风化煤制备地膜的聚合机制及地膜性能表征

发布时间：2020-09-01 12:13

　　地膜在农业生产过程中必不可少,其具有保温、保水、抑制杂草等功能。但是使用周期结束后存在难回收,难降解等缺点。本文以风化煤为原料,利用煤中腐殖酸与柔性高分子间的相互作用制备了可生物降解的地膜,为腐殖酸应用于新型超分子材料提供新技术路线和理论基础。论文首先通过单因素实验及选择影响膜性能的主要因素建立正交实验,测定不同工艺条件对膜力学性能的影响,确定了最优制备方案。然后通过FT-IR、TG-DTG、SEM、AFM、XPS等表征手段分析了膜中各组分之间的相互作用。最后研究了风化煤粒度及加入量对地膜保水、保温及生物降解性能的影响。研究结果表明:风化煤体系可与PVA/CMS体系形成均匀膜,膜材料的最优制备工艺条件为:Na OH加入量0.8 g、交联反应55 min、反应温度为85 oC且交联剂用量为1.5%;在此最优制备条件下膜材料的拉伸强度为9.7 MPa,断裂伸长率为156.5%,超过国标对地膜材料力学性能的要求。风化煤粉体系加入PVA/CMS体系前后的对比表征结果表明:从风化煤中提取出来的腐殖酸钠能与PVA/CMS体系形成分子间氢键,提升膜的强度和韧性;剩余残渣在膜中起到填充作用,能增强膜的强度但会降低韧性。煤粉加入量过大,会造成膜的不均匀性增大,膜的力学性能下降。随着风化煤添加量的增加,地膜的保水性和保温性都越来越好;而风化煤地膜的生物降解性随煤粉添加的增加先快后慢,添加量为10%时降解速率最快;随着煤粉粒度变大,地膜的保水性先增大后减小,保温性能随着煤粉粒度的增大而愈差,煤粉粒度325目且添加量达到40%时地膜保温性能最好。煤的粒度越小越利于降解。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ317;TQ536
【部分图文】：

流延,综合成本,情况,学性能

综合考虑实际成膜效果和综合成本，比为 4:4 即 1:1 的比例进行实验。图 3-1 CMS 与 PVA 比例对膜力学性能的影响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图,复合膜,风化煤

其最大失重速率分别为 0.63 %/min、0.72 %/min，对应的温度分别为 288oC、307oC，最大失重速率均小于 PVA/CMS 复合膜，初析温度略小于 PVA/CMS 复合膜，且残渣剩余量均高于 PVA/CMS 复合膜，说明加入风化煤后地膜的力学性能得到提升的同时热稳定性也得到提高。从a、b脱水速率来比较，b在180~260oC 范围内失重速率大，脱水较多，氢键含量可能较多。而添加煤粉和煤粉抽滤液膜的差别主要是因为，c 中含有的煤渣的热稳定比较好，所以 c 的残渣剩余量是最高的。4.2.4 风化煤添加前后地膜的表观形貌特征如图 4-13 所示为 PVA/CMS 复合膜的 SEM 图，放大倍数为 2000 倍。由图可以看出：膜的表面 PVA 和 CMS 分布较为均匀，没有明显的团聚现象，除少部分颗粒还处于独立状态外，其余各部分之间的界线明显消失或变浅。这是因为在交联剂的作用下，PVA和CMS颗粒中原有的分子内和分子间氢键被破坏，继而形成了新的分子间氢键，从而表现出 PVA/CMS 复合膜的连续相。

SEM图,煤粉,添加量,复合膜

【参考文献】