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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(III)
    其他題名: The Development of Blending Technologies and Products of Biodegradable PHA Materials (III)
    作者: 董崇民;楊長謀;賴森茂
    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;聚摻合體;澱粉;聚醋酸乙烯酯
    日期: 2006
    上傳時間: 2009-03-16 15:23:07 (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,包括了PHB 材料熱穩定性低,加工溫度窗口 窄;延展性不夠,韌性偏低;尤其是成本過高。因此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,作為降低PHA 成本、改善PHA 的機械性質及控制生物 分解速率。本研究將優先考量摻合澱粉,主要是由於澱粉生產量大,來源豐富,因而便 宜,同時澱粉為天然多醣類高分子,具有生物可分解性。不過第一年(93/8-94/7)的研究 結果顯示,PHA 和澱粉的相容性不佳;摻合後,對機械強度及延展性的提升並無助益。 而在初期的研究結果顯示PHB 和聚醋酸乙烯酯(PVAc)具有極佳的相容性。因此為了改 善澱粉和PHB 相容性的問題,將先針對澱粉進行改質,改質方法將以合成澱粉接枝 PVAc 共聚合體為主要目標,再進行PHA 和改質澱粉的摻合。研究至今(~95/11)結果顯 示PHB 及改質後的澱粉(澱粉接枝聚醋酸乙烯酯)利用熔融摻混法混練,由DSC 測試得 知摻合物都呈現單一Tg,同時Tg 隨著改質澱粉組成的增加而增加,推論此系統為一相 容系統。由動態機械性質測試得知PHB 在25oC 時的儲存模數為1.78GPa,而隨著改質 澱粉組成的增加,? 合體的損耗正切? 面積亦隨之增加,顯示材料的韌性因為添加了改 質澱粉而增加。有關PHB/澱粉接枝聚醋酸乙烯酯的結構及性質測試仍在進行中,由於 預期聚醋酸乙烯酯鏈段的生物分解性較差,因此擬將聚醋酸乙烯酯鏈段醇解成具有生物 分解性的聚乙烯醇,未來第三年度的研究內容主要為: 第三年度(95/08/01-96/07/31): 1. 針對澱粉-聚醋酸乙烯酯共聚合體進行醇化,以得到澱粉-聚乙烯醇接枝共聚合體; 2. 探討不同反應條件下對醇化比例的影響; 3. 測量澱粉-聚乙烯醇接枝共聚合體的性質,包括吸水性、膨潤性、機械性質、生物分 解性; 4. 研究不同摻合比例及摻合條件下,PHB/澱粉-聚乙烯醇接枝共聚合體的結晶形態及結 晶動力學; 5. 探討不同摻合比例及摻合條件下,PHB-澱粉-聚乙烯醇接枝共聚合體之熱性質、機 械性質和生物可分解性。
    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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