風化煤制備地膜的聚合機制及地膜性能表征

發(fā)布時間：2020-09-01 12:13

　　地膜在農業(yè)生產過程中必不可少,其具有保溫、保水、抑制雜草等功能。但是使用周期結束后存在難回收,難降解等缺點。本文以風化煤為原料,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,為腐殖酸應用于新型超分子材料提供新技術路線和理論基礎。論文首先通過單因素實驗及選擇影響膜性能的主要因素建立正交實驗,測定不同工藝條件對膜力學性能的影響,確定了最優(yōu)制備方案。然后通過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。最后研究了風化煤粒度及加入量對地膜保水、保溫及生物降解性能的影響。研究結果表明:風化煤體系可與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55 min、反應溫度為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度為9.7 MPa,斷裂伸長率為156.5%,超過國標對地膜材料力學性能的要求。風化煤粉體系加入PVA/CMS體系前后的對比表征結果表明:從風化煤中提取出來的腐殖酸鈉能與PVA/CMS體系形成分子間氫鍵,提升膜的強度和韌性;剩余殘渣在膜中起到填充作用,能增強膜的強度但會降低韌性。煤粉加入量過大,會造成膜的不均勻性增大,膜的力學性能下降。隨著風化煤添加量的增加,地膜的保水性和保溫性都越來越好;而風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目且添加量達到40%時地膜保溫性能最好。煤的粒度越小越利于降解。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TQ317;TQ536
【部分圖文】：

流延,綜合成本,情況,學性能

綜合考慮實際成膜效果和綜合成本，比為 4:4 即 1:1 的比例進行實驗。圖 3-1 CMS 與 PVA 比例對膜力學性能的影響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/%

SEM圖,復合膜,風化煤

其最大失重速率分別為 0.63 %/min、0.72 %/min，對應的溫度分別為 288oC、307oC，最大失重速率均小于 PVA/CMS 復合膜，初析溫度略小于 PVA/CMS 復合膜，且殘渣剩余量均高于 PVA/CMS 復合膜，說明加入風化煤后地膜的力學性能得到提升的同時熱穩(wěn)定性也得到提高。從a、b脫水速率來比較，b在180~260oC 范圍內失重速率大，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為，c 中含有的煤渣的熱穩(wěn)定比較好，所以 c 的殘渣剩余量是最高的。4.2.4 風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，沒有明顯的團聚現(xiàn)象，除少部分顆粒還處于獨立狀態(tài)外，其余各部分之間的界線明顯消失或變淺。這是因為在交聯(lián)劑的作用下，PVA和CMS顆粒中原有的分子內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 復合膜的連續(xù)相。

SEM圖,煤粉,添加量,復合膜