睾丸酮丛毛单胞菌对聚酯PET单体的降解及高聚物的改性研究

摘要

聚酯PET(Poly-ethylene terephthalate)是对苯二甲酸和乙二醇的缩聚物，具有良好的物理机械性能及化学稳定性，但其作为服用纤维，透气性差、吸水性弱、易产生静电、染色性能较差；作为膜材，表面反应活性较差。为了克服聚酯PET的上述缺点，本文采用微生物酶法对其进行改性。主要研究工作及结论包括三个方面：
　　 (1)菌株的筛选、分离及鉴定：以活性污泥为菌源，分离获得能以聚酯PET的单体对苯二甲酸或对苯二甲酸二乙酯为唯一碳源生长、并降解该单体的菌株。对该菌株进行分子生物学及Biolog快速鉴定，确定为睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)。
　　 (2)睾丸酮丛毛单胞菌对PET单体的降解：为了驯化菌株，研究其对对苯二甲酸和对苯二甲酸二乙酯的降解条件、降解动力学及降解机理。结果表明：最佳降解温度为37℃；对两种单体的降解动力学分别符合一级和零级幂指数模型；根据加氧酶种类不同，对苯二甲酸有四种不同的降解途径，主要中间产物为原儿茶酸；根据脂肪酶和氧化酶种类不同，对苯二甲酸二乙酯有两种不同的降解途径，主要中间产物为对苯二甲酸和原儿茶酸。其中对苯二甲酸二乙酯是本文发现的睾丸酮丛毛单胞菌的新降解底物，该降解过程也是DTP在单一菌种作用下彻底降解的新发现。
　　 (3)菌悬液对聚酯PET的改性：将驯化后的睾丸酮丛毛单胞菌发酵、浓缩，采用浓缩的菌悬液对聚酯PET进行改性，测试改性后PET的性能并提出改性机理。结果表明：改性后PET的亲水性及表面自由能提高，抗静电性增强，抗起毛起球性能提高，强力有一定的下降，表面有一定的刻蚀，结晶度无明显变化，表面活性基团增加，氧元素比例增加，产生了一定量的羟基；根据测试结果结合单体降解机理，提出聚酯PET新的改性机理为：一方面，表面苯环基团被氧化，产生羟基，另一方面，端基对苯二甲酸被分解，产生羧基和羟基；对于DTP诱导的改性，更存在聚酯分子的水解，产生更多的羧基和羟基，从而提供更多的氧化反应位，获得更好的改性效果。改性