【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料分析，具体涉及评价塑料抗降解性能的方法，并且还涉及采用所述方法的系统、设备及其介质。
技术介绍
1、塑料的专利技术与使用极大地便利了人们的生活，但同时也造成了严重的环境污染。以聚乳酸、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯为代表的生物可降解高分子材料正致力于解决塑料/微塑料污染问题。此外，在工程领域，以聚酰胺为代表的高性能高分子材料应用也越来越广泛。然而，上述材料多具有可水解性，即具备水解的必要条件。例如，聚酯材料中的酯键(-coo-)、聚酰胺材料中的酰胺键(-co-nh-)可在水以及催化剂存在的情况下发生水解反应，导致聚合物的分子量显著降低、材料性能迅速劣化。因此，科学、可靠地表征与评价塑料的抗水解或耐水解性能是保障这类塑料大规模推广应用的重要手段，具有非常重要的意义。
2、目前已经发展了一些表征分析技术用于评价与塑料降解相关的性能。例如，通过视觉观察法、失重称量法、力学性能评价法、分子量评价法、熔指评价法等可以一定程度上反映所测试的塑料在某一时刻的降解程度，但各自存在缺陷。例如视觉观察法需要花费较高的时间成本才能使样品达到肉眼可见的降解，且结果具有一定的主观性；失重称量法无法测量短期内的降解波动，并且无法反映工艺参数的快速变化对塑料降解速率的影响；力学性能评价法无法用于对降解过程中破碎的塑料进行测试；分子量评价法需要使用先进色谱仪器将降解过程中不同分子量的高分子链进行分离、分子量表征，对测试仪器、测试人员等要求较高；熔指评价法测定的是已降解和未降解高分子混合物的综合性能，特别是在降解初期少量已降解高分
3、因此，仍然需要开发用于评价与塑料降解性能相关的表征分析方法，以实现简便的测试分析过程，且不依赖大量的平行样品试验。更理想地，该方法能够灵敏、准确地反映塑料的抗水解或耐水解性能。
4、本专利技术人出人意料地发现通过分析表征本领域已知的塑料在受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果，可以获得该试验的前中期或初期的由非微生物参与的化学降解过程(即迟滞阶段)向微生物参与的生物化学过程(即生物降解阶段)转变的临界转变时间点(即临界点)，该临界点的数值大小反映的是塑料在受控污泥消化系统中分解至可被微生物所消化吸收的分子量水平所需时间长短或速度快慢的精确信息，从而可以解决上述现有技术的不足，并可以进一步作为评价塑料抗水解或耐水解性能的指标参数。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是克服至少一个现有技术的缺点，特别地是提供评价塑料抗降解性能的方法，所述方法基于线性外推法分析塑料在受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果，所述方法能够量化描述塑料在所述厌氧生物分解试验的前中期或初期涉及非微生物参与的化学降解(以水解反应为主)和微生物参与的生物分解行为之间的差异及其转变临界点，从而可用于评价不同种类、工艺、配方、批次的塑料(特别是聚酯、聚酰胺等可水解塑料)抗水解或耐水解性能的优劣。
2、根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果的线性外推法分析评价塑料抗降解性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
3、(1)进行塑料在受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验，获得所述试验的结果，
4、其中，将所述塑料在每个时间点{ti|i＝1,2,3,...,n}的生物分解率(％)记为
5、(2)对所述塑料的生物分解率进行数据处理与图形绘制，
6、其中，通过对数运算将步骤(1)中获得的转化为并且绘制y1相对于t的散点图，将所述散点图记为p1＝{(y1i，ti)|i＝1，2，3，...，n}，其中{a1＞0∩a1≠1|a1∈r}，即a1＞0且不等于1，并且即
7、(3)对步骤(2)中的散点图p1进行线性拟合与线性外推，
8、其中，将散点图p1划分成至少2个基本上呈线性关系的包含尽可能多个连续数据点的区段，分别对各个区段的数据点作线性拟合，将线性拟合的斜率最大的区段的数据点记为p1a，其线性拟合方程表示为等式1：
9、y1a＝k1at+c1a 等式1
10、将p1a左侧的线性拟合的斜率最小的区段的数据点记为p1b，其线性拟合方程表示为等式2：
11、y1b＝k1bt+c1b 等式2
12、其中k1a＞0，且k1a＞k1b，
13、并且其中，线性外推等式1与等式2所描述的直线得到交点，得到所述交点所对应的时间tc1；和
14、(4)输出分析结果，
15、其中所述结果包括步骤(3)中得到的参数tc1，任选地还包括k1a和/或k1b。
16、根据本专利技术的第二方面，提供了一种基于受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果的线性外推法分析评价塑料抗降解性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
17、(1)进行塑料在受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验，获得所述试验的结果，
18、其中，将所述塑料在每个时间点{ti|i＝1，2，3，...，n}的生物分解率(％)记为
19、(2)对所述塑料的生物分解率进行数据处理与图形绘制，
20、其中，通过对数运算将步骤(1)中获得的转化为并将时间t转化为并且绘制y2相对于x1的散点图，将所述散点图记为p2＝{(y2i，x1i)|i＝1，2，3，...，n}，其中{a2＞0∩a2≠1|a2∈r}，即a2＞0且不等于1，并且即
21、(3)对步骤(2)中的散点图p2进行线性拟合与线性外推，
22、其中，将散点图p2划分成至少2个基本上呈线性关系的包含尽可能多个连续数据点的区段，分别对各个区段的数据点作线性拟合，将线性拟合的斜率最大的区段的数据点记为p2a，其线性拟合方程表示为等式3：
23、y2a＝k2ax1+c2a 等式3
24、将p2a左侧的线性拟合的斜率最小的区段的数据点记为p2b，其线性拟合方程表示为等式4：
25、y2b＝k2bx1+c2b 等式4
26、其中k2a＞0，且k2a＞k2b，
27、并且其中，线性外推等式3与等式4所描述的直线得到交点，得到所述交点所对应的xc2，并通过等式求得所述交点所对应的时间tc2；和
28、(4)输出分析结果，
29、其中所述结果包括步骤(3)中得到的参数tc2，任选地还包括k2a和/或k2b。
30、根据本专利技术的第三方面，提供了一种基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果的线性外推法分析评价塑料抗降解性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中的厌氧生物分解试验在55℃±5℃的条件下进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的时间是以天(d)为单位。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述等式2中的t为至少4天，优选地至少5天，更优选地至少6天，特别优选地至少7天，最优选地至少8天。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中划分的区段包含至少5个连续数据点，优选地至少6个，更优选地至少7个，还更有选地至少8个，仍更优选地至少9个，特别优选地至少10个连续数据点。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的对数运算的底数a1>1，或为10或自然常数e。
