木質材料產製生物可分解性聚乳酸高分子材料之研究(3)

本研究為以農林廢棄物如稻草等，利用有機溶劑THFA製漿所得漿料予以醣化後，再利用微生物進行醱酵並生成乳酸，以評估微生物醱酵條件及乳酸生成量等。並使用所產生乳酸，進行聚乳酸的合成，以尋求其合成聚乳酸最適條件。 本年度接續的探討(1)稻草THFA/HCl脫木質素動力學。(2).評估其他生質材料如辦公室廢紙及玉米稈、孟宗竹及稻草農林廢料以上法所製漿料，經醣化醣類為原料醱酵成乳酸評估利用的可行性。(3).聚乳酸的合成。 稻草於THFA/HCl蒸煮過程中，可分為主體相及殘餘相等二相。二相之脫木質素速率對酸催化劑依存性高。在主體相，主要為脫除木質素，對於碳水化合物溶解較少，故使收率降低幅度非常少，但在殘餘相於蒸煮後期，當殘餘木質素含量 ＆lt;5％ 時，其攻擊碳水化合物之速率即會大於攻擊木質素速率，故使收率降低幅度非常大。 主體相動力學方程式為：-dL/dt = 4.97 × 10² × e^27.3/RT ×【HCl】× L 殘餘相動力學方程式為：-dL/dt = 5.17 × 10³ × e^31.4/RT ×【HCl】× L 以辦公室廢紙、玉米稈、孟宗竹及稻草THFA等漿料，經醣化後所產生之醣類量及六碳醣類含量均以廢紙為最多。故以THFA漿料經醣化後所產生之醣類為原料醱酵成乳酸之最佳條件為水解醣濃度60 g/l，菌株為Lactobacillus paracasei subsp. Paracase 醱酵時間72小時，其水解醣轉化率、產乳酸效率及產乳酸濃度等均可達最大量，分別為85.9％、0.69 g/lh及49.57 g/l， 此菌株所生產之乳酸產量高，顯示低純化之成本。 以直接聚合法在反應溫度200℃、變化催化劑的辛酸亞錫添加量（0.1％~0.5％）進行聚乳酸的合成，未添加催化劑者所得最終產物之分子量僅7000左右，添加0.1％及分子量有明顯提昇，在 0.3％催化劑添加量其分子量為最高，其分子量為最高約為12000。以丙交酯進行聚乳酸的開環聚合，以0.3％辛酸亞錫添加量，在反應溫度120℃下，所得產物分子量約10000左右，隨著反應溫度升高乳酸分子量有增大之現象，在反應溫度150℃、 0.3％辛酸亞錫添加量， 12小時聚合反所得產物的平均分子量可超過40000。在聚乳酸塗佈方面,當聚乳酸的分子量為100000、溶液濃度5％時，塗佈紙之抗張強度可提升約40％，斷裂伸長率亦有效提升，抗張強度在濕潤後的保留率達50％以上，Cobb吸水度方面由未塗佈的31.22 g/㎡降至10.98 g/㎡，塗佈後之抗水性質明顯獲得提升。