【摘 要】
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塑料污染问题日益严峻,生物可降解塑料因此引起广泛的关注。以聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）为代表的生物可降解脂肪族-芳香族共聚酯,具有单体原料来源广泛、材料生物降解性好、易大规模生产等优点,极具发展前景。堆肥化处理,是此类生物可降解材料废弃后的重要无害化处理手段之一。因此,研究受控堆肥条件下共聚酯的降解速率和程度等,评价其生物降解特性,具有重要的意义。然而,由于堆肥试验过程影响因素多、周期长
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塑料污染问题日益严峻,生物可降解塑料因此引起广泛的关注。以聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）为代表的生物可降解脂肪族-芳香族共聚酯,具有单体原料来源广泛、材料生物降解性好、易大规模生产等优点,极具发展前景。堆肥化处理,是此类生物可降解材料废弃后的重要无害化处理手段之一。因此,研究受控堆肥条件下共聚酯的降解速率和程度等,评价其生物降解特性,具有重要的意义。然而,由于堆肥试验过程影响因素多、周期长等原因,目前对脂肪族-芳香族共聚酯的堆肥降解研究较少,严重制约了生物可降解聚酯的开发和利用。为此,本课题构建了实验室受控堆肥降解评价体系,对PBAT、聚对苯二甲酸丁二酸乙二醇酯（PEST）等生物可降解脂肪族-芳香族共聚酯在堆肥条件下的降解过程进行了深入研究。主要内容包括:（1）参考GB/T 19277.2-2013标准构建了实验室受控堆肥降解评价装置,并通过微晶纤维素、PBAT粉末的堆肥降解试验验证了评价体系的有效性;针对堆肥的水分含量进行了优化,结果表明20%的含水量最有利于堆肥降解试验的进行;研究还发现PBAT的降解过程会影响堆肥中微生物的种群类型分布,PBAT的降解有利于异质根瘤菌、木贼镰刀菌等微生物的生长。（2）开展了共聚酯组成、样品几何因素对其堆肥降解过程影响的研究,系统考察了样品降解过程中共聚组成、相对分子量、热性能、表面形貌的变化规律。结果表明:降解过程中聚酯数均分子量的对数值随时间线性降低,其斜率大小可用于衡量材料生物降解性的高低;芳香族结构单元摩尔含量的提高不利于共聚酯的生物降解;堆肥降解具有明显的表面反应特点,增大样品比表面积有利于降解的进行;降解过程则表现出“无定形区快,结晶区慢”的特点。（3）基于元胞自动机方法构建了聚酯堆肥降解过程的二维数学模型,通过与实验结果和文献数据对比,验证了该模型可有效地模拟聚酯材料在堆肥环境下的降解过程;借助该模型,有望实现对聚酯材料生物降解性的快速评价。
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