摘要
本课题通过将聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT），聚乳酸（PLA）置于不同的环境，分析在温度、湿度、光照的作用下可降解塑料的老化行为和机理，并通过设置交互因素实验建立关于可降解塑料力学性能的寿命模型，主要研究内容和结果归纳如下： 废弃塑料及微塑料对生态环境造成了严重的污染，严重威胁着生物的生存和人类的健康。用可降解塑料替代难以降解的塑料是进行环境治理的主要手段。但可降解塑料中含有的柔性基团更多，更易受到环境因素的影响发生老化。而可降解塑料在不同条件下的老化机理及使用过程中力学性能变化情况尚不明晰。 （2）通过均匀实验设计对环境因子（温度、湿度、光照）进行三因素三水平组合，初步探究各环境因子对不同类型可降解塑料老化产生的影响，通过极差分析结果发现湿度对两类可降解塑料的影响最大。温度和光照对可降解塑料的影响程度不同；通过DesignExpert软件设置响应面实验，进行因素交互影响分析，结果表明，三种因子对BAT，PLA的影响程度：湿度gt;光照gt;温度；最终得到试验中对PBAT影响较大的老化条件为：温度30℃，湿度60%，光照UVA340；对PLA影响较大的老化条件为：温度55℃，湿度60%，光照UVA340。 （1）通过研究石油基可降解塑料PBAT和生物基可降解塑料PLA初期受环境的影响情况，对在单一环境因子（温度、湿度、光照）作用下的老化情况进行分析，探究可降解塑料的老化机制。结果表明，在老化过程中碳氧元素含量发生变化，单一环境因子对可降解塑料具有老化作用。在温度作用下，PBAT酯键断链，生成了低分子量链节，PLA发生分子内酯交换反应，并能自行引发反应；在湿度作用下，PBAT与PLA在酯基处进行断链，形成端羧基或端羟基，并以自引发方式继续反应。在光照作用下，PBAT可以发生光氧老化反应以及Norrish反应，且主要以NorrishII为主；PLA在光照下主要发生光氧化反应。 （3）通过研究两种条件下（温度30℃，湿度60%，光照；温度55℃，湿度60%，无光照）的可降解塑料随时间变化的力学拉伸情况，探究可降解塑料的力学性能变化特征。其结果表明，PBAT与PLA随着老化时间的延长，断裂伸长率下降，拉伸强度增加，即“脆性”增加。此外，通过灰色GM(1,1)模型对PBAT与PLA的拉伸强度与断裂拉伸率进行预测方程的建立，探究灰色GM(1,1)模型对PBAT与PLA的模拟效果，结果发现模拟精度良好。 通过对PBAT与PLA的老化机制和力学性能研究，为可降解塑料在环境中的降解研究提供依据，为实际生活中的使用提供技术指导和理论依据。
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