可降解塑料薄膜的制备及热分解动力学研究

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1、可降解塑料薄膜的制备及热分解动力学研究本文以淀、聚乙烯醇(PVA)为主要原料，加入交联剂、增塑剂，通过先溶解、后糊化共混、再交联的薄膜制备工艺过程，制备了St/PVA完全生物降解塑料薄膜。通过优化，得出最佳反应条件是:m(St):m(PVA)=7:3,反应温度为90℃,反应时间为lh,丙三醇用量为3%,甲醛用量为2%,甲醛的加入方式为一次性加入。在实验室条件下对薄膜进行土埋降解实验,考察不同环境因子，如土壤肥力和酸碱度对薄膜降解性能的影响"通过实验发现，薄膜在中性土壤中降解较缓慢,在酸性土壤和碱性

2、土壤中的降解性优于中性土壤，且不同土壤pH对薄膜降解性能的影响表现为：碱性土壤>酸性土壤>中性土壤。土壤肥力的不同对薄膜的降解性能影响差异明显。薄膜在高等肥力条件下的降解速度比中等和低等肥力下的降解速度快，不同土壤肥力对薄膜降解性能的影响表现为:高等肥力>中等肥力>低等肥力。通过热分析方法研究了可降解塑料薄膜的热稳定性,计算了该薄膜的动力学参数并建立了热分解动力学方程"用Kssinger和ozawa两种方法计算得到该薄膜原样热分解过程的活化能分别为E=I07.27kJ/mol和E=114.19kJ

3、/inol，指前因子A=3.8925xlO6s-1.,降解样热分解过程的活化能分别为E=275.58kJ/mol和E=274.0IkJ/mol,指前因子A=7.0028x10.-s-1.薄膜降解样的活化能比原样大，说明热分解过程中薄膜降解样比原样耗能多。1.我国塑料污染的原因和现状塑料是一种合成的高分子化合物，是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料。其主要成分是高分子聚合物(或称合成树脂，辅助成分有着色剂、填充剂、润滑剂、增塑剂、稳定剂和抗氧剂等。因为可以用于合成塑料的单体种类很多，所以塑料

4、的种类繁多，这也就决定了其用途各异。我国是塑料制品生产和消费大国，国民经济的各个部门以及人民生活的各个领域都离不开塑料，塑料与水泥、钢铁和木材并列成为4大支柱材料。2007年全球塑料总产量己超过2.6亿吨，且呈逐年上升趋势。2010年7月我国塑料制品总产量为477.2万吨，同比增长20.3%，2010年1-7月份国内塑料制品累计总产量为3053.1万吨，同比增长21.1%。预计到2015年总产量将达到3亿吨。日常生活中,塑料制品已经渗透到我们生活的方方面面，各式各样的塑料制品为我们的生活带来了便利

5、,比如生活中的塑料购物袋、塑料杯、一次性餐盒，生产中的农膜、塑料容器、塑料构件等。但因为绝大多数塑料难以降解，废弃以后产生大量白色垃圾，甚至连喜马拉雅山上都能找到废弃塑料用品的踪影，这些白色垃圾对自然界的生态环境、动植物产生了巨大的危害，并且由于制造传统塑料的原料石油是宝贵的不可再生资源，随着人类的大量使用必将枯竭。不可降解塑料的大量使用，显然与1992年联合国环境和发展大会(UNCED)中提出的保护自然生态多样性、防止环境污染和生态恶化的主要精神背道而驰。东西方的主要发达国家陆续出台了限制或禁止

6、使用非降解塑料包装物的相关法规，我国也于2008年6月开始实施了禁止零售行业免费赠送塑料袋的法规。因此发展以可再生资源为原料!可降解的环境友好型塑料迫在眉睫。1.1农膜我国是农业大国，从20世纪八九十年代起我国农膜的产量和使用量就已跃居世界首位,至今约占世界农膜总量的60%以上,且每年还在以10%的速度递增。表1为我国农膜、棚膜及地膜覆盖面积发展情况表。表1我国地膜/棚膜及地膜覆盖面积发展情况表年份200520102015（预计）总用量/万t176220260棚膜用量/万t8090110棚膜覆盖面

7、积/万公顷253280330地膜用量/万t96130150地膜覆盖面积/万公顷135218002000塑料地膜能充分利用光能、促进土壤微生物的活动，是一种有效控制并改善农作物生长环境的农业栽培技术。利用地膜覆盖可以保温保墒、提高土壤供肥能力、抑制杂草生长，同时也是促进农作物生长发育、增加作物产量的重要措施。然而，传统的农用地膜的主要成分是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等不可降解的高分子材料，在土壤中降解极为困难，大约需要几十年、上百年甚至几百年的时间，给土壤带来严重的白色污染。有数字显示，我国农膜年残留

8、量高达40万吨，残膜率在40%以上，有近一半的农膜残留在土壤中，这会造成土壤被残留的塑料薄膜片阻隔，透水、透气性能明显下降，并会由此带来土壤的板结、肥力下降等问题，,最终会降低农作物产量。1.2塑料包装材料塑料在方便人类生产!生活的同时，也造成了自然环境的严重污染。但从近几年的发展状况看，塑料包装仍是需求增长最快的材料之一。塑料包装产品主要包括塑料膜袋、塑料容器、塑料包装箱、塑料包装薄膜、泡沫塑料等，这些包装产品随着客户需求与市场变化不断更新换代，产业结构逐步得到调整，产品结构趋于