基于可视化挤压机创制的高抗水淀粉基可降解材料离子协同多重交联机制及性能增强改性技术

目前利用可降解共混膜替代传统塑料地膜是从根本上解决我国地膜面源污染的最具潜力的技术途径。然而成本高、适用性差、性能不稳定等瓶颈问题限制了可降解膜推广应用。作为天然高分子，淀粉原料来源广泛，成本较低，但受限于淀粉材料的亲水性，高淀粉含量的可降解共混膜性能较差。因此，突破淀粉基材料高抗水和高力学强度的改性技术及机理研究至关重要。吴敏副教授团队依托在可视化挤压装备创制和挤压改性调控技术基础，提出多物理场环境下的离子协同多重交联改性技术（IMCM），构建了挤出机机筒反应环境量化评估优化方法，揭示IMCM改性对淀粉基材料抗水性能和力学性能的增强机制，并对在优化工艺下制备的淀粉基可降解膜进行了性能表征及试验验证。为具备成本和性能优势的增强型淀粉基可降解膜的研发提供新思路和技术支撑。

创新性提出多物理场环境下的离子协同多重交联改性技术，突破高淀粉含量（20%）可降解地膜力学性能、抗水性差的问题。同时，显著降低可降解地膜原料成本。

目前我国土壤“白色污染”问题日趋突出，已经严重危害到我国土壤安全和农业可持续发展。中央到地方人民政府印发的《“十四五”时期乡村振兴战略实施规划》中均多次强调“加强农业面源污染综合治理”。目前全国农业地膜使用量已接近150万吨/年，国家统计局数据显示，预计到2024年，我国地膜覆盖面积将达3.3亿亩，使用量超过200万吨。因此，可降解地膜行业具有巨大的市场需求和政策扶持优势。

目前成本高和保水性不足是制约可降解地膜产品应用推广的关键难点。团队依托在可视化挤压装备创制和挤压改性调控技术基础，成功制备高淀粉含量的可降解膜材料。可降低原料成本10%-20%，提高保水性能50%-90%。为具备成本和性能优势的增强型淀粉基可降解膜产品的研发提供新思路和技术支撑。