聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)/聚乳酸纤维的制备及其性能

聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是极具前景的生物基可降解材料,但结晶慢且加工黏度大等因素使其难以直接熔纺制备纤维。左旋聚乳酸(PLLA)与P34HB化学结构相似,加工温度接近,与P34HB具有协同增强作用。采用熔融纺丝法制备P34HB含量为30%的P34HB/PLLA纤维,研究纤维的力学性能、热稳定性能以及结晶性能。结果发现,2000 m/min的卷绕速率下制备的P34HB/PLLA预牵伸纤维(POY)经1.40、1.75倍牵伸和定形后得到的全牵伸纤维(FDY-1和FDY-2)的断裂强度分别为1.66、2.29 cN/dtex,断裂伸长率分别为33.3%、28.8%;差示扫描量热仪(DSC)测试结果显示,POY、FDY-1、FDY-2结晶度分别为62.51%、62.05%、61.36%;XRD衍射仪测试结果也表明POY的结晶度与FDY结晶度相近,这表明在POY成形过程中,纤维中的结晶已经接近完成,P34HB提高了PLLA结晶效率。

黄连素与聚β-羟基丁酸酯对大口黑鲈生长、免疫和肠道菌群的影响

【目的】探究饲料中添加黄连素(BBR)与聚β-羟基丁酸酯(PHB)对大口黑鲈(Micropterus salmoides)反季幼苗生长、免疫和肠道菌群的影响,为BBR与PHB在大口黑鲈配合饲料中的应用和大口黑鲈反季繁育提供理论依据。【方法】以大口黑鲈秋苗(体质量130.34±0.26 mg)为试验材料,以投喂基础饲料为对照(CK),B、P和MIX组分别投喂饲料B(1‰BBR)、饲料P(1‰PHB)和饲料BP(1‰BBR+1‰PHB),BP5、BP7和BP14组分别以每5、7和14 d的频率交替投喂饲料B与饲料P,养殖30 d,测定大口黑鲈生长性能、肝脏和肠道生化指标,分析肠道菌群结构及功能。【结果】在生长性能上,与CK相比,除P和MIX组外,其余处理组终末总体质量均显著提高(P<0.05,下同),饲料系数均显著降低;BP5、BP7和BP14组增重率、存活率均显著高于CK;BP7组终末总体质量、增重率和存活率均最高,饲料系数最低。在肝脏中,B、P、BP5、BP7、BP14和MIX组的ACP和AKP活性均显著高于CK,同时GOT和GPT活性均显著低于CK。在肠道中,与CK相比,其他处理组MDA和IL-6含量均显著降低,CAT和LZM含量均显著提高;BP5和BP7组TNF含量均显著低于CK。肠道菌群物种在门分类水平分布上,与CK相比,BP5、BP7和MIX组变形菌门相对丰度明显降低、厚壁菌门相对丰度明显增加,BP7组拟杆菌门相对丰度明显增加;在属分类水平分布上,与CK相比,BP5和BP7组无色杆菌属相对丰度明显降低,乳杆菌属相对丰度明显增加。BP7组微生物功能基因在代谢通路和环境信息处理通路显著富集。【结论】饲料中添加BBR可提高大口黑鲈秋苗的生长性能,BBR和PHB的添加或混合添加均能有效提高鱼体免疫能力及抗氧化能力、改善肝脏损伤和降低肠道炎症反应,以每7 d的频率交替投喂含BBR的饲料与含PHB的饲料效果最好;推测是由于BBR和PHB改变大口黑鲈肠道菌群结构及功能,改善了肝脏及肠道健康。

利用甲烷氧化菌产生聚-β-羟基丁酸酯的研究进展

聚-β-羟基丁酸酯(PHB)是原核微生物产生的一种生物聚酯,主要作为储能物质以颗粒形式在细胞内积累,具有良好的生物相容性、生物降解性、非线性光学活性、成膜性、气体相隔性、抗凝血性等高附加值性能,被认为是化石聚合物的可再生与可生物降解替代品,对缓解世界化石能源危机与环境污染有积极作用。系统总结了目前可生产PHB的甲烷氧化菌种、PHB在菌体内的合成途径、影响甲烷氧化菌累积PHB的因素,并对存在的问题和未来的发展趋势进行了探讨。

