酶解PET的表面提高了PVC涂层的粘结性能外文翻译资料

 2022-01-23 09:01

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

酶解PET的表面提高了PVC涂层的粘结性能

摘要： 研究了疏棉状嗜热丝孢菌和布氏白僵菌聚酯酶制剂对PET材料其亲水性的影响。由于聚酯酶处理的结果，随着表面张力从6.2 mNm（热灭活对照样品）增加到8 mNm以上，聚酯织物的亲水性增加了8 cm。这两种酶都能将PET上的羟基含量从90增加到最大182毫摩尔每千克，而只有布氏白僵菌聚酯酶从PET中释放出大量对苯二甲酸。用0.5%的粘合剂对pvc涂层进行酶表面水解，使涂层的结合强度提高到13.40 daN 5cm-1，而不用酶预处理和用6%的粘合剂得到11.5 daN 5cm-1。

关键字：布氏白僵菌，聚酯酶，PVC,PET

1 介绍

聚氯乙烯（PVC）复合膜结构材料具有色彩鲜艳、施工周期短、综合性能好的优点，被广泛用于体育场馆、喷绘 PVC 膜、购物、停车、展览会和观光等建筑。PVC 膜材中需大量使用小分子类增塑剂（含量50%～80%）达到增塑目的[3]。由于 PVC 膜材多在户外长期使用，光照、水、空气等环境因素都会加速膜材中

增塑剂的挥发、抽出、迁移，最终影响其使用性能聚氯乙烯(PVC)有优良的综合性能，在增塑剂含量高时，它表现出高伸率、柔软性、良好的手感和耐磨性；当增塑剂含量减少时，它的柔性和伸长率都下降，而硬度、拉伸强度和耐磨性增大。它无毒、耐气候、碱性好、绝缘性好，易染成各种颜色。也可制成透明天色的制品，尤其是价格低廉，使它成为许多涂层织物的首选涂层剂。

PET是用于生产合成纺织纤维的最重要的聚合物，同时也有许多其他的应用，从散装产品(塑料瓶)到医疗或电子设备。据报道，酶可用于聚酯的水解和回收。在以聚酯为基础的织物的家庭洗涤过程中，聚酯酶显示出脱毛的现象。近年来，有研究报道了PET织物功能化的靶向表面水解，并在角质酶、脂肪酶和酯酶中描述了PET水解酶。由于酶表面水解而获得的亲水性增加可改善诸如渗透性和耐磨性等性能。PET表面上增加的羟基和羧基作为分子键合的锚定基团，使染色等整理过程更加高效。

同样的，增加PET表面官能团的数量可以改善涂层工艺，如柔性电子器件的生产或者一般的生物材料。在PET织物的PVC涂层中，粘结强度取决于与PET表面官能团的化学交联。目前，大量的粘合剂(高达10%)用于获得足够高的粘结强度，适用于防水布的生产。然而，胶粘剂既有毒又昂贵。

在这项研究中，我们评估了两种聚酯酶的功能（从疏棉状嗜热丝孢菌和布氏白僵菌）在PET材料中加入额外的官能团，从而提高PVC涂层的粘结强度。

2实验材料与方法

白僵菌在马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）平板（42g l-1）上30℃培养2天，然后4℃保存。为了保持真菌的活力，它每3个月重新种植一次。培养基中含有酵母提取物 (1.5 g l-1), 葡萄糖(1.0 g l-1), MgSO4▪7H2O (4.0 g l-1), (NH4)2SO4(1.0 g l-1) KH2PO4 and Na2HPO4 (2.5 g l-1)放于自来水中。HCl调节pH为6.5。另外加入碳源麦麸（10.0g /-1）。将填充有400mL培养基的锥形瓶用1％v / v的真菌预培养物接种，并在旋转振荡器上于30℃和130rpm温育5天。使用筛子分离生物质，并将上清液以7000g离心以澄清培养基。将额外的细胞酶储存在20℃下进一步储存使用。采用inoTEX s.r.o提供的方法制备了温法羊毛脂酶。

2.1蛋白质浓度

使用Bio-rad试剂盒，按照Bradford方法测定蛋白质浓度。 将100mu;l酶溶液加入到700mu;l缓冲液（pH6.0）和200mu;lBio-Rad试剂中，记录595nm处的吸收变化。使用Hitachi U-2001分光光度计。 使用牛血清白蛋白（BSA）作为参考校准该方法。

