《新型降解功能添加劑的結構設計、製備與作用機理研究》是依託華南農業大學，由羅穎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型降解功能添加劑的結構設計、製備與作用機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：羅穎
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於巨大的學術價值和環境保護的需要，生物降解塑膠正成為國內外研究和開發的熱點。本項目以聚烯烴為基體，採用溶膠-凝膠技術製備一種具有高效降解功能的聚氧乙烯（PEO）/納米二氧化鈦添加劑（PEO/TiO2），通過合理的結構設計和最佳化製備一系列新型的基於光催化氧化-生物降解特性的環境降解塑膠，深入研究降解添加劑結構與塑膠降解時控性的關係，重點研究納米TiO2的PEO改性對提高塑膠降解活性的相互作用關係。通過多種現代測試技術和研究手段，研究PEO/TiO2助氧化添加劑的加速降解過程，並跟蹤預降解後塑膠在環境及堆肥條件下生物降解的全過程，實時監測塑膠結構和性能的變化，揭示真實的降解作用機制，建立該類塑膠降解添加劑的時控降解圖譜。本項目研究可拓寬塑膠降解功能添加劑的套用範圍，為新型塑膠生物降解添加劑的設計合成與產品開發提供新的思路和理論指導，具有重要的學術價值和環境保護效益。
結題摘要
氧化-生物降解技術是解決廢棄塑膠污染環境的有效手段之一，目前已成為降解塑膠的研究熱點。本項目創新性地以納米TiO2為光催化氧化劑，對其進行與聚合物（聚氧乙烯PEO或聚乙二醇PEG）共混、表面接枝聚丙烯醯胺（PAM）的親水化改性，並與低密度聚乙烯（LDPE）通過熔融共混擠出吹塑的成型工藝製備了具有高效、時控的光氧化-生物降解複合薄膜。系統研究了PEG（PEO）的分子量以及PAM的接枝率對複合薄膜光氧化-生物降解性能的影響，並通過添加不同含量的受阻胺類光穩定劑（HALS）實現複合薄膜降解時控性。深入探討了納米TiO2的親水改性對提高塑膠降解活性的相互作用關係，揭示真實的降解作用機制。本項目較好地完成了預期的目標，獲得了重要的實驗結果和相關成果如下：（1）添加親水性聚合物改性的納米TiO2能提高其在LDPE基體中的分散性及親水性，使TiO2在LDPE薄膜中具有很高的光催化氧化降解活性，在UVA340的紫外光加速降解條件下，LDPE/PEO(PEG)/TiO2複合薄膜光照370 h後，薄膜的失重率可達85.4%，重均分子量可下降94.2%，斷裂伸長率下降可達96.0%，這些預氧化降解後薄膜性能的顯著下降均有利於後續的生物降解。（2）光氧化降解後的薄膜碎片在土壤微生物及堆肥條件下具有良好的生物降解活性，堆肥45天后，礦化率可達到3.2%，與文獻報導的研究結果相似。（3）添加不同含量光穩定劑（HALS）能使複合薄膜獲得60 h~1450 h的穩定期，使得薄膜在使用期穩定，廢棄後迅速降解，實現降解時控性。（4）獲得了親水劑（PEO、PEG及PAM）改性納米TiO2提高薄膜降解活性的作用機制，建立了該類塑膠降解添加劑 (PEO/TiO2) 的時控降解圖譜。（5）該項目發表相關論文11篇，其中SCI、EI收錄5篇，申請發明專利2項，培養研究生2名。
