【类型】学位论文
【题名】PBAT/PLA可降解地膜老化性能研究
【作者】 范少华
【关键词】 田间降解实验 紫外加速老化实验 地膜 可降解地膜
【学位授予单位】山东农业大学
【摘要】高分子型可降解地膜因具有优异的降解性、优良的机械性能和加工性能而日益成为传统地膜的替代品。为加速可降解地膜在实际农业生产中的推广使用,解决应用中出现的老化、提前开裂等问题,亟需对高分子型可降解材料的老化性能进行研究。本论文采用田间实验和室内加速老化实验,研究在紫外光照、温度、湿度影响之下分子结构和性能变化规律,建立通过实验室加速老化实验预测田间地膜使用寿命的方法。1、恒温恒湿实验（THD）:将10片样膜放置在恒温恒湿箱中,设置条件为无光条件下60℃恒温8小时,后在50℃温度和90%湿度的无光环境下恒温恒湿4小时,每日9点取样1片;紫外加速老化实验（UVD）:将20片样膜放置在紫外老化箱中,设置条件为60℃下紫外光照8小时,后在50℃的黑暗环境下凝露4小时,每日9点取样2片;田间降解实验（CED）:将PBAT/PLA地膜铺设在实验蒜田,提供大蒜生长所需的充足水分和肥料,每月18日进行取样。三个实验所取得的样品经清洗晾干等处理后进行结构与性能测试。2、恒温恒湿实验（THD）分析结果显示:索氏提取交联度测试表明交联度为0;热重测试（TG）中,T10%从原始膜的358.1℃仅降低至10天时的352.6℃;DSC测试中,Tm-PBAT变化范围为114.2℃-112.1℃;机械性能拉伸测试中,断裂伸长率（EB）和拉伸强度（TS）两项指标参数的变化趋势为800%-750%,35 MPa-32 MPa;光学性能中透光率数据仅下降0.5%。THD实验表明温度和湿度未引起PBAT交联和断链,短期内未对PBAT/PLA膜的老化性能产生显著影响。紫外加速老化实验（UVD）分析结果显示:交联度数据由0%持续增加至46%;热重测试（TG）中,T10%由358.1℃持续降低至10天时的322.1℃;DSC测试中,Tm-PBAT变化范围为114.2℃-97.5℃;GPC测试中,多分散指数PDI持续增长范围为2.06-2.84。UVD实验表明在紫外光照环境下,PBAT/PLA地膜在老化初期发生PBAT交联,后期阶段由于进一步断链和PBAT交联结构的断裂,最终导致晶区结构被破坏,致使可降解地膜脆化失效。3、田间降解实验（CED）与紫外加速老化实验（UVD）数据对比显示:GPC测试中,PBAT/PLA膜在UVD中10天的PDI与CED中4个月PDI数值非常接近（2.84-2.82）;SEM测试中,微观照片观察到UVD10天和CED4个月的样品横截面上都出现许多比较大的腐蚀孔洞;机械性能拉伸测试发现,UVD实验10天和CED实验4个月后样品的断裂伸长率和拉伸强度都有非常明显的对应性（128%-131%;7.63 MPa-8.16 MPa）;光学性能中,UVD实验10天和CED实验4个月后,样品透光率和雾度数据达到大致相同的程度（85.3%;48.5%）;偏光显微镜（POM）中,结晶形态变化照片也体现这种对应性。实验结果表明室内紫外加速老化实验10天后,PBAT/PLA可降解地膜结构、形貌和主要性能的变化情况,可以体现室外田间栽培环境下4个月的真实老化情况。由此建立通过实验室内加速实验来预测田间实验中PBAT/PLA地膜使用寿命的方法。
【学位年度】2020
【分类号】TQ320.721
【导师姓名】徐静
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