聚丁内酰胺的生物降解性研究进展

目的介绍聚丁内酰胺(Polybutyrolactam,PA4)的生物降解性研究现状,综述聚丁内酰胺及其衍生物在海洋、土壤、堆肥等自然环境中的生物降解速率及降解机制,为聚丁内酰胺的改性和应用研究提供指导。方法采用分类总结的方法,对比聚丁内酰胺及其衍生物在不同环境下的降解行为,阐述目前关于其降解机制的研究进展。结论聚丁内酰胺可在自然环境中短期内降解,其优异的生物降解性与亲水性有关,同时自然环境中长期存在的某些菌群能够分泌胞外酶水解酰胺键,使得聚丁内酰胺可在自然环境中快速降解。结构改性对聚丁内酰胺的降解速率具有一定影响,探究聚丁内酰胺改性后生物降解性的变化,有助于开拓控制其降解速率的新思路。聚丁内酰胺具有极高的气体阻隔性和出色的力学性能,未来作为可降解材料在食品包装方面应用具有极高的应用前景,通过合适的改性手段实现PA4热塑加工,并保留PA4良好的生物降解性,明确环境微生物对PA4及其改性产物的代谢和降解途径,也是未来研究的难点和热点。

聚丁内酰胺的热性能改性

聚丁内酰胺的熔点与热分解温度较接近,不利于熔融加工。文中采用溶液共混法制备支化聚丁内酰胺(B-PA4)及线型聚丁内酰胺(L-PA4)共混物,并通过差示扫描量热分析、X射线衍射和热重分析表征共混物的结晶性能及热性能,通过拉伸测试研究了共混膜的力学性能。结果表明,B-PA4的加入使得共混物的结晶度、熔点、热稳定性均发生降低。当相对分子质量为2000的B-PA4与L-PA4质量比大于1∶1时,共混物熔点(T_(m))降至258℃,最大降解速率对应温度(T_(p))保持不变,两者间温度差与L-PA4相比提高了10℃。当相对分子质量为5000的B-PA4与L-PA4共混质量比为2∶1时,T_(m)与T_(p)的温度差提高了5℃。相对分子质量为8000的B-PA4与L-PA4共混后,T_(m)和T_(p)温度差无显著变化。共混物膜的拉伸强度均提高至40 MPa以上,但断裂伸长率明显下降,高分子量B-PA4有助于提高其强度,减小断裂伸长率的降低幅度。