高效液相色谱法测定化妆品中苯氧乙醇、4-羟基苯甲酸甲酯和4-羟基苯甲酸丙酯

目的建立化妆品中苯氧乙醇、4-羟基苯甲酸甲酯和4-羟基苯甲酸丙酯的高效液相色谱测定法。方法样品经甲醇超声提取,0.45μm聚四氟乙烯滤膜过滤,使用ZORBAX SB-C_(18)(150 mm×4.6 mm,5μm)为分析柱,甲醇、乙腈和0.02 mol/L乙酸铵(pH=4.0)为流动相梯度洗脱,通过二极管阵列检测器进行检测。结果苯氧乙醇、4-羟基苯甲酸甲酯和4-羟基苯甲酸丙酯分别在242~20000 mg/kg、14.6~4000 mg/kg和6.6~4000 mg/kg范围内线性关系良好,相关系数均大于0.999,回收率为90.4%~104%,日内、日间精密度小于9.2%,方法应用于化妆品中防腐剂含量测定能力验证实验并获得满意结果。结论该方法简便、快速、准确、稳定,适用于同时定量测定化妆品中的苯氧乙醇、4-羟基苯甲酸甲酯和4-羟基苯甲酸丙酯含量。

聚(4-羟基丁酸酯)可吸收单丝缝合线的制备及性能

聚(4-羟基丁酸酯)(聚γ-丁内酯,P4HB)是一种极有前景的聚(羟基脂肪酸酯)(PHAs)。相比生物发酵法,化学合成法制备的P4HB具有相对分子质量可调控、分子量分布较窄、成本低以及末端官能团可调控等优点。文中通过熔融纺丝工艺制备P4HB单丝缝合线,采用差示扫描量热分析、扫描电镜和X射线衍射等表征手段,系统研究了一次拉伸倍数、二次拉伸倍数、二次拉伸温度对P4HB单丝可纺性、力学性能、结晶和取向以及表面形貌的影响。研究发现,选择5倍一次拉伸、1.3倍二次拉伸和40℃二次拉伸温度可制得综合性能最佳的单丝缝合线。此外,P4HB缝合线在常温保存条件下性能稳定,同时其在体外降解过程中能够在较长时间内保持力学强度。基于优化工艺制备得到不同规格P4HB缝合线,其力学性能均超过行业标准及现有产品。

聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)共混纤维的结构及其织物染色性能

聚乳酸(PLA)与聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)共混纺丝是改善聚乳酸(PLA)纤维的耐热性和柔韧性的方法之一。为了揭示共混纤维结构对其织物染色性能的影响规律,借助热重分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪等手段分别对共混纤维和PLA纤维的微结构和热性能进行分析。采用高、中、低温3类分散染料,对2类纤维织物的染色升温速率曲线、提升性和各项染色牢度等性能进行了比较。结果表明:共混纤维中PLA与PHBV两相分离,PLA相具有与PLA纤维相似的晶型结构,其结晶度较高,而PHBV相中形成较低的结晶;与PLA纤维相比,共混纤维的熔点较高,玻璃化温度稍低,因此其能在较低的温度下达到上染平衡;在相同的染色条件下,共混纤维织物的表观染色深度几乎是PLA织物的2倍;2类纤维织物的耐皂洗色牢度性能均不够理想。

α-羟基丁酸甲酯合成工艺研究

对正丁酸制备α-羟基丁酸甲酯的合成工艺进行研究,针对氯化、碱解、酸化、酯化合成产物的反应过程分析各种物料用量、反应温度及时间等影响因素,考察中间产物及成品的稳定性,得出优化工艺条件。

活化石墨烯微片对聚β-羟基丁酸酯结晶性能和热性能的影响

采用溶液浇铸法制备了聚β-羟基丁酸酯(PHB)/活化石墨烯微片(GONPs)复合材料,并研究了GONPs对PHB晶体结构、非等温结晶性能、热分解温度和热加工稳定性的影响。结果表明:GONPs加快了PHB的非等温结晶,但不会改变PHB的晶体结构;PHB的结晶度和热分解温度均随GONPs用量的增加而提高;GONPs对PHB热加工稳定性的影响不显著,但PHB自热解发生后,PHB/GONPs复合材料的热降解程度较纯PHB变缓。

聚乳酸/聚3-羟基丁酸-戊酸酯共混纤维及其雪尼尔纱的染色动力学

为进一步了解生物可降解聚乳酸/聚3-羟基丁酸-戊酸酯(PLA/PHBV)共混纤维及其雪尼尔纱的染色性能,提高对含生物可降解聚酯纤维雪尼尔纱染色技术的可控性,研究了PLA/PHBV纤维及PET/(PLA/PHBV)雪尼尔纱的染色性能,探究了C.I.分散红60在雪尼尔纱及其原材料纤维上的染色动力学,并对各纤维的生物可降解性能进行了研究。结果表明:C.I.分散红60在PLA/PHBV纤维及PET/(PLA/PHBV)雪尼尔纱上的上染率随着温度的升高而明显提升,但为兼顾纤维的力学性能,染色温度不宜超过110℃;C.I.分散红60在PET纤维、PLA/PHBV纤维及雪尼尔纱3种材料上的吸附均符合准二级动力学方程,其在PLA/PHBV纤维上的染色平衡吸附量最高,在PET纤维上的最低,并且随着染色温度升高,C.I.分散红60在3种材料上的染色速率加快,半染时间缩短,扩散系数增大;各纤维的降解效率均随土埋时间的延长而提高,其中PLA/PHBV纤维的降解性能最好,PLA纤维次之,且PLA或PLA/PHBV生物可降解聚酯纤维的存在,可加快PET纤维的降解速率。

聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/改性高岭土纳米复合材料的结晶、动态力学及流变行为

为提高聚乳酸(PLA)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P(3HB-co-4HB))基体的综合性能,采用熔融共混法制备聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/改性高岭土(modified kaolin)纳米复合材料。利用DSC、DMA、旋转流变仪、扫描电镜(SEM)等对复合体系的结晶、动态力学性能、流变行为、表面结构等进行了研究。结果表明:复合体系的冷结晶温度逐渐变小,降低了12.5℃,结晶能力有所提高。此外,结晶度由21.65%增加到35.22%,提高了62.68%。DMA结果显示,随着改性高岭土添加量的增多,复合体系的储能模量E′和玻璃化转变温度出现先增大后减小的变化。熔融态下,复合体系的黏度随剪切速率的增大而减小,属假塑性流体。当体系中改性高岭土添加量为4%时,材料的缺口冲击强度有明显的改善。利用SEM发现,少量改性高岭土可以均匀地分散在PLA/P(3HB-co-4HB)基体中并能显著提高复合体系的韧性。

聚丁二酸丁二酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/纳米高岭土熔融共混力学性能、流变及降解行为研究

用熔融共混挤出法制备的聚丁二酸丁二酯(PBS)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[poly(3HB-co-4HB)]/纳米高岭土(nano Kaolin)复合降解材料;利用万能拉力机、旋转流变仪和SEM对其力学性能、流变行为、微观结构及降解性能进行研究。结果表明,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/8)复合降解材料的缺口冲击强度、断裂伸长率达到最大,此后随着nano Kaolin质量百分比增加,而呈下降趋势;在室外自然条件下,经过土埋一段时间后的降解实验,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/12)复合材料发生了明显的降解,复合降解材料的失重率也已经降到64%左右,说明材料的降解性能较好;纳米复合降解材料熔融剪切储能模量(G′),剪切损耗模量(G″)随着频率的增大呈单增趋势。

聚(3-羟基丁酸酯-CO-4-羟基丁酸酯)的外增塑改性

采用溶剂成膜法制备了柠檬酸三乙酯(TEC)、大豆油和甘油三乙酸酯增塑的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)共混物,考察了增塑剂的种类及其用量对共混物热学和力学性能的影响。用差示扫描量热仪(DSC)和电子拉力试验机分别测定共混物的热性能和力学性能。结果表明,三种增塑剂中质量分数为5%的TEC对共聚物的增塑改性效果较好,与纯聚酯相比共混物的结晶温度(Tmc)下降了2.0℃,结晶焓(ΔHmc)基本保持不变。当TEC的质量分数为20%时,聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的Tg下降21℃。TEC共混物能保持15.8MPa的拉伸强度和588%的断裂伸长率。

柠檬酸三乙酯改性聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的性能研究

用熔融模压法制备了柠檬酸三乙酯(TEC)增塑的4HB含量不同的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]共混物,用差示扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)和拉伸试验对共混物的热性能、结晶结构和力学性能进行了表征,考察了增塑剂TEC的用量和4HB含量对共聚酯性能的影响。结果表明:随着TEC用量的增大,P(3HB-co-17%4HB)共聚酯体系的结晶度减小,其熔融温度、玻璃化温度和结晶温度降低,屈服强度、断裂强度及模量也降低,屈服伸长率增大;随4HB含量的增大,相同用量的TEC共混体系的熔点、玻璃化温度和结晶温度降低,屈服强度、断裂强度和模量减小。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的性能

采用毛细管流变仪、差示扫描量热仪、热失重分析仪及偏光显微镜(POM)研究了聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]的流变性能、热性能及结晶性能。P(3HB-co-4HB)熔体属于典型的假塑性流体,剪切应力与剪切速率关系符合Ostwald-de Wale幂率定律,熔体表观黏度与温度的关系符合Arrhenius方程:P(3HB-co-4HB)的玻璃化转变温度约为-10℃,熔点在100～120℃,降解温度约为205℃;POM观察发现,P(3HB～co-4HB)在约78℃时球晶半径径向生长速率最大。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)的土壤降解和酶降解

