新型可降解塑料薄膜的制备及其性能研究

摘要

本文综述了可降解塑料的基本概况及其研究进展，设计并成功制备了几种价格低廉、性能优越的新型可降解聚乙烯复合薄膜，研究了其在光、热、微生物等因素的协同作用下的降解性能和作用机理。具体研究内容总结如下:
　　 以纳米TiO2做光催化剂，矿物质高岭土(Kaolin)做生物活性剂，制备了TiO2-Kaolin-PE(TKPE)光氧-生物可降解复合聚乙烯薄膜，并表征了其光降解和生物降解性能。结果显示:该薄膜在紫外光的照射下240h失重率可达26.8％;光降解残余物在水性培养液中孵化60d，生物降解率达6％。引入高岭土后，不仅提高了复合薄膜的降解效率，而且提高了其力学性能，有利于薄膜的实际应用。
　　 以硬脂酸锰(MnSt2)做热氧降解促进剂，Kaolin做生物活性剂，制备了MnSt2-Kaolin-PE(MKPE)热氧-生物可降解塑料薄膜，并对其热氧降解性能及生物降解性能进行了研究。结果表明:该复合薄膜在70℃模拟堆肥条件下热处理8d，薄膜力学性能几乎完全丧失，大量含氧基团被引入到聚合物分子结构中，热处理30d，羰基指数达到120％。热氧降解残余物在水性培养液中孵化60d，生物降解率达到24.26％。
　　 用纳米TiO2做光催化剂、硬脂酸铁(FeSt3)做热氧降解促进剂，制备了TiO2-FeSt3-PE(TFPE)光-热氧降解聚乙烯复合薄膜，解决了TiO2-PE单纯的光降解薄膜在无光照条件下不能持续降解的问题。实验结果表明:该复合薄膜紫外光照射240h复合薄膜失重率达10.60％;热处理15d，薄膜力学性能几乎完全丧失，热处理30d，羰基指数达到79.2％;热降解残余物在水性培养液中孵化60d的生物降解率达8.75％。为了进一步提高TFPE薄膜的生物降解性能，引入生物活性剂高岭土，制备了TiO2-FeSt3-kaolin-PE(TFKPE)光-热氧-生物可完全降解塑料，其残余物的生物降解率达14％。
　　 对几种薄膜的光降解、热氧降解及微生物分解的机理也做了简单讨论，为制备聚烯烃基完全降解塑料薄膜提供了理论基础。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 塑料对人类和环境的影响

1．2 常见塑料废弃物的危害

1．3 塑料废弃物的处理方法

1．4 可降解塑料简介

1．4．1 TiO2基光降解塑料

1．4．2 生物降解塑料

1．4．3 光-生物降解塑料

1．5 本论文的选题依据和主要研究内容

第二章 TiO2-Kaolin-PE光氧-生物可降解复合塑料薄膜的制备及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂、原料及实验仪器

2．2．2 TiO2-Kaolin-PE复合光-生物可降解薄膜的制备及表征

2．2．3 TKPE复合薄膜的光降解及表征

2．2．4 TKPE复合薄膜光降解残余物的生物降解及表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 不同薄膜力学性能及透过率表征

2．3．2 光降解不同时间复合薄膜表面形貌对比

2．3．3 红外光谱图分析

2．3．4 不同薄膜光降解失重分析

2．3．5 复合薄膜光降解残余物的生物降解研究

2．3．7 TKPE复合薄膜降解机理分析

2．4 本章小结

第三章 MnSt2-Kaolin-PE热氧-生物可降解复合塑料薄膜的制备及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂、原料及实验仪器

3．2．2 MnSt2-Kaolin-PE热氧-生物可降解复合塑料薄膜的制备

3．2．3 MKPE复合薄膜的降解性能研究

3．3 结果与讨论

3．3．1 热氧降解对MKPE薄膜的力学性能的影响

3．3．2 热氧降解对MKPE薄膜的分子结构的影响

3．3．3 热重分析(TGA)

3．3．4 热氧降解对薄膜的表面形貌的影响

3．3．5 热处理30天的薄膜残余物的生物降解

3．3．6 降解机理讨论

3．4 本章小结

第四章 TiO2-FeSt3-PE光-热氧可降解复合塑料薄膜的制备及性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂、原料及实验仪器

4．2．2 TiO2-FeSt3-PE光-热氧可降解复合塑料薄膜的制备

4．2．3 TFPE复合薄膜的降解性能研究

4．3 结果与讨论

4．3．1 光-热降解复合催化剂的筛选

4．3．2 TFPE复合薄膜的光氧降解

4．3．2 TFPE复合聚乙烯薄膜的热氧降解

4．3．3 TFPE薄膜的生物降解

4．3．4 降解机理讨论

4．4 本章小结

第五章 TiO2-FeSt3-Kaolin-PE光-热氧-生物降解复合塑料薄膜的制备及性能研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 主要试剂、原料及实验仪器

5．2．2 TiO2-FeSt3-Kaolin-PE光-热氧-生物降解复合塑料薄膜的制备

5．2．3 TFKPE薄膜的降解性能

5．3 结果与讨论

5．3．1 TFKPE复合聚乙烯薄膜的光氧降解

5．3．2 TFKPE复合聚乙烯薄膜的热氧降解

5．3．3 TFKPE薄膜热处理30天后残余物的生物降解

5．4 本章小结

总结与展望

1．论文总结

2．展望

参考文献

硕士期间已发及待发表的论文及专利

致谢