及其碳纤维的无损回收,并总结了其优缺点。

一种具有优异本征阻燃性和可降解性的全生物基环氧树脂的制备及其性能

以香草醛(VAN)、酪胺(TA)及环氧氯丙烷(ECH)等为原料,制备了一种含有席夫碱结构的本征阻燃型环氧树脂(TA-VAN-EP)。通过傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对TA-VAN-EP的化学结构进行表征,测试分析了材料的固化行为、力学性能、热稳定性、阻燃性能和其他关键指标。结果表明,TA-VAN-EP为预期结构。与纯环氧树脂(EP)相比,TA-VAN-EP的力学性能显著提高,拉伸强度提升了82.0%,玻璃化转变温度(T_(g))从152℃提高到190℃。并且,TA-VAN-EP在UL94垂直燃烧测试中达到了V-1级,极限氧指数(LOI)从24.7%提高到了28.4%。此外,总热释放量(THR)、烟雾产生率(SPR)和总烟雾释放量(TSR)也大幅下降,显著提升了材料的阻燃性能。由于在结构中含有动态席夫碱结构,TA-VAN-EP在酸性条件下展现出良好的降解性能。

TiO_(2)光催化预处理后树脂废水厌氧生物降解研究

为研究高浓度树脂废水的厌氧生物处理技术,采用厌氧生物法对TiO_(2)光催化预处理后树脂废水进行处理,并考察了葡萄糖共基质对废水中物质降解的影响。结果表明:驯化厌氧污泥对TiO_(2)光催化预处理后废水处理效果较好,COD最终去除率可以达到80%以上,与未预处理废水相比,COD去除率提高20~30个百分点;投加葡萄糖作为共基质,提高了微生物降解难降解物质的效率,TiO_(2)光催化预处理废水和未预处理原水中挥发酚去除率均提高10~15个百分点。

产红青霉菌对脲醛树脂的降解机制

[目的]每年有30多万吨脲醛用做树脂、粘合剂和绝缘材料,由于其降解持久性,此类物质废弃后对环境造成广泛的损害。本研究以产红青霉菌(Penicillium rubens 23229)为对象,研究其对脲醛树脂(UF)的降解过程和降解酶的性质。[方法]用X-射线衍射(XRD)和失重率评价P.rubens 23229及其酶的降解能力,通过液相-质谱联用(LC-MS)分析降解过程中间代谢产物,应用凝胶色谱柱对降解酶进行纯化。[结果]P.rubens 23229作用于UF,30 d后,材料失重率(降解率)为35%,结晶度由26.21%提升至29.44%,经计算得出,降解的35%包括UF结晶区7%,非结晶区28%;从菌种和脲醛共培养液中得到P.rubens 23229脲醛降解粗酶液,其最适作用温度为50℃,最适pH为4.0,LC-MS结果表明该粗酶液在降解过程中,首先将高分子UF主链降解,形成四甲基五脲、三甲基四脲等短链中间代谢物,然后进一步分解中间代谢产物为二氧化碳以及甲醛等终产物,降解作用位点包括脲醛主链中亚甲基与尿素间的C-N、酰胺键等。进一步对比了P.rubens 23229粗酶液与商业脲酶、蛋白酶对UF的降解能力,发现蛋白酶几乎无降解效果,脲酶有一定降解能力,但显著低于P.rubens 23229粗酶液。粗酶经纯化后降解效率提高28倍,凝胶渗透色谱(GPC)显示出分子量为6.89 kD和220.83 kD的2个峰,对应前面降解过程分析,说明降解过程包含主链降解酶和中间代谢物降解酶至少2种酶的复合体系共同发挥作用。[结论]P.rubens 23229脲醛降解酶由主链降解酶和中间代谢物降解酶共同组成,其中包含脲酶作用类似的酶,但降解主链的酶与已有蛋白酶作用方式不同,其具体的组成与性质有待于进一步研究。本研究对UF的生物降解具有一定的参考价值。

磷杂菲衍生物的合成及对环氧树脂阻燃性能与热降解行为的影响

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)与对苯醌为原料,合成10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10硫化物(DOPS-HQ),采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振和高分辨质谱确定其结构,并将其应用于环氧树脂(EP)的阻燃改性。采用热重分析、垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热和热重-红外光谱联用(TG-FTIR)等手段研究了阻燃剂DOPS-HQ对EP的热稳定性、热降解行为及阻燃性能的影响。结果表明,阻燃剂DOPS-HQ能提高复合材料的热稳定性和残炭量,改善材料的阻燃性能,降低其热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)。当DOPS-HQ的质量分数为15%时,复合材料的极限氧指数(LOI)值提高至32.5%,达到UL-94 V-0级,其PHRR和THR分别降低了32.7%和38.2%。TG-FTIR结果表明,DOPS-HQ/EP在热降解过程中会产生含磷自由基(PO·,HPO_(2)·,PO_(2)·等)作为H·,O·或HO·自由基的捕捉剂,从而主要在气相中发挥阻燃作用。

