课题基金 / 基金详情

不同水环境下塑料生物降解一致性评价体系建立及其降解机理研究

批准号:
52073004
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
翁云宣
依托单位:
学科分类:
高分子材料与环境
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
翁云宣

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对不同自然水环境中由于水质、微生物种群等不同而造成同种生物降解塑料表现出不同降解行为,及其含相同特征基团、不同重复单元的聚合物和改性产物在同一水环境中降解性能差异性的现象,项目拟建立模拟实际淡水和海水的实验室测试装置与方法,构建同种材料在不同水环境下降解性能一致性评价体系,以常见生物降解聚酯及其共聚物和共混物为研究对象,通过测定降解产物生物气体来测得降解率,清晰水环境条件对降解性能的影响机制;通过降解过程中关键微生物降解酶鉴定与表达,清晰酶促降解与非酶促降解机理,结合对降解残样及产物含量、分子结构及性能的表征,建立不同组分塑料降解动力学模型和探究其降解机理。通过研究,确立一种模拟实际水环境条件下建立塑料降解动力学模型的方法,并将其用于降解速率的模拟预测,从而为制备水环境中降解可控塑料的分子结构设计提供新思路和打下科学基础。
英文摘要
In view of the different degradation behaviors of the same biodegradable plastics caused by water quality and microbial populations in different natural water environments, polymers and their modified products which containing the same characteristic groups while with different repetitive units always show different degradation performance in the same water environment. The aim of this project is to establish the laboratory testing devices and methods to simulate the actual fresh water and sea water, and construct the consistency evaluation system of degradation performance of the same material in different water environment. In this project, common biodegradable polyesters and their copolymers and blends will be as the research object. The degradation rate of these polymers will be measured by the determination of biogas, and the influence mechanism of water environmental conditions on the degradation performance was clarified. Through the identification and expression of key microbial degrading enzymes in the degradation process, the mechanisms of enzymatic and non-enzymatic degradation will be clarified. Combined with the characterization of degradation residue and product content, molecular structure and properties, the degradation kinetic model of plastics with different components will be established as well as its degradation mechanism will be explored. With this study, a method of establishing the kinetic model of plastic degradation under the condition of simulating the actual water environment will be established, and it will be used to simulate and predict the degradation rate of biodegradable plastics. As a result, this project will provide a new idea and lay a scientific foundation for the molecular structure design of degradable controllable plastics in water environment.
本项目针对不同自然水环境中由于水质、微生物种群等不同而造成同种生物降解塑料表现出不同降解行为,及其同一族不同化学结构的聚合物和改性产物在同一水环境中降解性能差异性的现象,建立了模拟实际淡水和海水的实验室测试装置与方法,构建了不同水环境下同一种材料降解性能可信性评价体系,形成了GB/T 43287、GB/T 42764等测试方法国家标准7项。以生物降解聚酯聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)为典型研究对象,研究共混其他生物聚酯如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)等聚合物时的对其性能影响,并利用建立的模拟实际水环境条件降解性能测试方法,通过降解率、降解前后聚合物聚集态结构变化等测定,表征了降解过程中化学结构变化、产生产物等,从而诠释了PBAT在模拟海水环境和土壤条件下的生物降解过程和降解机理。为研究PBAT加工工艺对其降解性能等的影响,开发了用于PBAT改性所需的可降解的生物基相容剂、扩链剂和增塑剂,并研究了改性前后PBAT共混物的加工性能、产品阻隔保鲜、耐老化和降解性能等,获得了降解性能可控的PBAT为主要原料的吸管、薄膜、刀叉勺等产品配方,产品已经获得广泛应用,授权中国发明专利7项、美国发明专利1项,制定了生物降解饮用吸管国家标准和国家标准,制定了生物降解塑料购物袋国际标准1项,制定生物降解塑料与制品降解性能及标识要求国家标准1项。.通过本项目的研究,建立了模拟实际水环境条件下塑料降解性能的评价方法,通过不同加工助剂的开发及其共混性能研究,实现了典型生物降解聚酯PBAT的共混改性及其降解性能模拟预测,验证了设计制备水环境中降解可控的材料的研究想法的可行性。.项目执行过程中,发表标注项目号的论文39篇,授权中国发明专利7项、美国发明专利1项,制定国家标准9项、ISO标准2项;培养研究生12名;获中国轻工业联合会科技进步一等奖1项;举办生物降解塑料相关技术和应用研讨会3次,举办生物基与生物降解材料技术和应用国际研讨会1次。
通过竹粉全组分反拟合模型建立探究其热塑化改性机理
  • 批准号:
    51773005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    翁云宣
  • 依托单位:
生物降解高分子在模拟实际环境条件下的降解动力学及其降解可控性研究
  • 批准号:
    51473006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    翁云宣
  • 依托单位:
定量分析碳十四同位素跟踪PHBV生命踪迹的研究
  • 批准号:
    51173005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    翁云宣
  • 依托单位:
国内基金
海外基金