太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的应用及方法技术

本发明专利技术属于聚乳酸类降解材料测定技术领域，具体涉及太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的应用及方法，利用傅里叶红外光谱仪，测试样品不同降解阶段的太赫兹宽谱，将其降解过程中，酯键的断裂，高聚物转变为低聚物的过程反应到光谱中某些特定的特征峰有效面积的变化上，发现降解性能数据与光谱中某些特定的特征峰有效面积之间存在显著相关性，再建立线性回归方程，能在不破坏聚乳酸类降解材料制品原始形态条件下，获取带有样品特征信息的尖锐的特征峰，检测快速、便捷、效率高，大大的降低了检测成本。大大的降低了检测成本。大大的降低了检测成本。

【技术实现步骤摘要】
太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的应用及方法


[0001]本专利技术属于聚乳酸类降解材料测定
，具体涉及太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的应用及方法。

技术介绍

[0002]未来包装材料要朝向更环保、可回收、可降解等思路上发展，传统塑料制品行业将面临极大变革，医疗保健、航空航天、时尚和食品等诸多领域都将受到极大影响。
[0003]限塑、禁塑已经成为全球推进可持续发展过程中的重要举措。可降解塑料按原料来源主要分为石油基、生物基和煤基三大类。石油基可降解塑料包括聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等。生物基可降解塑料包括淀粉基、纤维素、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等。煤基可降解塑料有聚乙醇酸(PGA)。现阶段，淀粉基、PLA、PBAT为主流产品，产能合计占比近90％，其中聚乳酸占比1/3以上。生物可降解塑料因其属于可再生资源，是未来降解材料领域的发展方向。单一的可降解材料都存在各自的优点和弊端，一般都需要对其进行改性，发挥各自优势，用于特定领域。
[0004]可降解材料正处于蓬勃发展的初期，原有的检测手段已不能实现快速、灵活的市场检测需求，比如现行的国标GB/T19277.1规定，《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定，采用测定释放的二氧化碳的方法》，存在产品送检出报告时间长(每个样品需要3
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6个月)、过程繁琐、价格贵等问题。
[0005]更重要的是，因需精准收集降解过程中的二氧化碳释放量，所以每次只能堆肥测试一种样品，大大地局限了行业的发展。
[0006]传统的中红外光谱技术，需将材料与溴化钾混合，稀释后才能获取尖锐的特征信息。对材料的降解性能表征时，需要保留材料的原始形态，其中红外光谱中绝大部分特征峰被削平，失去了分析价值。再者，中红外光谱只能反应分子结构的变化，不能从光谱信息中获取分子构型或者晶型变化的信息。且生物降解过程复杂，无法将其表征到中红外光谱中某一或某几个特征峰的变化上。所以，急需研发新的检测方法来解决当前困境。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的应用及方法，能在不破坏聚乳酸类降解材料制品原始形态条件下，获取带有样品特征信息的尖锐的特征峰，检测快速、便捷，大大的降低了检测成本，且不需要收集材料降解过程中释放的二氧化碳，可多种样品同时堆肥，大大提高了效率，随着即将到来的禁塑令，可促进行业快速发展。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0009]太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的应用。
[0010]根据上述应用，太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料在不同降解阶段中聚乳酸所对
应特定的特征峰，根据特征峰有效面积与降解性能数据的显著相关性获取聚乳酸类降解材料的最终需氧生物分解能力的测定。
[0011]太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的方法，包括以下步骤：
[0012]1)获取聚乳酸类降解材料标准的降解性能数据
[0013]在国标GB/T19277.1规定的堆肥方式下，获取纯聚乳酸产品或改性后的聚乳酸产品(仅限PLA和PBS共混物)的降解性能数据：降解时间DAY、生物降解率BR、总二氧化碳释放量CDE；
[0014]2)常温环境，采用红外光谱设备测试聚乳酸类降解材料处于不同降解阶段的在30到680cm
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20.4THz)的太赫兹宽谱，根据太赫兹宽谱确定聚乳酸类降解材料中聚乳酸所对应特定的特征峰；
