论文部分内容阅读
保温和透光是塑料薄膜应用在农用大棚膜领域的基础特性。大棚膜常应用于春季或冬季。当气候变冷时,棚膜内外部之间的温度和湿度存在巨大差异。这种现象导致在薄膜内表面产生大量液滴。液滴的存在使入射光折射并降低农用薄膜的透射率,从而影响农作物的生长与产量。而且这些液滴吸收热量,保温效果变差。为了解决上述问题,制备亲水性、持效期长的流滴膜是目前的研究重点。制备流滴膜的方法有物理共混与共价键键合两种方式,通过接枝法制备的流滴膜流滴性能优异、持效期长,但处理步骤繁琐、生产效率低且污染环境。因此,采用更简便的方法来生产优异的流滴膜,才能在该领域取得进一步进展。本文从成本和工艺简单等因素考虑,开发一种以LLDPE为基体树脂的高效持久流滴膜具有重要的现实意义。本文以LLDPE为基体,GMS、Tween60以及Span20为流滴剂,LLDPE-g-MA为增容剂,熔融共混制备出LLDPE流滴棚膜;其次,利用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)增加基础树脂与流滴剂的相容性且降低聚合物结晶度等特点,制备了LLDPE/EVA复合流滴棚膜,提高流滴膜持效期与透光率;最后,选取流滴持效期最佳的薄膜,在其表面涂覆TA/SA混合涂层,制备出外涂覆流滴棚膜。对上述薄膜的润湿性、初滴时间、防雾性、自修复性能、流滴持效期、力学性能与透光率进行表征,探究LLDPE-g-MA的含量、流滴剂的用量和混合涂层对流滴膜性能的影响,主要内容与结论如下:(1)将干燥后的LLDPE、LLDPE-g-MA与GMS、Tween60以及Span20熔融共混,制备出LLDPE-g-MA含量为0-20 w%的LLDPE流滴棚膜,探究LLDPE-g-MA的含量对流滴膜性能的影响。结果表明,薄膜厚度为0.08mm,当LLDPE-g-MA含量为20 w%时,流滴膜接触角为73.8°,初滴时间为229 s,持效期为6天,符合国家标准。当LLDPE-g-MA含量为10 w%时,流滴膜接触角为61.7°,初滴时间为132 s,两者均为最小值,即接触角越小,初滴时间越短。当LLDPE-g-MA含量为20 w%时,薄膜透光率为86.9%,相对于添加量为0 w%的流滴膜,透光率仅下降了0.5%。对薄膜进行初滴时间的重复测试,结果表明流滴剂与水接触时,不易随水流失,流滴性能重现性相对较高。(2)采用正交实验方法,设计L12(6×22)正交表,探究GMS、Tween60以及Span20的复配比例、LLDPE-g-MA的含量、LLDPE与EVA的混合比例这三种因素对流滴棚膜的流滴持效期的影响大小。结果表明,GMS、Tween60以及Span20三者复配比例为主要影响因素。当三种流滴剂的添加总量为4 w%,复配比例为GMS:Tween60:Span20=1:1:1,LLDPE-g-MA的含量为30 w%,LLDPE:EVA=9:1时,流滴持效期最长,持效期为20天。与Tween60、Span20相比,GMS迁移速率较慢,持效期相对延长13%;Span20润湿性较好,接触角下降37%,初滴时间缩短38%;当EVA含量由10 w%增加到20 w%时,功能持效期缩短了2%。在正交实验的基础上,固定LLDPE-g-MA含量为30 w%、LLDPE:EVA=9:1、GMS:Tween60:Span20=1:1:1这三种条件,制备出流滴剂总量为3-5 w%的LLDPE/EVA复合流滴棚膜。结果表明,流滴剂含量为5 w%的流滴膜,接触角为47.3°,初滴时间为112 s,流滴持效期延长至22天。透光率为85.1%。(3)将浓度均为3 wt%的单宁酸(TA)与海藻酸钠(SA)溶液分别按V(TA):V(SA)=1:1、V(TA):V(SA)=1:2进行混合,随后涂覆在LLDPE薄膜的表面。对外涂覆PE膜的润湿性、热雾持效期、粘结能力进行表征。测试结果表明,当V(TA):V(SA)=1:1时,薄膜的热雾持效期最长,能达到2小时;接触角为39.3°;粘结面积达到96.8%。因此,选取体积比1:1的混合液对持效期最长的流滴膜进行表面涂覆,制备外涂覆流滴膜。结果表明,外涂覆流滴膜功能持效期为23天,接触角39.3°;水滴在薄膜表面快速扩散且渗透到涂层中;外涂覆层具有水触发自愈合能力;薄膜透光率87.4%。