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    題名: 綠色材料生物可分解聚酯材料量產技術、功能化及分解技術開發-總計畫暨子計畫三:生物可分解PHA材料摻合技術開發及產品製備(I)
    其他題名: The Development of Blending Technologies and Products of Biodegradable PHA Material(I)
    作者: 董崇民;賴森茂;陳信龍
    貢獻者: 淡江大學化學工程與材料工程學系
    關鍵詞: 生物可分解塑膠;聚羥基烷酯;微生物醱酵;聚摻合體
    日期: 2004
    上傳時間: 2009-03-16 15:12:29 (UTC+8)
    摘要: 根據統計,全球每年所生產的塑膠製品達到一億五千萬多噸,這些塑膠製品帶來人 們生活上許多便利和舒適;但是大部份的塑膠都極為安定,經過相當長的時間也不會分 解,不管是在陸地上或海洋,都已形成嚴重的環保問題。因此塑膠垃圾減量與發展生物 可分解性塑膠已是刻不容緩的工作。而在各種生物可分解性塑膠當中,若要同時考慮「環 境友好材料」與「清潔生產」時,則微生物醱酵型的聚羥基烷酯類(PHA)就成了最適合 的選擇。不論從原料來源、中間製程及產品廢棄後,都可以符合綠色生產和綠色產品的 要求。首先在操作程序上,微生物合成高分子方法簡單,只需要有發酵槽,而微生物在 槽內的培養液中生長,在發酵過程中微生物體內會累積高分子。其次是在合成過程中幾 乎沒有環境污染,因此有人稱這種方法為環境友好的高分子合成方法。第三是合成的高 分子材料具有生物可分解性和生物相容性,而且這種可分解性是可以完全分解為CO2 和H2O。這種材料不僅有利於減少環境污染,而生物相容性又增加了它在醫學領域上的 應用。第四是可進行高分子材料的結構控制,即可以藉著控制微生物合成高分子時的環 境條件,來製備不同結構的高分子材料。 PHA 最具代表性的材料是聚羥基丁酯(PHB),為大多數細菌所生產的PHA 種類, 不過PHB 在生產及應用上碰到一些問題,第一個是成本過高,第二個是傳統萃取分離 方法都使用氯仿溶劑,因此如何減少氯仿用量,甚至不使用有機溶劑,就成了很重要的 課題。第三個問題是PHB 材料熱穩定性低,加工溫度窗口窄,此部份可以藉著生產PHBV 共聚合體來解決,若能生產出HV 單元佔20%以上,則玻璃轉移點及熔點將可分別降低 至-5 oC 及135 oC,如此可降低加工溫度,第四個是PHB 及PHBV 的延展性不夠,韌性 偏低,屬於硬脆材料。PHB 及PHBV 的結晶度可達60~90%,若能降低結晶度及結晶顆 粒大小,將有助於韌性的增加。此部份將利用和其他高分子摻合來達成。若能摻合相容 性高分子也可以降低熔點,增加加工溫度窗口。本計畫最主要目的在進行PHA 材料摻 合技術的開發及產品製備,作為改善PHA 的加工和機械性質及控制生物分解速率。本 研究將優先考量摻合聚已二醇(PEG)及聚醋酸乙烯酯(PVAc)或它們的共聚合體,這兩個 聚合體具有生物分解性及生物相容性,只不過分解速率較慢。這兩個聚合體和PHB 的 相容性不錯,溶解度參數值經計算後,PHB 為9.4 (cal/cm3)1/2,PEG 為9.1 (cal/cm3)1/2,PVAc 為9.8 (cal/cm3)1/2,非常接近。研究內容主要包括: 第一年: 1.以農業副產品為碳源,利用嗜鹽菌發酵生產聚羥基烷酯類(PHA),分析生產出的PHA 結構和組成; 2.建立有效之萃取分離方法,希望在不影響到萃取效率下,能減少分離時間及減少氯仿 使用量,最後希望能完全避免使用氯仿; 3.測量生產出的PHA 材料性質,建立結構和性質的關係,包括了熱性質和機械性質,此 性質資料庫將可作為最適發酵生產條件的依據及未來業界的參考; 4.PHA 材料摻合聚已二醇(或共聚合體)的研究探討,包括摻合比例、摻合方式及條件等, 對摻合體結構和形態的影響; 5.測量不同摻合比例及摻合條件下,PHA/聚已二醇(或共聚合體)摻合體的熱性質、機械 性質和酵素水解性質; 第二年: 1. PHA 材料摻合聚醋酸乙烯酯(或共聚合體)的研究探討,包括摻合比例、摻合方式及 條件等,對摻合體結構的影響; 2. 測量不同摻合比例及摻合條件下,PHA/聚醋酸乙烯酯(或共聚合體)摻合體的結晶形 態及結晶動力學; 3. 測量不同摻合比例及摻合條件下,PHA/聚醋酸乙烯酯(或共聚合體)摻合體的熱性 質、機械性質和酵素水解性質; 第三年: 1. 針對PHA/聚已二醇(或共聚合體)摻合體,加入適當的相容劑,探討不同相容劑含量 對摻合體結構和形態(包括結晶形態及結晶動力)的影響; 2. 測量不同相容劑含量下,PHA/聚已二醇(或共聚合體)摻合體的熱性質、機械性質和 酵素水解性質; 3. 針對PHA/聚醋酸乙烯酯(或共聚合體)摻合體,加入適當的相容劑,探討不同相容劑 含量對摻合體結構和形態(包括結晶形態及結晶動力)的影響; 4. 測量不同相容劑含量下,PHA/聚醋酸乙烯酯 (或共聚合體)摻合體的熱性質、機械性 質和酵素水解性質。
    顯示於類別:[化學工程與材料工程學系暨研究所] 研究報告

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