[發(fā)明專利]一種利用環(huán)保增塑劑提高PET生物降解性能的方法

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• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113842597A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞏繼賢;李鑫;張健飛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A62D3/02
• 分類號: A62D3/02;D06M13/224;D06M101/32;A62D101/28
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本發(fā)明公開了一種利用環(huán)保增塑劑提高PET生物降解性能的方法，使用對苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸二乙酯等作為環(huán)保增塑劑，構(gòu)建了一種高效降解PET的全細(xì)胞生物催化體系。步驟如下：首先將精煉的滌綸織物按浴比1∶30置于染色罐中，再添加對苯二甲酸二乙酯3g/L、滲透劑吐溫80 0.5g/L；然后將染色罐放入染色機(jī)中，以1.5℃/min升溫至95℃，保持2h后，以2℃/min降溫至60℃，最后使用去離子水洗多次，平鋪在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干后粉碎，配制培養(yǎng)基用于生物降解。該方法操作簡單、節(jié)能，還可以有效降低PET結(jié)晶度，促進(jìn)生物降解的高效進(jìn)行，并且在PET生物降解過程中，增塑劑會同時(shí)發(fā)生水解，不會對環(huán)境造成進(jìn)一步污染，符合生態(tài)染整的可持續(xù)發(fā)展需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種滌綸降解處理方法，具體涉及PET高效生物降解的方法，屬于滌綸紡織加工領(lǐng)域。

技術(shù)背景

微塑料，尤其是較為常見的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)微塑料，正以各種方式威脅著生態(tài)系統(tǒng)的安全。生物降解被認(rèn)為是解決PET微塑料污染最安全、徹底的方法，但是由于PET結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)緊湊，表面疏水性強(qiáng)，因此具有一定的抗生物降解性。為了提高PET微塑料的生物降解效率，降低PET的結(jié)晶度近些年來研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

傳統(tǒng)的增塑小分子如冬青油、甲基萘、鄰苯基苯酚等是一些理想的低溫增塑助劑，但是隨著PET生物降解的發(fā)展，這些增塑劑毒性大、難以生物降解的缺點(diǎn)逐漸顯露出來。這些增塑劑作用于PET后，不僅不僅會進(jìn)一步污染環(huán)境，還會降低PET降解菌的活性，從而阻礙全細(xì)胞微生物對PET的降解。

針對PET生物降解效率低等問題，本發(fā)明利用與聚對苯二甲酸乙二酯結(jié)構(gòu)相似的小分子助劑(對苯二甲酸二乙酯、對苯二甲酸二甲酯等)來增塑PET，從而降低PET大分子鏈間的相互作用，使得微生物分泌的水解酶能夠高效地作用于底物上，最終達(dá)到PET徹底生物降解的效果。進(jìn)入聚合物分子內(nèi)部的環(huán)保增塑劑小分子，由于結(jié)構(gòu)上與PET相似，在PET發(fā)生生物降解的同時(shí)也會被微生物分泌的水解酶所攻擊，最后以CO₂、H₂O等無機(jī)物的形式排出。本發(fā)明從傳統(tǒng)的滌綸載體染色法中獲得靈感，將織物增塑、染料分子迅速擴(kuò)散與生物降解相結(jié)合，創(chuàng)新出一種低耗能、無污染的清潔生物降解PET的方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對PET生物降解效率低，提供了一種基于環(huán)保增塑劑提高PET生物降解性能的方法。該方法加工工藝簡單，所使用的環(huán)保增塑劑與PET結(jié)構(gòu)相似，不僅對PET有一定的親和力還能夠被全細(xì)胞催化劑進(jìn)一步降解，對環(huán)境無污染。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于環(huán)保增塑劑提高PET生物降解性能的方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)滌綸纖維精煉：首先將滌綸織物置于浴比為1∶20，含5g/L吐溫80、4g/L碳酸鈉的溶液中98℃處理30min進(jìn)行精煉處理，以除去表面殘余的油脂。然后，用去離子水洗多次，然后平鋪在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干。最后將滌綸織物置于恒溫恒濕箱(21±1℃，60±2％)中平衡24h，以備后續(xù)步驟使用。

(2)增塑體系的制備：將精煉后的滌綸織物置于浴比為1∶30，含環(huán)保增塑劑3g/L、滲透劑吐溫80 0.5g/L的染色罐中。

(3)增塑工藝：將步驟(2)中的染色罐置于染色機(jī)中，以1.5℃/min的速度升溫至95℃，保持2h后，以2℃/min的速度降溫至60℃，最后使用去離子水洗多次，平鋪在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干備用。

(4)PET粉碎：首先，將滌綸織物剪碎，置于冷凍干燥機(jī)中，-40℃凍干5h；然后，迅速置于超離心切割儀中，切割為微塑料尺寸，去離子水洗多次后，烘干以供配制培養(yǎng)基用。