淀粉基渔网材料的结构设计与降解行为研究

With the improvement of requirement for environmental quality, the problems of "white pollution" and "ghost fishing" caused by non-degradable fishing nets have been aroused widespread concern. In order to protect the ecological environment of aquatic organisms and avoid the harm of discarded fishing nets, it is necessary to develop a new degradable fishing material. A new degradable starch-based materials can be prepared by the molecule design of starch and blending with low content of polymer. The effect of grafting structure, post-curing, polymer component, and compatibilizer on morphology, mechanical property, thermal property, water absorption, wear resistance, degradation of the net materials with different structures can be studied to establish the relationship between the structure and performance. Meanwhile, the degradation mechanism can be explored by observing the evolution of the molecular structure and the aggregated structure of the fishnet material in the seawater degradable process. Therefore, the structural control and performance optimization of the biodegradable starch-based material can be realized. It can provide the theoretical guidance and experimental basis for the preparation of biodegradable fishing net materials with excellent performance.

随着人们对环境质量要求的提高，不可降解渔网造成的“白色污染”及“幽灵捕捞”问题受到了人们的广泛关注。为了保护海洋生态环境，避免遗弃的废旧渔网材料对海洋生物的危害，研究开发环保新型可降解渔用材料已成为我国现代渔业可持续发展的重大问题之一。本课题拟通过对木薯淀粉材料分子结构改性、低含量聚合物共混组份设计等工艺来制备可降解淀粉渔网新材料。通过考察不同结构设计的接枝淀粉、后固化作用和聚合物组份、相容剂等对表面形态、力学性能、热性能、吸水性、耐磨性、降解性等的研究，构建结构与性能之间的依赖关系，并通过观测渔网材料在海水降解过程中的分子结构和聚集态结构的演化过程，探究其降解机理，实现对生物可降解淀粉渔网材料的结构控制及性能优化，为制备综合性能优良的可降解渔用网具材料提供理论指导和实验基础。

可降解渔具材料的研发与应用是减轻“幽灵捕捞”、保护海洋渔业资源和生态环境、实现可持续发展的有效途径之一。以低成本天然淀粉为主要原料的生物降解材料的加工、力学性能以及耐水性较差，因此，通过简单有效的方法实现淀粉基渔用材料的纺丝成型加工及性能优化，成为亟需解决的重要基础问题。本项目通过反应挤出接枝-交联固化，调控接枝-交联固化程度实现淀粉材料的疏水、强韧，从而实现了改性淀粉材料的成型加工与结构优化；采用聚乙烯共混、反应型相容剂共挤出-熔融纺丝方法，制备了淀粉基复合纤维及其刺网，研究了聚烯烃组分、反应增容剂对淀粉复合材料界面结构、机械性能的影响，并考察了淀粉基复合纤维表面形貌、结构演化、失重率等随降解时间、海水环境的变化，揭示了其结构-性能关系及微生物主导的降解机制。在此基础上，以纳米蒙脱土改性淀粉基复合纤维为基体纤维获得了具有可控降解行为的淀粉基复合渔网材料。该研究为可降解渔具材料的成型加工与性能优化提供新的思路和方法，有利于拓宽淀粉基可降解材料在渔业领域的应用。通过该项目的开展培养了硕士研究生1名；发表论文12篇，其中SCI收录7篇；获得国家授权发明专利4项；提交了学术会议论文2篇。