地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必不可少,其具有保溫、保水、抑制雜草等功能。但是使用周期結(jié)束后存在難回收,難降解等缺點(diǎn)。本文以風(fēng)化煤為原料,利用煤中腐殖酸與柔性高分子間的相互作用制備了可生物降解的地膜,為腐殖酸應(yīng)用于新型超分子材料提供新技術(shù)路線和理論基礎(chǔ)。論文首先通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)及選擇影響膜性能的主要因素建立正交實(shí)驗(yàn),測(cè)定不同工藝條件對(duì)膜力學(xué)性能的影響,確定了最優(yōu)制備方案。然后通過(guò)FT-IR、TG-DTG、SEM、AFM、XPS等表征手段分析了膜中各組分之間的相互作用。最后研究了風(fēng)化煤粒度及加入量對(duì)地膜保水、保溫及生物降解性能的影響。研究結(jié)果表明:風(fēng)化煤體系可與PVA/CMS體系形成均勻膜,膜材料的最優(yōu)制備工藝條件為:Na OH加入量0.8 g、交聯(lián)反應(yīng)55 min、反應(yīng)溫度為85 oC且交聯(lián)劑用量為1.5%;在此最優(yōu)制備條件下膜材料的拉伸強(qiáng)度為9.7 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為156.5%,超過(guò)國(guó)標(biāo)對(duì)地膜材料力學(xué)性能的要求。風(fēng)化煤粉體系加入PVA/CMS體系前后的對(duì)比表征結(jié)果表明:從風(fēng)化煤中提取出來(lái)的腐殖酸鈉能與PVA/CMS體系形成分子間氫鍵,提升膜的強(qiáng)度和韌性;剩余殘?jiān)谀ぶ衅鸬教畛渥饔?能增強(qiáng)膜的強(qiáng)度但會(huì)降低韌性。煤粉加入量過(guò)大,會(huì)造成膜的不均勻性增大,膜的力學(xué)性能下降。隨著風(fēng)化煤添加量的增加,地膜的保水性和保溫性都越來(lái)越好;而風(fēng)化煤地膜的生物降解性隨煤粉添加的增加先快后慢,添加量為10%時(shí)降解速率最快;隨著煤粉粒度變大,地膜的保水性先增大后減小,保溫性能隨著煤粉粒度的增大而愈差,煤粉粒度325目且添加量達(dá)到40%時(shí)地膜保溫性能最好。煤的粒度越小越利于降解。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ317;TQ536
【部分圖文】：

綜合考慮實(shí)際成膜效果和綜合成本，比為 4:4 即 1:1 的比例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖 3-1 CMS 與 PVA 比例對(duì)膜力學(xué)性能的影響re 3-1 The influence of CMS:PVA on mechanical properties of films2:6 3:5 4:4 5:3 6:224681012141618Tnsielestngte/MhapCMS:PVATensile stength/MpaBerkingalengation/%o100200300400500Breaking elongation/%

其最大失重速率分別為 0.63 %/min、0.72 %/min，對(duì)應(yīng)的溫度分別為 288oC、307oC，最大失重速率均小于 PVA/CMS 復(fù)合膜，初析溫度略小于 PVA/CMS 復(fù)合膜，且殘?jiān)Ｓ嗔烤哂?PVA/CMS 復(fù)合膜，說(shuō)明加入風(fēng)化煤后地膜的力學(xué)性能得到提升的同時(shí)熱穩(wěn)定性也得到提高。從a、b脫水速率來(lái)比較，b在180~260oC 范圍內(nèi)失重速率大，脫水較多，氫鍵含量可能較多。而添加煤粉和煤粉抽濾液膜的差別主要是因?yàn)�，c 中含有的煤渣的熱穩(wěn)定比較好，所以 c 的殘?jiān)Ｓ嗔渴亲罡叩摹?.2.4 風(fēng)化煤添加前后地膜的表觀形貌特征如圖 4-13 所示為 PVA/CMS 復(fù)合膜的 SEM 圖，放大倍數(shù)為 2000 倍。由圖可以看出：膜的表面 PVA 和 CMS 分布較為均勻，沒(méi)有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，除少部分顆粒還處于獨(dú)立狀態(tài)外，其余各部分之間的界線明顯消失或變淺。這是因?yàn)樵诮宦?lián)劑的作用下，PVA和CMS顆粒中原有的分子內(nèi)和分子間氫鍵被破壞，繼而形成了新的分子間氫鍵，從而表現(xiàn)出 PVA/CMS 復(fù)合膜的連續(xù)相。

其最大失重速率分別為 0.63 %/min、0.72 %/min，對(duì)應(yīng)的溫度分別為 288oC、307oC，最大失重速率均小于 PVA/CMS 復(fù)合膜，初析溫度略小于 PVA/CMS 復(fù)合膜，且殘?jiān)Ｓ嗔烤哂?PVA/CMS 復(fù)合膜，說(shuō)明加入風(fēng)化煤后地膜的力學(xué)性能得到提升的同時(shí)熱穩(wěn)定性也得到提高。從a、b脫水速率來(lái)比較，b在180~260oC 范圍內(nèi)失重速率大，脫水較多，氫鍵含量可能較多。而添加煤粉和煤粉抽濾液膜的差別主要是因?yàn)�，c 中含有的煤渣的熱穩(wěn)定比較好，所以 c 的殘?jiān)Ｓ嗔渴亲罡叩摹?.2.4 風(fēng)化煤添加前后地膜的表觀形貌特征如圖 4-13 所示為 PVA/CMS 復(fù)合膜的 SEM 圖，放大倍數(shù)為 2000 倍。由圖可以看出：膜的表面 PVA 和 CMS 分布較為均勻，沒(méi)有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，除少部分顆粒還處于獨(dú)立狀態(tài)外，其余各部分之間的界線明顯消失或變淺。這是因?yàn)樵诮宦?lián)劑的作用下，PVA和CMS顆粒中原有的分子內(nèi)和分子間氫鍵被破壞，繼而形成了新的分子間氫鍵，從而表現(xiàn)出 PVA/CMS 復(fù)合膜的連續(xù)相。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號(hào)：2809717