生物质复合材料降解方法及测试研究开题报告

1. 研究目的与意义

可生物降解塑料制造的生物复合材料，是用木材、竹材、棉、麻及农业剩余等天然植物纤维，和各种来源于植物资源、且可生物降解的生物塑料，如聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己内酰胺（PCL）等，通过共混、挤出、热压、注塑等工艺，制备的生物复合材料，是一种环境完全友好的生物质复合材料。

研究生物质复合材料在何种情况下具有良好的可降解性，并从原理上分析它们之间为何能有这样的区别,从而开发更有利于保护环境的新材料。

2. 国内外研究现状分析

开展相关研究较早的有澳大利亚的Wollerdorfer和德国的Bader，他们于1996年尝试了用亚麻和黄麻分别与PBS、聚3-羟基丁酸酯、纤维素乙酸酯及淀粉塑料共混物等制备生物质复合材料，对不同纤维与不同可生物降解塑料的复合材料性能进行了初步比较与评价，认为多糖类的纤维素乙酸酯塑料与麻纤维的复合材料具有相对较好性能。德国学者Mohanty[60]将黄麻纤维粗麻布与地毯用背布织物经脱蜡、碱处理、接枝等表面处理，采用三层复合法将麻纤维与可生物降解塑料聚3-羟基丁酸酯（PHB）与聚3-羟基戊酸酯共聚物（缩写为PHBV）膜复合制备复合材料。结果表明，通过纤维增强，PHB、PHBV的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度都有明显改善。之后，各种关于天然植物纤维与可生物降解塑料制备复合材料的研究逐渐增多。在2001年及之后召开的各届International Conference on Eco-Composites会议上，关于可生物降解复合材料的研究与应用成为了该会议的重要组成部分。现在日本、意大利、丹麦、澳大利亚、德国、瑞士等都在开展用可生物降解高分子材料制备新型完全环境友好生物质复合材料的研究。欧洲汽车内饰部件，经历了由天然植物纤维材料替代玻璃纤维增强复合材料的发展历程。近几年，随着汽车废弃回收利用问题的压力和人们环保意识的增强，汽车企业已经把天然纤维增强可生物降解材料的应用作为了汽车用内饰部件材料发展的必然方向。

我国生物质复合材料的研究开发还处于研究阶段，但是已有部分技术实现了产业化示范生产。PLA的纺丝特性及其与棉、麻等纤维的混纺特性在纺织行业有相关研究。山东华纺股份有限公司对聚乳酸与竹纤维织物的翻缝、烧毛、生物酶和退漂处理、定形、染色等染整加工特性进行了研究，确定了PLA/竹纤维混纺织物的制备工艺流程，但是上述混纺材料的研究与应用只是纺织特性的研究，而对于用聚乳酸等生物降解塑料与植物纤维材料复合制备生物质复合材料的研究还很少。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容

课题将在分析生物质复合材料的特点的基本上，了解多种降解方法（比如通过红外线、土壤填埋、添加可降解增容剂等），通过比较表面形态的变化、降解前后质量的变化、吸水性能等方面的实验，研究生物质复合材料在何种情况下具有良好的可降解性，并从原理上分析它们之间为何能有这样的区别。

二、研究计划

4. 研究创新点

生物质复合材料使用后不会造成环境污染，可部分替代现有的石油产品；这种材料具有足够长的使用周期。