可生物降解吸油树脂研究进展

综述了国内外可生物降解吸油树脂研究进展情况,并提出了可降解吸油树脂材料的发展方向。指出吸油树脂材料是传统吸油材料理想的替代产品,但大多数吸油树脂为人工合成材料,不易生物降解,易造成二次环境污染,选择性好、吸油倍率高、加工性能好、价格便宜的可降解吸油树脂将不断投放市场,成为吸油材料的主导产品。

淀粉基可生物降解材料研究进展

目前,人们日常生活中使用的塑料制品主要通过石油化工生产,考虑到石油资源短缺以及传统塑料的不可降解性,开发绿色、低成本、可降解和可循环的塑料制品显得日益重要.淀粉基材料具有来源广泛、可再生、性能可调控性强等优势,是一种取代传统不可降解塑料的优良选择.然而,淀粉基材料具有强亲水性,遇水容易发生溶胀变形甚至溶解,导致其机械强度和韧性急剧下降,难以满足实际应用需求,所以提升机械强度与疏水性能是淀粉基材料研究需要解决的关键瓶颈.鉴于此,系统总结了淀粉基材料当前的研究进展,重点探讨淀粉基材料的性能提升策略及其潜在构效关系.首先对比了淀粉基材料的物理改性与化学改性方法的优缺点,然后分析了在增塑剂辅助下淀粉表面羟基与增塑剂的结合使得淀粉基材料具备热塑性,介绍了通过添加增强材料来增强淀粉基材料的机械性能,最后对淀粉基材料的研究前景和存在的问题进行了展望.

生物可降解型聚谷氨酸高吸水树脂的制备

以乙二醇缩水甘油醚作为交联剂 ,用化学交联法合成聚谷氨酸高吸水树脂 ,研究了聚合物浓度、交联剂、p H值、反应时间等条件对凝胶吸水性能的影响。结果表明 ,适宜的反应条件为聚谷氨酸 12 % ,交联剂用量为聚谷氨酸量的 18.75 % ,p H5左右 ,4 0℃水浴恒温振荡反应 4 8h,所得树脂的最高吸水率可达 160 0 g/ g。

海藻酸钠复合吸水树脂的生物降解

以醚化海藻酸钠(ESA)、聚乙烯醇(PVA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,N,N–亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,采用水溶液法制备聚丙烯酸钠p(NaAA)吸水树脂和海藻酸钠/丙烯酸钠(SA/NaAA)、海藻酸钠/丙烯酸钠/聚乙烯醇(SA/NaAA/PVA)及海藻酸钠/丙烯酸钠/丙烯酰胺(SA/NaAA/AM)吸水性复合树脂。采用微生物处理方法对以上吸水材料进行了表观降解性能的初步研究。研究结果发现,环境混合霉菌降低了海藻酸钠复合吸水树脂的质量和力学性能,60d试片失重率依次为9.41%、20.65%和18.60%,试片的破坏形变百分率下降依次是23.5%、25.1%和26.4%;单一细菌和真菌降解实验显示,菌群在含有AM和PVA的SA/AA/AM和SA/AA/PVA凝胶中呈现中度或深度生长状态,在SA/AA凝胶表面呈现轻度生长。

聚丙烯酸/海藻酸钠高吸水性树脂的制备及生物降解性能

用过硫酸钾(KPS)作引发剂、通过水溶液聚合法制得了可生物降解的聚丙烯酸盐/海藻酸钠高吸水性树脂.研究了海藻酸钠(SPM)及引发剂用量、丙烯酸(AA)中和度(Dn)、聚合反应温度(T)等因素对树脂吸水率的影响以及树脂的生物降解性能.当海藻酸钠的质量分数WSPM为1.5%,过硫酸钾的质量分数WKPS为0.15%,中和度为65%,反应温度为70℃时,共聚物蒸馏水的吸水率为812g·g-1,生理盐水的吸水率为79g·g-1,且能被土壤和特定微生物降解,在土壤中60d的降解率达17.36%.

