生物基聚苯乳酸新材料及其单体制备的研究进展

以可再生资源发酵制备的光学纯苯乳酸为单体合成的聚苯乳酸,是最新研究的一种芳香族生物基聚合物新材料,具有优异的热稳定性、机械强度和紫外吸收性能,成为继聚乳酸材料之后的重要聚合物材料,在工业领域具有潜在的广阔应用前景。高纯度苯乳酸单体的制备是聚苯乳酸工业化的关键。本文从聚苯乳酸的合成、苯乳酸单体的化学与生物合成方法及下游分离纯化等方面,对其研究现状进行了综述。苯乳酸的化学合成法有多条明确的路线,但步骤繁琐,反应条件苛刻,副产物多,尚不能工业化应用;生物合成法制备苯乳酸的反应条件温和,具有很好的可持续性;用生物安全性优良的高产菌株进行生物转化及酶法合成,成为苯乳酸工业化发展的重要方向。但是,采用常规纯化方法从生物发酵液或转化液中分离纯化得到苯乳酸时,尚存在处理量较小、工艺繁琐、反应条件苛刻等局限性;近几年兴起的晶胶介质层析分离技术,可简化分离纯化步骤,其产物纯度高,过程简便,有望成为苯乳酸分离的新方法。

骨髓间充质干细胞与聚(对苯二甲酸丁二醇酯-CO-聚乙二醇-CO-低聚乳酸)三元共聚酯的生物相容性的初步研究

目的探讨骨髓间充质干细胞与聚(对苯二甲酸丁二醇酯-CO-聚乙二醇-CO-低聚乳酸)三元共聚酯的生物相容性。方法取清洁级雄性健康BSL-C57小鼠作为实验对象,通过分离培养获得小鼠BMSCs,并进行流式细胞仪鉴定表面标志物。BMSCs培养至3代后,将BMSCs与PBTEOLA三元共聚酯制成的生物材料薄膜共培养,96h后固定进行电镜扫描,并用DAPI荧光染料染色处理,在荧光显微镜下观察并进行细胞计数。结果 BMSCs流式细胞术鉴定:CD34、CD45阴性,CD90弱阳性,CD73阳性。扫描电镜下,PBTEOLA三元共聚酯材料与BMSCs共培养形成的细胞支架,其表面细胞数量多,细胞状态正常。荧光显微镜下,对其细胞支架表面的细胞进行计数,显示表面细胞有逐渐增多的趋势。结论 PBTEOLA三元共聚酯材料与BMSCs共培养制成的细胞支架表面有细胞存活及增殖,由于PBTEOLA三元共聚酯材料本身具有良好的生物组织相容性及可降解等性质,所以该新型高分子材料可以作为干细胞治疗多种疾病的支架材料之一。

PBAT/PLA复合膜结合1-MCP处理对金玉兰菜保鲜效果的影响

为研究金玉兰菜新型可降解保鲜包装及保鲜新技术,以聚苯乙烯(expanded polystyrene,EPS)泡沫箱包装作为对照,采用聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯/聚乳酸[poly(butyleneadipate-co-terephthalate)/polylactic acid,PBAT/PLA]复合膜包装结合1.0μL/L 1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)对金玉兰菜进行处理,分析测定贮藏期间[(4.0±0.5)℃],金玉兰菜呼吸强度、色差、总酚含量、多酚氧化酶活性、营养物质含量等指标的变化。结果表明,采用PBAT/PLA复合膜包装的金玉兰菜在贮藏24 d后,硬度仍保持了1.98 kg/cm^(2),感官评分平均值维持在3.425,高于对照组(1.15);PBAT/PLA+1-MCP能够延迟呼吸高峰的出现时间,并降低呼吸峰值10.72 mg CO_(2)/(kg·h),褐变指数较未添加1-MCP的处理组降低了2.3~5.7,有效抑制了营养物质的损耗。PBAT/PLA复合膜结合1-MCP处理能够有效提高金玉兰菜冷藏过程中的品质,在拓宽可降解包装材料在农产品保鲜中的应用及提高金玉兰菜保鲜技术水平方面具有潜在应用前景。

配比与紫外老化对PLA/PBAT包装膜性能及其中增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯迁移的影响

制备聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PLA/PBAT)复合食品包装薄膜,探究了配比和紫外老化时间对其性能及其中增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)迁移的影响。制备了10∶90、20∶80、30∶70三种不同配比的PLA/PBAT复合薄膜,经过72、150、300 h紫外老化时间后,对薄膜的拉伸强度、阻隔性、可见光透过率、结晶度等性能进行测试。借助GC-MS建立增塑剂ATBC的检测方法,探究不同配比及紫外老化时间对薄膜中ATBC迁移的影响。结果显示3种配比对力学性能、透光率无明显影响,30∶70配比薄膜的阻隔性及结晶度最优,ATBC迁移率最低,氧气透过率和水蒸气透过率分别为894 m L/(m^2·d·0.1 MPa)和520 g/(m^2·day),结晶度为5.99%,ATBC的迁移率为25%;紫外老化以后会破坏薄膜内部结构,同时使表面生成致密层,降低力学性能的同时阻碍了其中ATBC的迁移。