7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的参数b1满足0％<b1<100％，或0％
8.一种基于受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果的线性外推法分析评价塑料抗降解性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中的厌氧生物分解试验在55℃±5℃的条件下进行。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的时间是以天(d)为单位。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述等式4中的x1对应的t为至少4天，优选地至少5天，更优选地至少6天，特别优选地至少7天，最优选地至少8天。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中划分的区段包含至少5个连续数据点，优选地至少6个，更优选地至少7个，还更有选地至少8个，仍更优选地至少9个，特别优选地至少10个连续数据点。
13.根据权利要求8至11中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的对数运算的底数a2>1，或为10或自然常数e。
14.根据权利要求8至11中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的参数b2满足0％<b2<100％，或0％<b2<90％，或1％<b2<50％，或2％<b2<30％，或5％<b2<15％，或b2＝1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、或95％。
15.一种基于受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果的线性外推法分析评价塑料抗降解性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中的厌氧生物分解试验在55℃±5℃的条件下进行。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中的参比材料为粒度小于25μm的α-纤维素粉。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的时间是以天(d)为单位。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述等式7中的t为至少4天，优选地至少5天，更优选地至少6天，特别优选地至少7天，最优选地至少8天。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中划分的区段包含至少5个连续数据点，优选地至少6个，更优选地至少7个，还更有选地至少8个，仍更优选地至少9个，特别优选地至少10个连续数据点。
21.根据权利要求15至19中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的对数运算的底数a3>1，或为10或自然常数e。
22.根据权利要求15至19中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的参数b3满足0％<b3<100％，或0％<b3<90％，或1％<b3<50％，或2％<b3<30％，或5％<b3<15％...
【技术特征摘要】
1.一种基于受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果的线性外推法分析评价塑料抗降解性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中的厌氧生物分解试验在55℃±5℃的条件下进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的时间是以天(d)为单位。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述等式2中的t为至少4天，优选地至少5天，更优选地至少6天，特别优选地至少7天，最优选地至少8天。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中划分的区段包含至少5个连续数据点，优选地至少6个，更优选地至少7个，还更有选地至少8个，仍更优选地至少9个，特别优选地至少10个连续数据点。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的对数运算的底数a1>1，或为10或自然常数e。
7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的参数b1满足0％<b1<100％，或0％<b1<90％，或1％<b1<50％，或2％<b1<30％，或5％<b1<15％，或b1＝1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、或95％。
8.一种基于受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果的线性外推法分析评价塑料抗降解性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中的厌氧生物分解试验在55℃±5℃的条件下进行。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的时间是以天(d)为单位。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述等式4中的x1对应的t为至少4天，优选地至少5天，更优选地至少6天，特别优选地至少7天，最优选地至少8天。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中划分的区段包含至少5个连续数据点，优选地至少6个，更优选地至少7个，还更有选地至少8个，仍更优选地至少9个，特别优选地至少10个连续数据点。
13.根据权利要求8至11中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的对数运算的底数a2>1，或为10或自然常数e。
14.根据权利要求8至11中的任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中的参数b2满足0％<b2<100％，或0％<b2<90％，或1％<b2<50％，或2％<b2<30％，或5％<b2<15％，或b2＝1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、或95％。
15.一种基于受控污泥消化系统中的厌氧生物分解试验结果的线性外推法分析评价塑料抗降解性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中的厌氧生物分解试验在55℃±5℃的条件下进行。
17.根据权利要求15所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：马高琪，梁伟，阮召炉，韦炜，周欣伊，李伟民，张景鑫，王剑锋，赵蒙蒙，叶静恩，
申请(专利权)人：浙江海正生物材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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