黄原胶改性三元共聚高吸水树脂的制备及其生物降解性能

以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,采用微波辐照法对天然高分子黄原胶(XG)进行接枝改性,制备了一种可生物降解的三元共聚高吸水树脂。研究了黄原胶、交联剂、引发剂用量等与高吸水树脂的吸水倍率之间的关系。通过抗霉菌性能测定及CO_2释放量测定研究了树脂的生物降解性能。采用红外光谱仪对三元共聚高吸水树脂结构进行了表征。结果表明,当w(黄原胶)=3%、w(交联剂)=1.5%、w(引发剂)=0.8%时,所制备的三元共聚高吸水树脂的性能最优,吸水倍率为680.4g/g,在土壤中埋置60d后的降解率可达40.8%,且能被特定的菌种所降解。

淀粉接枝类高吸水性树脂的生物降解性与毒性研究

对淀粉接枝丙烯酸类高吸水性树脂进行了微生物生长试验、土壤埋置试验和大鼠经口毒性试验 ,初步结果表明它具有可生物降解性 ,无毒。

棉籽蛋白-聚丙烯酸高吸水性树脂的生物降解性能

采用培养基培养法,考察了枯草杆菌与黑曲霉利用CP-PAA高吸水性树脂中碳源的生长情况,对棉籽蛋白-聚丙烯酸吸水树脂生物降解性能进行了定性评价。红外光谱和扫描电镜分析表明树脂具有一定的生物降解性,由于树脂中棉籽蛋白部分生物降解后,接枝或交联的其它组分仍保留下来,未达到100%降解。棉籽蛋白的引入有助于树脂在微生物作用下大分子骨架结构的断裂,加速其降解成为小分子化合物的进程。

可生物降解海藻酸钠高吸水性树脂的性能与结构

用土壤掩埋法和微生物降解法对聚丙烯酸盐/海藻酸钠高吸水性树脂的生物降解性能进行了研究,结果表明,树脂能被土壤和微生物降解,海藻酸钠含量为10%的树脂在土壤中埋置60 d后降解率达37.6%,在芽孢杆菌培养液中60d的降解率则超过50%,且降解速度随海藻酸钠含量的提高而加快。TG表明,树脂的热稳定性较好。IR初步表明,树脂为丙烯酸盐与海藻酸钠的接枝共聚物。

淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂的生物降解性能研究

文章对淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂的生物降解性能进行了研究。采用无机盐平板法考察了黑曲霉、米曲霉、地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌对高吸水树脂的降解作用,探讨了温度、pH值对降解过程的影响,分析了降解率与淀粉酶活、接枝率的关系。结果表明,黑曲霉、米曲霉对树脂的降解率大于树脂的未接枝率,淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂具有较好的生物降解性能。

新型无毒可生物降解氨基酸衍生环氧树脂的合成与表征

用天然氨基酸为起始材料,合成了一种具有双酚羟基官能团的环肽,并以此环肽为联酚合成了主链包含酰胺键的可生物降解环氧树脂。用FT-IR与NMR表征了合成氨基酸衍生环肽与对应环氧树脂的化学结构,结果表明合成了预期结构。用盐酸丙酮法测定了合成环氧树脂的环氧值。

反相悬浮聚合法合成可生物降解海藻酸钠高吸水性树脂

以丙烯酸(AA)和海藻酸钠(SA)为原料,用反相悬浮聚合法合成了聚丙烯酸钠/海藻酸钠高吸水性树脂。研究了海藻酸钠、引发剂(KPS)和交联剂(NMBA)用量、丙烯酸中和度、聚合反应温度等因素对树脂吸水率的影响以及树脂的生物降解性能。结果表明,当w(SA)=1.5%、w(KPS)=0.15%、w(NMBA)=0.1%、丙烯酸中和度为65%、聚合反应温度为75℃时,树脂对蒸馏水的吸水率为845 g/g,对生理盐水的吸水率为88 g/g,且能被土壤和微生物降解,w(SA)=10%的树脂在60 d内能够被芽苞杆菌降解52%,在土壤中能被降解36%,且降解速度随海藻酸钠质量分数的增加而加快。IR测定表明,树脂为丙烯酸盐与海藻酸钠的接枝共聚物。SEM测定表明,PAA/SA高吸水性树脂呈花瓣结构。

降解天然树脂的微生物分离与筛选

从造纸厂采集的土样中,经过富集、初筛和多轮复筛实验,分离得到了5株降解天然树脂能力较强的微生物。采用液体发酵以及稳定性复筛的方法,从这5株微生物中筛选得到了降解天然树脂能力稳定并且降解率较高的菌株Z75、Z37。分别对这2株菌株进行形态学观察,培养24 h后的菌落直径均大于1 mm,菌株Z75菌体长度小于5μm,初步判断Z75菌株为短杆菌;菌株Z37菌体长度小于0.1μm,初步判断Z37为细球菌。对Z75菌株的降解条件进行研究,结果显示,在35 mL的Z75菌株发酵液中,最适降解反应的树脂底物颗粒(球形)质量为0.2 g,最适降解反应时间≥20 h;发酵条件和培养基初步优化的结果显示,Z75菌株发酵液降解天然树脂的降解率由优化前的6.5%左右提高到43.3%。