纳米TiO2基复合光-热氧-生物完全降解塑料的制备及降解机理研究

发展新型的易生产且在环境中易消纳的农用薄膜和包装物是我国重点发展的产业之一，也是解决目前严重的"白色污染"引起的环境问题的重要途径。当前广泛研发的降解塑料如生物降解塑料或光降解塑料面临着成本高或降解不完全的问题。本项目提出在传统聚合物中添加纳米TiO2光催化剂、热氧化降解促进剂、生物降解活性剂等，旨在制备成本低、易完全降解的新型光-热氧-生物完全降解塑料，充分利用阳光、热能、微生物等的作用，使塑料废弃后经过"光催化降解- - 热氧化降解- - 残余物生物降解"三步连续反应，提高聚合物的降解速率，达到完全降解的目的。本项目的开展符合可持续发展的要求，有利于废弃塑料的多元化无公害处理，同时，对于探讨不同条件下聚合物链断裂方式，光、热、生物降解的关键因素及降解机理的研究具有重要意义。

塑料制品由于防水、质轻、耐用、生产成本低、生产技术成熟等优点，被广泛的运用在人类日常生活和工业生产中。然而，由于大量一次性塑料薄膜的使用，也给环境带来了严重的污染。发展新型的易生产且易消纳的农用薄膜和包装物是我国重点发展的产业之一。当前广泛研发的降解塑料主要有光降解塑料和生物降解塑料等。考虑到单纯的光降解或者生物降解等作用导致的降解效率低，降解不完全等因素，本项目在传统聚合物中添加纳米TiO2为代表的光催化剂、热氧化降解促进剂、生物降解活性剂等，制备出一系列成本低、易完全降解的新型光-热氧-生物完全降解塑料，充分利用阳光、热能、微生物等的作用，使塑料废弃后经过“光催化降解--热氧化降解--残余物生物降解”三步连续反应，提高聚合物的降解速率，达到完全降解的目的。本项目成功筛选了合适的光催化剂、热氧降解促进剂以及生物降解活性剂，在此基础上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合物复合薄膜，并且研究了复合薄膜在光、热、微生物等因素的协同作用下的降解性能和作用机理，为制备聚烯烃基完全降解塑料薄膜提供了理论基础。本项目制备的复合降解薄膜其在废弃后能够在自然环境中消纳，经过一系列的反应后，最终分解为CO2和H2O，其产物不会带来二次环境污染。项目在执行期间较好的达到了预期目标，共发表SCI、EI收录论文13篇，申请国家发明专利3项，获河南省教育厅科技成果二等奖1项。本项目制备的复合降解薄膜，不仅适用于农用地膜，也适用于一次性塑料薄膜产品，成果在进一步推广应用中。项目研究进展为解决白色污染问题提供了可替代的产品，推动了降解塑料薄膜产业的发展。