[发明专利]一种聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性方法及其在酶解过程中的应用

说明书

本发明涉一种聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性方法及其在酶解过程中的应用，属于环境修复领域。本发明将聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚己内酯采用熔融共混法，获得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，使改性后的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜在结晶度、亲水角等方面呈现不同程度的改善，使膜表面更加疏松，空洞明显增多。将改性处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜在65℃、150rpm恒温水浴摇床中加入ICCG酶反应96h，能够完全降解改性聚对苯二甲酸乙二醇酯。本发明提供的方法工艺步骤少、效率高，易实现工业化生产，在降解高结晶度聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料中具备极高的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性方法及其在酶解过程中的应用，属于环境修复领域。

背景技术

自塑料首次使用以来的半个世纪以来，地球的环境问题变得越来越严重。塑料由于分子聚合度高，排列紧密，具有良好的机械性能和稳定性，这些特性使塑料在几乎所有行业包括服装、食品、医药中都有良好的性能，但也给我们带来了很多降解的麻烦。塑料的使用，加上其难以降解，让世界充满了白色污染。全球产生的垃圾约有60％被送往垃圾填埋场或海洋，只有9％被回收利用。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是塑料垃圾的主要来源，加之难以降解。这使得PET塑料垃圾在环境中持续积累，对生态构成了严重的威胁。

由于目前使用的化学法降解存在成本高、三废污染严重等问题，生物法逐渐成为塑料降解领域的研究热点。目前已报道的PET降解酶主要有角质酶，酯酶，脂肪酶三大类酶，一方面部分PET降解酶依赖于70℃以上的高温酶解环境，对于工业化应用来说成本相对较高。另一方面，上述PET降解酶能够降解经降结晶处理的低结晶度PET薄膜(FEBS Open Bio2016,6(9):919-927；Biochemistry 2018,57(7):1190-1200)，对高结晶度PET几乎无显著作用。然而，市面上的PET塑料制品均为高结晶度的。高结晶度PET分子链非常致密致密，表面疏水性强，难以与酶分子结合，对酶解速率影响较大。故急需一种能够改变PET分子排列来降低结晶度，以提高结晶度的方法。

目前，熔融共混改性是改变聚合物分子排列的一种常用方式，在材料领域可以大大提高其性能。通过熔融共混，两种材料的分子可以相互纠缠，打破有序密集的排列，打开结晶区。目前用于熔体共混领域的材料有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、聚己内酯(PCL)等，聚己内酯(PCL)在生物相容性、有机聚合物相容性和生物降解性方面具有良好的性能，得到了广泛的应用。

发明内容

本发明提供了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)改性方法，所述方法为：将聚对苯二甲酸乙二醇酯和改性剂采用熔融共混法制备改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述改性剂为聚己内酯(PCL)。

在一种实施方式中，所述改性反应体系中聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚己内酯(PCL)混合质量比为(1:9)～(9:1)。

在一种实施方式中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚己内酯的质量比为(8:2)～(4:6)。

在一种实施方式中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚己内酯的质量比为1:1。

在一种实施方式中，所述改性是将聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚己内酯在180～220℃熔融共混反应10～20min。

在一种实施方式中，所述改性是将聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚己内酯在200℃熔融共混反应10min。

本发明还提供了一种降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)方法，所述方法包括：

(a)将聚对苯二甲酸乙二醇酯改性处理；

(b)将PET降解酶用于步骤(a)处理后的改性聚对苯二甲酸乙二醇酯，进行酶降解反应。