2.2酶活性

如前所述，在25℃下测定酯酶活性，以分光光度法在405nm处监测对硝基苯基丙酸酯作为底物的水解。一个nkat定义为在给定的测定条件下裂解1nmol的酯所用酶的量。类似地使用对硝基苯基棕榈酸酯作为底物测定脂肪酶活性。按照之前描述的方法以25℃的温度，用从苹果皮中分离出的25mg角质蛋白孵育1 mL纯酶制剂，并轻轻摇晃24小时，定性地评估角质酶的活性。通过过滤除去角质，将混合物酸化，然后用氯仿萃取。将提取液涂在硅胶薄层色谱板啥上，以氯仿/乙酸乙酯为底物。将斑点与两个空白进行比较，一个空白由无底物酶制剂的提取物组成，另一个空白由使用100mm Tris缓冲液代替酶的孵育试验组成。结果与来自芬兰赫尔辛基VTT公司的Optimyces sp.的角质酶进行了。

2.3合成纤维的酶改性

从CIBA获得密度为62和177 g m 2的PET织物，并标记为PET1和PET3。将它们用Na 2 CO 3（1gL -1）洗涤30分钟以除去处理，然后用水冲洗10分钟。在PET生产过程中，较短的聚合物链可能留在纤维表面。为了确保与聚合物而不是残留的寡聚物发生酶促反应，将纤维用CH2Cl2萃取过夜，然后在室温下干燥。将PET织物切成220 cm的碎片，并在50 ml稀释酶制剂中进行处理，最终活性如下所示，在250 ml烧瓶中用摇瓶（pet3:120 rpm，pet1:80 rpm）进行处理。用热变性酶处理对照样品。处理后，用1g ML1Na2CO3（pH10）和蒸馏水（4次）洗涤织物，以去除残留的酶或其他介质杂质。此后，织物在室温下干燥过夜。用热变性酶处理对照样品。处理后，用1g ML-1Na2CO3（pH10）和蒸馏水（4次）洗涤织物，以去除残留的酶或其他介质杂质。此后，织物在室温下干燥过夜。

2.4表面亲水性的测定

采用DIN 53924中稍加修改的方法测量上升高度。它包括将织物(cm)挂在一根玻璃棒上，并将织物的下半部分悬浮在蒸馏水中。然后测定了吸附在织物上的水的含量。

2.5羟基的测定

PET样品中羟基数量的测定是采用Zimmermann amp; Kolbig改进的方法，用磺苯甲酸酐对羟基进行酯化(1967)。样品0.5 g PET和0.9 g磺苯酐浸泡在10ml干硝基苯中。反应混合物在回流冷却器上的圆形底烧瓶中搅拌加热至170℃ 10分钟或直至PET材料完全溶解。反应混合物完全溶解后冷却，保持常温130℃。然后60 min，将反应冷却至室温，加入0.1 M NaOH溶液500 mL，将剩余的磺苯甲酸酐水解为磺苯甲酸。50毫升丙酮/水(9/1 v/v)在强搅拌下加入混合物，沉淀酯化PET。降水量允许通过加冰来完成，反应混合物随后用陶瓷过滤装置过滤。

2.6采用高效液相色谱法测定滤液中磺苯甲酸的含量。

将样品稀释1:10，置于反相C18柱上，并用含有5%甲醇的50 mM H2SO4在dionex高效液相色谱上洗脱。在光电二极管阵列探测器上在215纳米处检测到峰值。使用以下公式计算OH组的数量：

OH端基：

其中SBAAinit为反应所用的总磺苯甲酸酐(mol)， SBAend为未反应的总磺苯甲酸(mol)， PET为反应所用PET的总量(g)。

2.7对苯二甲酸的测定

酶处理过程中PET释放的对苯二甲酸与30%过氧化氢在沸点下反应生成羟基对苯二甲酸，采用荧光光谱法对其进行监测。

2.8PVC涂层

从Sattler AG公司获得了用于卡车油布生产的PET样品。采用聚氯乙烯涂布胶粘剂对卡车油布生产过程中处理后的油布和毛坯进行了粘附性测试。试样（大约30x42cm）.材料被涂了两次PVC糊。第一涂层在180℃（150g m -2）下施加，该粘合剂含有0.5％的粘合剂，第二涂层在160℃下使用100g m -2PVC糊料进行。根据DIN EN ISO 2411测试涂层的附着力。采用高频电感焊接的方法焊接了两块PVCcoated PET。测量破坏焊缝所需的功率，焊缝标准为5cm，用daN表示5cm-1。

3结果与讨论

白僵菌在含有麦麸的复杂培养基上生长。 在这些条件下，该生物体对对硝基苯丙酸酯产生1.0 nKat mL 1的酯酶活性，对对硝基苯基癸酸酯（0.8 nKat mL 1）和棕榈酸酯（0.8 nKat mL 1）产生脂肪酶活性。初步评估了这种增加PET织物亲水性的酯酶制剂。

