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大連工業(yè)大學(xué)王海松教授課題組 Carbohyd. Polym.：在大豆分離蛋白接枝羧甲基纖維素制備可降解地膜取得新進(jìn)展
2023-10-01  來(lái)源：高分子科技

  為了滿(mǎn)足農(nóng)作物生長(zhǎng)及新鮮果蔬增產(chǎn)增值需求，不可降解的石油基地膜被大量使用了。市場(chǎng)上商用地膜主要由低密度聚乙烯（PE）制成，從土壤中清除和處理不可降解的PE地膜是一項(xiàng)昂貴、耗時(shí)和費(fèi)力的工作，廢棄的PE地膜產(chǎn)生的微塑料嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境和危害人類(lèi)健康。隨著限塑令的升級(jí)，可再生可降解環(huán)境友好的生物基地膜的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越受到關(guān)注。然而，天然聚合物因其較差的機(jī)械性能及功能單一限制了在地膜中應(yīng)用，所以現(xiàn)階段亟需開(kāi)發(fā)一種高強(qiáng)度高韌性且具有良好土壤保濕保熵及肥料緩釋功能的生物基地膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不可降解PE地膜。



  近期，大連工業(yè)大學(xué)生物基纖維材料與化學(xué)品團(tuán)隊(duì)提出一種通過(guò)酰胺化反應(yīng)在大豆分離蛋白（SPI）分子鏈上接枝羧甲基纖維素（CMC）制備高強(qiáng)度高韌性多功能可降解地膜的方法。論文發(fā)表在生物材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊Carbohydrate Polymers，王海松教授和杜健副教授為論文通訊作者，2021級(jí)化學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士生王錢(qián)森為論文第一作者。


  研究首先利用可再生環(huán)境友好的羧甲基纖維素CMC進(jìn)行質(zhì)子化反應(yīng)，然后與來(lái)源廣泛的生物基的大豆分離蛋白SPI發(fā)生酰胺化接枝共聚，由于化學(xué)共價(jià)鍵及物理氫鍵的協(xié)同增強(qiáng)作用，制備的膜材料呈現(xiàn)出優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度（42.15MPa）、延展性（斷裂伸長(zhǎng)率24.8%），得益于分子鏈之間的交聯(lián)和纏結(jié)，薄膜的耐水性也得到了提高，并且網(wǎng)絡(luò)結(jié)果中包裹的尿素可以實(shí)現(xiàn)緩慢釋放，減少了肥料的流失和施肥頻率，長(zhǎng)效促進(jìn)種子發(fā)芽和生長(zhǎng)。該研究為制造具有高機(jī)械強(qiáng)度、高韌性具有土壤保濕保熵和肥料緩釋等的多功能全可生物降解地膜提供了借鑒。 


圖1. 大豆分離蛋白接枝羧甲基纖維素制備生物基可降解地膜的流程 


圖2.生物基可降解地膜的機(jī)械性能和機(jī)理 


圖3生物基地膜保濕保熵肥料緩釋促進(jìn)白菜種子發(fā)芽對(duì)比圖


  研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、遼寧省自然科學(xué)基金及興遼英才計(jì)劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項(xiàng)目的資助。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121410

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（責(zé)任編輯：xu）
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