采用溶剂涂膜法制备了共聚组成不同的(3-羟基丁酸酯)-(4-羟基丁酸酯)共聚物[poly(3HB-co-4HB)]生物可降解膜。通过土壤和猪胰脂肪酶降解实验,考察了降解过程中样品质量、分子量及表面形态的变化。结果表明,土壤降解和酶降解都经过表面腐蚀过程,无定形态首先降解,样品质量逐渐损失,分子量逐渐减少;结晶度对膜的腐蚀形貌有很大的影响,降解速率都随4HB含量的增加而增加;脂肪酶降解速率比土壤降解速率快,但分子量减少的程度不及土壤降解,并且在降解过程中出现了小分子量的低聚物。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)熔融接枝马来酸酐的研究

采用熔融接枝法制备P(3HB-co-4HB)-g-MAH。通过接触角测定仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜和电子万能试验机等研究了MAH和BPO的用量对共聚物接枝率的影响,考察了P(3HB-co-4HB)接枝前后接触角、结晶形态、力学性能的变化,P(3HB-co-4HB)及其接枝物与木粉共混物的力学性能等。结果表明:随着MAH及BPO用量的增加,接枝率呈先增大后降低的趋势;与纯P(3HB-co-4HB)相比,P(3HB-co-4HB)-g-MAH的接触角明显减小,亲水性提高,球晶尺寸变小,缺口冲击强度显著提高;P(3HB-co-4HB)-g-MAH/木粉共混材料的力学性能优于P(3HB-co-4HB)/木粉共混材料。

聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/POSS共混体系的性能

采用熔融模压法分别制备了聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)]和两种多面体笼型硅氧烷(POSS)[八异丁基倍半硅氧烷(OIBS)和八氨基苯基倍半硅氧烷(OAPS)]的共混物,考察了不同含量的OIBS,OAPS对共混体系性能的影响。结果表明,两种POSS都起到成核剂的作用。OIBS,OAPS的质量分数小于1%时,可以提高体系结晶温度,力学性能;随着OIBS,OAPS质量分数的提高,成核性有所增加,但因分散性变差,体系热稳定性和力学性能变差。由于OAPS的活泼氨基可与P(3HB-co-4HB)发生化学反应,改性效果较OIBS优。

可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/层状?-磷酸锆纳米复合材料的制备及性能

以可生物降解聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3,4)HB]为基体,有机改性层状化合物α-磷酸锆(OZrP)为增强相,采用溶液插层法制备了P(3,4)HB/OZrP纳米复合材料。分别用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、热重分析仪(TGA)和差式扫描量热仪(DSC)等对其微观结构、热稳定性、结晶行为及降解性能进行了表征与分析。研究表明,具有纳米片层结构的OZrP能均匀分散在P(3,4)HB基体中形成纳米复合结构,OZrP能通过异相成核作用促进P(3,4)HB的结晶,并能促进P(3,4)HB的降解,但降低P(3,4)HB的热稳定性。

成核剂对聚(3-羟基丁酸酯-co-4羟基丁酸酯)性能的影响

分别以氮化硼（BN）、BRUGGOLENP250、CaCO3和Tm-3为成核剂,用熔融模压法制备了聚（3-羟基丁酸酯-co-4羟基丁酸酯）[P（3HB-co-4HB）]样品,借用偏光显微镜（POM）、差示扫描量热（DSC）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）等考察了成核剂种类及用量对P（3HB-co-4HB）结晶形态、熔点、热分解温度、力学性能及断面形态的影响。结果表明,各种成核剂均能有效细化P（3HB-co-4HB）的球晶尺寸,提高其熔点及热分解温度;当成核剂BN的质量分数为5‰~8‰时,P（3HB-co-4HB）的综合性能最好。

利用基因工程菌VG1(pTU14)产聚β-羟基丁酸酯的研究

本文对透明颤菌血红蛋白基因 (vgb)和λ噬菌体裂解基因 (S RRz)在不同宿主大肠杆菌中的外源表达及其在聚β 羟基丁酸酯 (PHB)生产中的应用进行了研究。实验结果表明 ,同时携带vgb、S RRz和 phbCAB三种基因的产PHB基因工程菌VG1 ( pTU1 4) ,经过 82h的摇瓶补料分批培养 ,菌体浓度可以高达 2 5 9g/L ,PHB百分含量则可在 52h时达到 95%以上 ;此外 ,该菌株不仅可以实现摇瓶高密度发酵培养和PHB产品的大量积累 ,还可以同时实现菌体细胞的可诱导裂解破壁 ,因此是一株具有潜在工业应用价值的多功能PHB生产菌株。