【摘要】：我國是農(nóng)業(yè)大國。棚膜、地膜等農(nóng)膜是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)不可缺少的生產(chǎn)材料,2015年世界產(chǎn)量已經(jīng)超過340萬噸。發(fā)達國家農(nóng)膜高檔占比為20%,但是,從中國農(nóng)膜產(chǎn)品結構比例來看,高檔的農(nóng)膜產(chǎn)品供不應求,高檔農(nóng)膜占比只有1 0%左右。在我國,常見的用于制造地膜的材料是聚乙烯,因為它的價格便宜,制造成本低,但是作為難降解的化石燃料的下游產(chǎn)品,聚乙烯最大的問題就是會對環(huán)境造成白色污染。因此,人們試圖尋找一種生物可降解的材料替代聚乙烯地膜,而這其中比較合適的選擇就是聚己二酸對苯二甲酸丁二醇脂(Poly(butyleneadipate-co-terephthalate)),簡稱PBAT。工業(yè)上,地膜一般采用吹膜的方法進行加工。而在生物可降解地膜的加工過程中,存在有很大的問題,如:1)材料的加工穩(wěn)定性差;2)吹膜制備的薄膜產(chǎn)品難以達到市場要求;3)吹膜制造工藝嚴重依賴工人經(jīng)驗,導致產(chǎn)品品控不高。所以優(yōu)化調(diào)控加工參數(shù)以及對原材料進行改性十分必要。本文針對上述問題,做了如下幾項工作:1)吹膜過程中PBAT薄膜加工條件-膜泡結構-性能的關系。為了探究生物可降解地膜PBAT在吹膜過程中的加工條件-膜泡結構-性能的關系,將自制的吹膜機與同步輻射X射線聯(lián)用,檢測了添加有不同含量擴鏈劑的PBAT在吹膜過程中距離口模不同位置處的膜泡的結構變化以及最終的薄膜性質。我們發(fā)現(xiàn):整個膜泡的演化過程可以分為三個階段,受到流動場控制的前驅體的生成,受到流動場和溫度場控制的晶體的成核以及受到溫度場控制的晶體的生長過程。擴鏈劑ADR的加入改變了分子鏈長,使得前驅體在生成的過程中對拉伸外場的響應不一致,最終薄膜取向沿著不同的方向,為制備具有不同取向的薄膜提供了新思路。ADR的加入提供了化學交聯(lián)點,和PBAT結晶形成的物理交聯(lián)點一起共同組成了膜泡的基本骨架。2)PBAT薄膜單軸拉伸過程中構效關系建立。為了探究后加工過程中拉伸對PBAT薄膜的影響,將自制的拉伸機與同步輻射X射線聯(lián)用,檢測了PBAT在室溫拉伸過程中的結構形態(tài)演化以及光學性能的變化。結合應力應變曲線,我們將其分為三個區(qū):在Ⅰ區(qū)彈性形變區(qū),無定形區(qū)的分子鏈發(fā)生了仿射形變;超過了屈服點的Ⅱ區(qū),取向無定形鏈平行排列形成了亞穩(wěn)的β晶;Ⅱ區(qū)出現(xiàn)了應變硬化,此時出現(xiàn)了從α相到β相的相轉變。換句話說,整個拉伸過程中β晶的形成有兩種方式。與此同時,透光率的變化與相轉變的變化是一致的,這可能是因為在拉伸的過程中,晶相和無定形相的折光指數(shù)趨于一致造成的,為制備具有不同透光率的薄膜提供了理論基礎指導。3)為了實現(xiàn)吹膜過程的智能化,需要建立加工參數(shù)-材料性能的知識圖譜,并且采用機器學習算法訓練出相應的模型。其中前期的工作就是建立高分子吹膜智能化檢測平臺。通過改進現(xiàn)有的圖像識別算法,實現(xiàn)了對吹膜膜泡外形的捕捉,用來定量的表征吹膜膜泡的穩(wěn)定性。通過設計自動化的薄膜剪裁系統(tǒng)和拉伸系統(tǒng),并將其他的光學檢測設備集成到平臺上,可以實現(xiàn)高分子吹膜膜泡的穩(wěn)定度表征以及高分子薄膜力學性能和光學性能的自動化表征,為建立知識圖譜提供了高通量數(shù)據(jù),為實現(xiàn)智能化吹膜打下了基礎。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.2;S316
【圖文】：

邐第２章改性ＰＢＡＴ在吹膜過程中的結構演化與性能的增加，ＰＢＡＴ的結晶溫度和熔點都有不同程度的增加，這可能是因為，ＡＤ加入增加了分子鏈的長度，使得整個體系的熵減小，在更高的溫度下開始在二次升溫過程中，隨著ＡＤＲ加入熔點升高，這可能是因為ＡＤＲ使得ＰＢ晶更加的完善逡逑

逡逑對寬角二維圖進行一維積分，并利用公式對一維積分的曲線進行擬合，求出逡逑結晶度隨著距離口模的位置與溫度曲線，結果如圖２．８所示。Ｉ區(qū)和ＩＩ區(qū)中，一逡逑維積分曲線很難進行擬合，認為在這兩個階段，還沒有晶體的生成，或者說生成逡逑的晶體非常小，很難用寬角Ｘ射線檢測到晶體的變化。在ＩＩＩ區(qū)，由于ＡＤＲ的逡逑加入，在距離口模相同的位置處，隨著ＡＤＲ含量的增加，結晶度呈現(xiàn)上升的趨逡逑１８逡逑

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本文編號：2737532