布氏白僵菌聚酯酶的对硝基苯基丙酸酯酶活性越高，观察到的上升高度越高，在酯酶活性1.0 nKatml-1时，在5cm处达到平台值。与该数据一致，在酯酶活性为1.0nKat mL 1时也达到了最小的液滴耗散时间（图2）。对于具有177和62g m-2织物的织物，观察到类似的行为。先前已经报道，即使在大量洗涤后，相当大量的蛋白质（即酶）吸附到PET上，这也可以增加上升高度（Vertom men等人，2005）。因此，所有结果表示用活性酶和热变性对照处理的样品之间的差异。此外，酯酶已被证明可以水解源自纤维生产过程的PET低聚物（Hooker J.等人，2002）。为了确保PET低聚物的水解不会导致PET水解的结果，将纤维用二氯甲烷洗涤过夜并在室温下干燥。然而，用二氯甲烷萃取低聚物时酶处理的样品的上升高度没有降低。

将B.brongniartii聚酯酶对PET的作用与来自T.lanuginosus的聚酯酶进行比较。 该酶制剂对对硝基苯基癸酸酯和棕榈酸酯具有脂肪酶活性，并且与对硝基苯基丙酸酯具有酯酶活性。 能够水解PET的其他酶，例如来自Humicola sp。，Candida sp。，Pseudomonas sp。的那些酶。 据报道，它是典型的脂肪酶（Andersen等，1999; Kellis等，2001; Yoon等，2002; Heumann等，2006）。 与B.brongniartii聚酯酶一样，基于Optimyces sp。从角质素释放的产物的定性比较，未检测到来自T.lanuginosus的聚酯酶的角质酶活性。角质。 然而，在文献中，据报道，包括来自柑桔（Pencillium citrinum）（Liebminger等人，2007），以及来自茄病镰刀菌（Fusarium solani）和尖孢镰刀菌（F.oxysporum）的几种角质酶水解PET。

可以清楚地看出，需要不同量的两种酶制剂才能达到5cm的上升高度（图1）。 为了达到这个上升的高度，与仅1 nKat mL1的B. brongniartii制剂相比，需要约5 nKat mL的T.lanuginosus聚酯酶。 与这些数据一致，先前已经证明对对硝基苯丙酸酯或对硝基苯丙酸酯的活性与PET的水解活性无关（Liebminger等，2007）。 然而，如果在给予PET处理之前需要检查酶活性，则使用对硝基苯基丙酸盐作为底物的分光光度酯酶测定比PET低聚物水解的HPLC定量更容易使用。 因此，对于PET（例如PVC涂层）的所有进一步实验，根据该活性给予B. brongniartii和T.lanuginosus酶制剂。

brongniartii型聚酯酶在pet处理过程中释放对苯二甲酸，而T. lanuginosus型聚酯酶并未释放大量对苯二甲酸(图3)。这表明PET的水解机制是不同的，要么更外向(B. brongniartii)，要么更内向(T. lanuginosus)。此前，有研究表明，梭菌氧孢菌Fusarim oxysporum角质化酶比F. solani角质化酶释放更多对苯二甲酸，并在更大程度上增加亲水性。

当两种酶一起用于PET水解时，存在轻微的协同作用（图3）。 以前，据报道有几种酶可以增加PET的亲水性。但是，除了释放对苯二甲酸外，与变化无关 。 因此，在该研究中，通过分析酶处理之前和之后的羟基量来证实亲水性结果。 利用T. lanuginosus酶制备，在4 nKat mL 1的酶活性中发现了最佳羟基含量（图4），其略低于达到最大上升高度（5 nKat mL 1）所确定的酶活性。

使用来自B. brongniartii（0.5nKat mL 1）的酶制剂，测量从20（用热灭活酶对照）至182mmol kg 1的羟基增加。 考虑到PET表面水解导致羧酸基团增加到与羟基相同程度的事实，亲水性的增加可以理解为在聚合物表面上引入极性基团以促进水吸收，如 文献（Yoon等，2002，Gouda等，2002）。

当使用较高的酯酶活性时，羟基的减少（图4）支持了PET水解成释放到溶液中的小的可溶性裂解产物的假设。这个假设也可以解释当使用上升高度时达到的平台值 用于亲水性。

在用于生产卡车防水油布的PET的PVC涂层中，需要相当大量的有毒和昂贵的粘合剂。 通常优化所需粘合剂的量以提供一定的粘合强度，在我们的情况下为11.5 daN 5 cm 1。 粘合剂将PET交联到涂层材料上，作用于游离的羟基和羧酸基团。 因此，PET的有限酶促表面水解可以引入新的羟基和酸基团，从而增强粘合剂的目标并因此增强粘合强度。

实际上，与使用不含酶预处理的6％粘合剂（11.5 daN 5cm 1）相比，仅使用0.5％粘合剂和酶预处理获得了更高的粘合强度。从图5中可以看出，存在一种处理 当使用0.5％粘合剂时，最佳接近30分钟和11 nKat mL 1酯酶活性。 随着粘合剂浓度的增加（1％），处理30分钟后，酶活性为6 nKat mL 1，达到13.40 daN 5 cm 1的结合强度。

全文共6721字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[694]

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章