高分子材料的使用壽命強烈依賴于使用的環(huán)境條件。因此，對不同環(huán)境條件下材料使用壽命的快速準確預測，對于材料安全使用、穩(wěn)定化改性或合理回收利用具有重要的指導意義。
近期，清華大學化工系楊睿教授團隊建立了一種高效且精確的壽命預測方法來定量預測可降解塑料PBAT在不同氣候地區(qū)的壽命。該方法借助該團隊之前開發(fā)的綜合老化評價系統(tǒng)（CAES）（圖1），通過三個步驟建立壽命預測模型：
（1）通過CAES快速測試PBAT在不同環(huán)境條件（輻照度、溫度、濕度）下的CO2產(chǎn)生速率，得到降解速率與環(huán)境條件間的定量關系，即環(huán)境條件方程；
（2）建立不同老化程度PBAT的CO2產(chǎn)生速率與拉伸強度的關聯(lián)關系，即老化狀態(tài)對應關系；
圖1 綜合老化評價系統(tǒng)結構原理圖
圖2 （a）PBAT壽命預測模型擬合效果檢驗圖；（b）PBAT在不同老化條件下的力學性能衰減預測線及實測數(shù)據(jù)
圖3 PBAT戶外老化預期壽命分布地圖
圖4 PBAT在六個典型城市的單月老化速率分布圖
該工作揭示了PBAT的戶外壽命因季節(jié)和區(qū)域環(huán)境而異的定量關系，例如在夏季高溫+高輻照環(huán)境下PBAT壽命較短，更需要進行穩(wěn)定化改性；冬季使用PBAT時則需注意降解緩慢的風險，需要根據(jù)使用環(huán)境進行相應調(diào)整，以匹配PBAT的預期用途和所需的戶外壽命時長；CAES的壽命預測方法極大地減少了所需時間和成本、顯著提高了材料壽命評價工作的效率，以滿足材料結構設計和應用對壽命預測的及時響應需求。
該研究得到國家重點研發(fā)計劃的支持（2021YFD1700700、2021YFC2103603）。
原文信息：
Efficient and precise outdoor lifetime prediction method for biodegradable poly (butylene adipate/ terephthalate) under various climate conditions
Yan Ye, Guoshuo Tang, Xiangze Meng, Rui Yang, Baohua Guo, Xuming Xie. Journal of Cleaner Production, 2025,500:145276.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.145276
