【新材料热点抢先看】PBS降解的知识，你知道多少？

 

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石油基高分子材料消费的不断增加，导致了石油资源的匮乏及环境污染等问题。这使得研发既拥有石油基高分子材料良好理化性能，又易于降解，且终端降解产物对环境无危害的生物可降解聚酯成为研究的热点。其中，聚丁二酸丁二酯(PBS)基脂肪族聚酯作为一类重要的可生物降解高分子材料更是备受瞩目。PBS基脂肪族聚酯主要包括PBS、聚己二酸丁二酯(PBA)、聚丁二酸-苯基丁二酸丁二醇酯(PBSBS)、聚丁二酸-甲基丁二酸丁二醇酯(PBSM)、聚己二酸丁二醇-对苯二甲酸酯(PBAT)及聚丁二酸乙二酸酯(PES)等。目前，PBS基脂肪族聚酯已广泛应用于食品包装袋、农用薄膜和缝合线等生活生产的各个领域。

PBS基脂肪族聚酯具有优异的降解性能，且通过调节其化学结构可以实现可控降解。PBS基聚酯的生物降解实验大多集中在土壤掩埋降解和微生物降解两方面，还有一些直接使用脂肪酶、降解酶或解旋酶进行降解，且一般线性脂肪族PBS基共聚物的降解速率快于芳香族共聚酯的降解速率，低分子量PBS聚酯的降解速率高于大分子量PBS聚酯，酶降解速率＞微生物降解速率＞土壤掩埋堆肥降解速率。下面本文将对这三种降解方式进行一一介绍。

研究者将PBS在堆肥土壤中掩埋，发现土壤pH迅速下降到3.8又回升，微生物的生长开始被抑制后又被促进，且土壤中微生物总数在第10w时为开始时的５倍，终产物为丁二酸、丁二醇及其低聚物。另有研究者使用不同泥土对PBS进行降解研究，发现降解能力为堆肥土＞污泥土＞垃圾土＞花园土。另有研究者研究PBS在昆明农田腐殖土和弱碱性的西安花园土中的降解实验，发现60d后花园土中PBS的降解率为4.7%，而腐殖土可高达42%。另有研究者研究了堆肥条件下降解PBS薄膜并考察PBS降解产物对周围环境的影响，发现随着填埋时间的推移，PBS薄膜表面裂纹和孔洞逐渐变多变大，剩余PBS质量和分子量持续下降，差示量热及X射线衍射表征发现PBS降解优先发生在非晶区。PBS降解产物对植物生长危害不大，但是其造成的酸性环境严重影响绿豆发芽。另有研究人员以马来酸苷和过氧化苯甲酰为交联剂与PBS及有机蒙脱土密炼制备的复合材料堆肥土壤中降解180日，发现由于土壤中湿气和微生物的作用，使材料的基体部分中断粘结，形成微腔，导致聚合物链无规断裂、分子量减小，且复合材料阻隔性改善，但生物降解能力降低。

有研究者考察Pseudomonas aeruginosaPBS1302对PBS薄膜的降解，发现薄膜被降解后有片层剥落的现象，6d薄膜降解率可达36.9%。另有研究者在活性污泥中分离出的Burkholderia cepaciaPBSA-1和Pseudomonas aeruginosa PBSA-2对PBSA降解活性很高，降解菌在40d内可将PBSA降解78%。另有研究者在土壤中分离出Fusariumsolani WF-６，14d内可将PBS降解至仅剩2.8%。另有研究人员从植物叶围纯化出的酵母菌和在叶、水稻谷壳分离纯化的Pseudozyma antarcticJCM10317对PBS和PBSA均表现出很强的降解活性。另有研究者使用Fusarium sp．FS1301对PBS膜进行降解，在24d时PBS的失重率可达到80%。另有研究人员研究发现纯化的菌株Bionectria sp．BFM-X1对PBS薄膜具有较好的降解活性，14d后，PBS失重率可高达97.9%。

研究人员在菌株ZM-P1得到的PBS解聚酶经30d的降解，可使PBS的Mw由2.89×104降到1.96×104，Mn由4.73×104降到3.81×104。另有研究人员通过熔融缩聚将PBS和PLA合成得到聚(丁二酸丁二醇酯-左旋丙交酯)(PBSLA)，并使用洋葱假单胞菌脂肪酶进行降解，发现随着PLA含量的增加，聚合物的降解速度逐渐变快。另有研究人员利用在Saccharomy cescerevisiae分离出了PaE酶，并对PBS及PBSA 降解24h，发现PBS及PBSA膜表面发生穿孔和部分溶解。另有研究者从菌株Roseateles depolymerans TB-87中提取的解聚酶Est-H和Est-L均可将PBS、PBSA 以及聚丁二酸丁二醇酯-对苯二甲酸-间苯二甲酸-乳酸(PBSTIL)水解。