科创中国
木质素基生物全降解地膜
发布时间: 2023-08-03
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
合作开发
成果类型：
发明专利
行业领域：
新材料技术
成果介绍
通过生物废弃物木质素的高值转化利用，开发出功能叠加的纳米木质素助剂，开展木质素的高附加值化应用研究。建立了木质素提纯、改性的研究方法；开发了三种基于木质素/聚酯的生物可降解塑料，重点研究了木质素基农用地膜的相关关键技术。提出木质素表面物理/化学改性增溶、原位自由基反应接枝增溶、功能性互穿网络凝胶助剂增溶等方法改善木质素和聚酯基体材料的相容性，改善了木质素的加工性能，木质素添加量可以达到40%。减少其它助剂的使用，并赋予塑料的抗紫外等相关功能，同时降低塑料成本。初期水稻覆膜研究表明节水30%，除草剂减少100% ，为实现农业“双碳”目标作出贡献。
成果亮点
(1) 利用木质素结构上具有多官能团的特点以及兼具多种特殊性能的优势，实现其功能叠加，减少其它助剂的使用，提高生物可降解地膜的功能性，降低生物降解地膜的成本。
(2) 基于“面向材料全生命周期的结构设计”理念，采用生物质基木质素和生物可降解聚酯制备生物可降解地膜，增加生物炭含量，实现木质素的高附加值利用；通过水稻覆膜，减少农作物生产的灌溉量和氮肥施加量。
团队介绍
张琰，教授，博导，第五届闵恩泽能源化工奖获得者；上海市浦江人才。2005年毕业于复旦大学高分子科学系，获得博士学位；2011年-2013年上海市纳米科技与产业发展促进中心从事博士后研究；2012年7月-2013年7月在康奈尔大学进行访问学者研究。获得上海市科技进步奖一等奖（2016年）、上海市技术发明奖三等奖（2015年）等奖项。
在“健康中国”、“碳达峰和碳中和”等国家重大战略需求的背景下，张琰所领导的团队开展生物可降解材料的基础和应用研究，已经形成自己的研究特色并开拓了相关生物可降解高分子材料原创合成方法。近十年来，聚焦生物可降解材料的高值化和功能化开展相关工作，在木质素和生物可降解聚酯领域开展了系统研究，取得了系列基础研究成果并开发出相关产品，主要包括木质素/聚己内酯(PCL), 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚(丁二酸丁二醇酯-co-对苯二甲酸丁二醇酯)（PBST）等生物基塑料和木质素水处理剂等产品。先后主持国家自然科学基金青年、面上项目、上海科委项目、企业合作项目共20余项。以通讯作者/第一作者发表学术论文80余篇，申请中国发明专利15项。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”纳米技术专业科技服务团 (上海市纳米科技与产业发展促进中心) 评价时间：2023-11-14
周伟民
上海市纳米科技与产业发展促进中心
研究员
综合评价
该成果通过生物废弃物木质素的高值转化利用，开发出一系列具有高附加值的应用研究。该研究方向对传统塑料行业有一定的引领性作用，技术创新性很强，且技术成熟，投资回报比较可靠，目标市场处于成长市场，但该市场内存在诸多其他类型的木质素相关产品，产品竞争会很激烈。
另外，因产品相关性能的约束导致产品的加工方式单一，无法大批量产业化级生产产品，需要进一步优化产品性能。
总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前绿色环保的政策要求，产业化需求明确，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。
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