《基于辐射改性的麦秸粉/PBS-PBAT生物降解材料的开发》

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聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚(己二酸丁二醇酯-co-对苯二甲酸丁二醇酯)共聚酯(PBAT)因其具有良好的力学性能、生物降解性能和加工性能,已成为一种非常重要的可生物降解材料。但由于PBS生产成本较高、降解速度慢,严重制约其广泛应用。降低PBS、PBAT等材料生产成本和提高其应用范围,对中国经济的增长和环境保护来说具有重要意义。该项目在降低材料生产成本、改善界面相容性、改进生产工艺和提高复合材料力学性能等方面取得了重大技术突破:

1.开发了麦秸粉/PBS复合材料的制备工艺:以PBS为基体,麦秸粉为增强材料,偶联剂为界面相容剂等,利用熔融共混复合技术制备了麦秸粉/PBS复合材料。该制备工艺不仅操作简单、能耗少,而且有效的改善麦秸粉与PBS的界面相容性,提高了麦秸粉/PBS复合材料的力学性能,还将麦秸粉这种巨大生物资源综合利用起来,提高了农副产品利用率,降低了生产成本。

2.开发了γ射线辐射改性麦秸粉/PBS复合材料工艺技术:该技术是将熔融共混制备的麦秸粉/PBS复合材料,采用γ射线辐射技术进行改性,促使PBS发生交联,提高了麦秸粉/PBS复合材料的力学性能。

3.开发了麦秸粉/PBS-PBAT复合材料的制备工艺:麦秸粉/PBS复合材料韧性有待提高,限制了其广泛应用,PBAT具有和PBS相似的结构,但其韧性很好,断裂伸长率高达650%。在麦秸粉/PBS复合材料中加入PBAT增韧并进行辐射交联改性,提高了麦秸粉/PBS-PBAT复合材料的韧性,降低了生产成本。

该项目历经6年,在关键技术领域取得授权国家发明专利3项,发表学术论文4篇。经河南省产品质量监督检验院检测,该材料性能指标符合Q/HKT 001-2018标准要求。该项目成果麦秸粉含量达到了20%,减少了石油资源消耗,也减少了因麦秸粉燃烧引起的大气污染。该项目在2018年3月进行了科技成果评价,专家一致认为该项目在可生物降解麦秸粉/PBS-PBAT复合材料的辐射改性制备工艺研究方面具有创新,达到国内领先水平。

该项目产品配方优化和制备工艺均具有一定的创新性,制备的复合材料具有优良的物理机械性能,在土埋情况下具有良好的生物降解性能,有利于生态环境的保护,可代替通用塑料广泛应用于产品的包装、家居装修、3D打印材料等领域,减少了对石油资源的依赖。该项目成果经南阳开源石油机械设备有限公司、苏州菲克顿塑胶有限公司、苏州市普鑫特高分子材料科技有限公司、南京维尚塑胶有限公司和郑州楷泰新材料技术有限公司等多家单位推广及应用,近三年共计新销售额4808万元,新增利润1063.8万元。

该项目技术的应用,有效降低了生产成本,增强了企业的竞争力,实现了技术创新的市场价值。

成果说明

该单位与南阳开源石油机械设备有限公司和郑州大学经6年联合研发开展的“基于辐射改性的麦秸粉/PBS-PBAT生物降解材料的开发”项目,共获得授权发明专利3项,发表了4篇学术论文,制定了企业标准1项,成果评价1项。2015年至2017年,该复合材料经南阳开源石油机械设备有限公司和郑州楷泰新材料技术有限公司等多家单位生产和销售,近三年共计新销售额4808万元,新增利润1063.8万元。经济效益和社会效益显著。

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