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废弃塑料在环境中的不断累积,已造成严重的生态环境问题。其中,每年全球新增塑料废品中薄膜制品约占50%,是“白色污染”的主要来源之一。使用生物可降解材料替代难以降解的聚乙烯等传统薄膜树脂,是根治薄膜“白色污染”的主要手段。生物可降解聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)性能接近低密度聚乙烯,是制备薄膜的理想材料,但耐候性差、降解期不可控等问题限制了其推广应用。为此,本课题通过对光降解反应进行理论计算,揭示PBAT降解机理,指导光稳定剂的选择、设计和定制,探索PBAT高效的耐候改性方法,从而制备具备良好耐候、紫外阻隔的生物可降解薄膜材料。本文首先研究了 PBAT降解过程中Norrish Ⅰ、Ⅱ和光氧降解反应中链断裂的难易程度及其链化学结构与其宏观性能的关系,明确PBAT光降解过程的主导降解反应。考察不同稳定剂对老化过程中PBAT链结构、热及力学性能的影响,验证了 PBAT的降解机理。在此基础上,合成了一种含多个环氧基的反应型光稳定剂TDET,研究其与PBAT复合薄膜的机械、热和耐候性能。通过脂肪酸改性碱木质素,研究改性木质素复合薄膜的聚集态结构及热、力学和耐候性。同时,制备了核壳型木质素/黑色素纳米颗粒,考察PBAT纳米复合薄膜的聚集态、热、力学和耐紫外性能,探究木质素和黑色素对提高PBAT薄膜紫外阻隔和耐候性的协同作用。取得了以下主要结论:(1)通过密度泛函理论DFT计算,明确了 PBAT光降解中引发链断裂各反应的难易程度,揭示了 PBAT光老化降解机理,并通过与光稳定剂的协同,开发了良好耐候性的PBAT/光稳定剂复合材料。(2)设计和构建了一种含多个环氧基的羟苯基均三嗪类化合物TDET,其环氧基团可在高温加工中与PBAT端羧基反应而发生共价结合,起到光稳定和PBAT扩链的双重功效。(3)将10-十一烯酸和油酸用于碱木质素的改性,增强了其在PBAT中的分散,所得PBAT/改性木质素复合薄膜在20wt%木质素含量下依然保持良好的力学性能,并具有良好的耐候和紫外阻隔能力。(4)将木质素与黑色素相结合,构建了木质素核、黑色素壳的核壳型纳米颗粒,借助木质素与黑色素之间的协同作用,在保证PBAT薄膜光学透明的前提下,赋予其良好的紫外阻隔效率和耐候性。