[00335453]无毒抗菌高稳定性可降解纳米增塑剂

一、课题来源与背景 课题来源：山东省自主创新及成果转化专项 课题立项名称：无毒抗菌高稳定性可降解纳米增塑剂的开发与产业化 课题立项编号：2014ZZCX01105 研究起止日期：2014.01-2018.09 二、研究目的与意义 1. 完成含有纳米金属氧化物的无毒抗菌高稳定性可降解纳米增塑剂（以下简称“促降解纳米增塑剂”）的改进开发,使其一方面具有不易迁移性和高稳定性;另一方面,使其同时具有增塑、杀菌、促降解的功效。实现其对目前常用的易迁移、有毒有害的单一功能小分子增塑剂的替代。 2. 基于含有纳米金属氧化物的促降解纳米增塑剂,开发具有良好使用性能和降解性能的可降解塑料制品,包括塑料袋、快递包装袋、农用地膜等。对所开发产品进行使用性能和降解性能测试,进行产品配方优化及促降解纳米增塑剂的应用研究。建立起该增塑剂产品在可降解塑料制品中的应用工艺。 3. 通过针对性的设备改造、生产工艺设计改进和优化,实现促降解纳米增塑剂产品及包含其的可降解塑料制品的产业化生产。 三、主要论点与论据 1. 无毒抗菌高稳定性可降解纳米增塑剂改进设计 设计以金属氧化物掺杂纳米二氧化钛笼状结构为核心,表层链接增塑基团的新型增塑剂单体模型。具有相容性好、不迁移、不渗透、高稳定性、抗细菌的优点。 2. 增塑剂母料的设计开发 将基于纳米金属氧化物的促降解纳米增塑剂粉体与低熔点塑料基材通过熔融共混、挤出造粒等工序实现增塑剂预混合生产纳米增塑剂母料,以便于在塑料制品加工过程中的取用、称量、分散。 3. 可降解塑料制品的开发 将促降解纳米增塑剂与塑料基材共混、成型加工工艺生产出对应的可降解的塑料包装（保鲜膜、保鲜袋、塑料袋）、降解地膜等一系列塑料制品。 四、创见与创新 1. 创新点 （1）首次开发出以纳米TiO2笼状结构为骨架,表面链接增塑基团的复合型纳米增塑剂结构,增强增塑剂的稳定性,降低增塑剂迁移性;（2）首次开发成功兼具增塑、促降解、杀菌功能的增塑剂产品,并实现其产业化; （3）应用本项目开发的纳米增塑剂,开发出一系列加工温度较低、具有降解特性的可降解塑料包装、可降解地膜产品。 2. 关键技术突破 （1）通过反相微乳液法,一步合成以纳米TiO2笼状结构为骨架,表面链接增塑基团的复合型增塑剂产品,实现了两部分功能结构的有机组合; （2）实现了反相微乳液法生产无毒抗菌高稳定性可降解纳米增塑剂工艺的放大优化,实现了该增塑剂产品的规模化生产; （3）基于无毒抗菌高稳定性可降解纳米增塑剂成功开发出具有良好使用性能和降解性能的可降解塑料制品,并在食品包装、农业生产领域成功应用和推广。 五、社会经济效益 1. 经济效益分析 （1）无毒抗菌高稳定性可降解纳米增塑剂以及基于其开发的可降解塑料制品累计实现销售收入9167.26万元,上缴利税305.33万元。 （2）基于该项目开发的可降解生态地膜产品,在全国累积应用面积400万亩,平均每亩可减少地膜回收投入60元,累计减少投入2.4亿元。 （3）可降解生态地膜在农田中的持续应用,可避免因地膜残留导致的农作物减产,每亩可达60～300元。间接经济效益2.4～12亿元。 （4）通过本促降解纳米增塑剂产品的应用,相关可降低塑料制品的加工温度可降低近20℃,减少电能消耗达5%以上。 2. 社会效益分析 （1）本项目的研究成果有力的推动了复合型、多功能增塑剂产品的开发和市场化应用。对替代当前市场上功能单一、有毒有害、迁移率高的传统增塑剂的产品起到了积极地作用。 （2）基于无毒抗菌高稳定性可降解纳米增塑剂开发的可降解塑料制品,具有与普通塑料制品相当的使用性能,又能在环境中无害化降解。对于当前日益严重的废弃塑料导致的白色污染问题的防治,具有重要意义。目前相关产品在食品包装、日用塑料袋、农用地膜领域在全国26个省区累计应用已达1万吨,减少了大量塑料垃圾的产生,具有巨大的生态效益。 （3）基于本项目研究成果,建立起的将传统塑料制品转化为高性能可降解的环保塑料制品工艺。该工艺可应用于传统塑料企业已有塑料制品生产设备,该技术的推广将有利于引领传统塑料制品企业的转型升级,对于促进整个行业的技术改新、产品升级和利润水平的提高具有重要的作用。 五、历年获奖情况 2014年,获山东省科学技术奖;2015年,获中华农业科技奖;2019年,获中国轻工业联合会科学技术进步奖。