[0015]3)计算出特定峰有效面积CPA；
[0016]4)对降解时间DAY、生物降解率BR、总二氧化碳释放量CDE与特定峰有效面积CPA进行双变量的皮尔逊相关性分析，得出降解时间DAY、生物降解率BR、总二氧化碳释放量CDE分别与特征峰有效面积CPA的显著相关性；
[0017]5)根据显著相关性，以降解时间DAY为自变量，分别以生物降解率BR、总二氧化碳释放量CDE、特定峰有效面积CPA为因变量，建立线性回归方程：
[0018]BR＝a*Day+b,
[0019]CDE＝c*Day+d,
[0020]CPA＝e*Day+f,
[0021]BR＝g*CPA+h,
[0022]a、b、c、d、e、f、g、h为回归系数，对回归系数做矫正，实现对聚乳酸类降解材料制品的最终需氧生物分解能力的测定。
[0023]进一步的说，步骤3)中特定峰有效面积CPA的计算式为：
[0024][0025]其中，(X1,Y1)为特征峰起点坐标值,(X
n
,Y
n
)为特征峰终点坐标值。
[0026]进一步的说，步骤2)中采用布鲁克v80v傅里叶红外光谱仪测试太赫兹宽谱。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028]1、取样方便，测试快捷，不用破坏聚乳酸类降解塑料制品的原始形态，显著降低检测成本；
[0029]2、生物分解能力的测定和计算方法简单；
[0030]3、不受实验室环境局限，可用于任何堆肥环境下聚乳酸类降解塑料制品的降解性能测试，解决行业难题，助力可降解塑料制品生产、运输、使用和回收等全产业链；
[0031]4、可一次性测试多种样品的降解性能；
[0032]5、具有较好的拓展性，可发展到其他可降解材料制品的检测中；
[0033]6、太赫兹光谱技术反应的是分子的集体振动，可以在不破坏聚乳酸类降解材料制品原始形态条件下，获取带有样品特征信息的尖锐的特征峰，检测快速、便捷，大大的降低了检测成本，且不需要收集材料降解过程中释放的二氧化碳，可多种样品同时堆肥、检测，
大大提高了效率。
附图说明
[0034]通过下面结合附图的详细描述，本专利技术前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。
[0035]图1为材料一与参考材料(微晶纤维素)的生物降解率对比示意图。
[0036]图2为材料二与参考材料(微晶纤维素)的生物降解率对比示意图。
[0037]图3为材料一与参考材料(微晶纤维素)的总二氧化碳释放量对比示意图。
[0038]图4为材料一与参考材料(微晶纤维素)的总二氧化碳释放量对比示意图。
[0039]图5a为材料二处于不同降解阶段的太赫兹宽谱。
[0040]图5b为材料二在光谱中位于7.15THz处特征峰的有效面积放大示意图。
[0041]图6a为材料一处于不同降解阶段的太赫兹宽谱。
[0042]图6b为材料一在光谱中位于6.99THz处特征峰的有效面积放大示意图。
[0043]图7为特征峰有效面积计算的示意图。
具体实施方式
[0044]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0045]太本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.太赫兹宽谱测定在聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的应用。2.根据权利要求1所述的应用，通过太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料在不同降解阶段中聚乳酸所对应特定的特征峰，根据特征峰有效面积与降解性能数据的显著相关性获取聚乳酸类降解材料的最终需氧生物分解能力的测定。3.太赫兹宽谱测定聚乳酸类降解材料最终需氧生物分解能力的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)获取聚乳酸类降解材料标准的降解性能数据在国标GB/T19277.1规定的堆肥方式下，获取纯聚乳酸产品或改性后的聚乳酸产品(仅限PLA和PBS共混物)的降解性能数据：降解时间DAY、生物降解率BR、总二氧化碳释放量CDE；2)常温环境，采用红外光谱设备测试聚乳酸类降解材料处于不同降解阶段的在30到680cm
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20.4THz)的太赫兹宽光谱，根据太赫兹宽谱确定聚乳酸类降解材料中聚乳酸所对应特定的特征峰；3)计算出特定峰有效面积CPA；4)对降解时间DAY、生物降解率BR、总二氧化碳释放量CDE与特定峰有效面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，孙肖林，朱南，刘畅，戴春发，高向彬，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：