改性聚乳酸薄膜对阿拉善双峰驼肉的自发气调保鲜

为延长阿拉善双峰驼肉的货架期,制备了20μm和40μm两种厚度的聚乳酸(Poly(L-lactic acid),PLLA)/聚对苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇酯(Poly(butylene adipate-co-terephthalate),PBAT)共混薄膜,测试了其机械性能和透气性能,并将其应用于驼肉的均衡自发气调包装。以菌落总数、挥发性盐基氮、色值(a*)和感官为品质指标评价薄膜对驼肉的保鲜效果。结果表明:与纯PLLA薄膜相比,PLLA/PBAT薄膜的氧气和二氧化碳透过率分别增大了31.4%和309.8%,断裂伸长率提高了17倍以上。在贮藏期间,PLLA/PBAT包装内形成了稳定的气体组分,有效延缓了驼肉的菌落总数和挥发性盐基氮的增长,使其新鲜的红色和良好的感官得以维持。其中,20μm的薄膜包装的肉样货架期延长到20 d以上,优于40μm的薄膜包装的肉样(不足15 d)和裸露的肉样(不足3 d)。

多元酸对PLA/PBAT复合材料性能与结构的影响

以多元酸(PHA)为增容剂,采用双螺杆挤出机熔融共混制备聚乳酸(PLA)/聚(己二酸-co-对苯二甲酸丁二酯)(PBAT)复合材料,通过热失重分析仪、差示扫描量热仪、万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)和旋转流变仪等方法研究了PHA对PLA/PBAT复合材料热性能、力学性能和相容性的影响。结果表明,加入适量的PHA可以提高PLA/PBAT复合材料的热稳定性和结晶度,当其质量分数为1.5%时,复合材料表现出较好的热稳定性和较大的结晶度;PHA能改善PLA/PBAT复合材料的缺口冲击强度;SEM断面形貌和流变性能测试结果表明PHA对于PLA/PBAT体系有较好的增容效应。

PLA/PBAT/OMMT纳米复合材料的制备及其结构与性能研究

通过转矩流变仪将聚乳酸(PLA)、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、有机蒙脱土(OMMT)和扩链剂(ADR)熔融共混制备了PLA/PBAT/OMMT三元纳米复合材料。通过差示扫描量热仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜、旋转流变仪和傅里叶红外光谱仪对复合材料的结晶性能、熔融行为、相态结构、流变性能等进行了分析。结果表明,PBAT和OMMT的加入提高了PLA的结晶速率和晶核密度;ADR的加入提高了PLA与PBAT的相容性;随着ADR的加入,PLA/PBAT/OMMT复合材料的储能模量提高,体系的熔体弹性增加。

3种工况下PBAT/PLA材料中抗氧剂168及其降解产物的迁移

采用气相色谱-质谱法研究抗氧剂168及其降解产物从不同工况(紫外、高湿、盐雾)处理下的聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯/聚乳酸(poly(butyleneadipate-co-terephthalate)/polylactic acid,PBAT/PLA)复合膜中向脂肪类食品模拟物异辛烷的迁移规律,并对每个工况下复合膜的老化程度进行力学性能以及红外光谱表征。结果表明:紫外、高湿工况对PBAT/PLA复合膜降解影响较大。紫外2 d、高湿60 d、盐雾40 d后复合膜的拉伸强度在10、15、17 MPa左右,分别下降了61.1%、41.6%、35.9%,断裂伸长率分别下降了93.5%、34.1%、21.5%。抗氧剂质量分数对复合膜性能影响不显著(P>0.05)。物质迁移量与其在迁移实验前复合膜中的含量呈正相关。未处理的复合膜中抗氧剂168迁移量最高,为85.39 mg/kg。随着复合膜老化抗氧剂降解产物的含量增加,主要产物为三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯,紫外工况下产生最多,迁移量为3.04~99.50 mg/kg。物质的迁出率受温度、含量以及复合膜老化程度三者同时影响。

PLA/PBAT双向拉伸薄膜的制备及性能

以聚乳酸(PLA)和聚对苯二甲酸-己二酸-丁二酯(PBAT)为原料,利用挤出流延机制备共混流延厚片,并通过双向拉伸设备将厚片拉伸成膜,研究了不同质量比例的PLA和PBAT对PLA/PBAT共混物的成膜性能、力学性能和光学性能的影响,发现当PLA和PBAT质量比例为7∶3时,PLA/PBAT可以顺利拉伸成膜,且断裂伸长率达到最大值,薄膜韧性得到提高的同时保持较好的强度和光学性能。然后以乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为相容剂,在PLA和PBAT质量比为7∶3时,研究不同质量份数ATBC对PLA/PBAT共混薄膜力学性能、热稳定性性能、光学性能以及热力学性能的影响。结果表明:当加入0.5%质量分数的ATBC时,共混薄膜综合性能达到最佳,其中拉伸强度由不含ATBC时的76.32 MPa提高到85.21 MPa,热收缩率(80℃,30 min)为2.16%,比未添加ATBC时降低了9.24%。