农用聚乙烯薄膜的光热降解特性实验

2007/8/10 15:04:24

摘要通过牵拉伸及傅立叶变换红外光谱测试，分析了三种不同农用聚乙烯地膜样品在人工加速老化实验中的光热降解特性。结果表明，光照过程中，降解和交联交替控制着反应过程，铜川煤在三种农膜中引发自由基反应，导致聚乙烯大分子断链、交联、接枝，且引入羰基；羰基指数并不随铜川煤加入量的增大而增加，而是有一个适量点，含量为12．5％的农膜降解效果优于7．5％和17．5％。随着光照进行，分子链发生脱羰基反应，聚合物放出小分子如CO2、H2O等，大分子链断裂成小分子链，力学性能下降。前三周期是三种地膜的氧化诱导期，在第三周期即光照时间72h后进入脆变期。农用薄膜可以使农作物的产量提高20％～50％，我国农用塑料地膜产量每年达100万t以上，覆盖面积达1亿亩以上，产量及覆盖面积均居世界第一。但是，农膜技术在给农业带来巨大效益的同时，也给土壤带来了危害，解决的办法就是用一种无须回收和处理的可降解农用薄膜，使其在使用后，可以在太阳光和微生物的作用下自行分解，直至完全消失。故此可降解农用薄膜的研究在国内外引起了极大的关注。本实验研究了在铜川煤作用下，聚乙烯薄膜的光热降解性。因为煤中含有碳、氮、氧等微生物必需的营养元素，其含有的某些矿物质也对微生物生长有促进作用，所以，微生物对煤有一定的解聚和降解作用，煤炭的生物转化和生物加工也已成为煤炭资源清洁利用的重要途径。 1 实验部分 1．1 实验材料高密度聚乙烯(HDPE)，中国石油兰州石化公司产品，熔体流动速率为10．0g／10min，密度为0．946~0．953g／cm3；线形低密度聚乙烯(LLDPE)，齐鲁石化产品，熔体流动速率2．0g／10min，密度为0．917～0．923g／cm3；铜川徐家沟煤(简称“铜川煤”)，工业分析：水分(Mar)／0．72％，灰分(Ad)／21．56％，挥发分(Vdaf)／22．86％，固定炭含量(FC)／59．79％；元素分析：挥发分Cdaf／87．82％，Hdaf／4．18％，Odaf／4．42％，Ndaf／1．25％，Sm t，d／1．85％； 1．2 实验方法 1．2．1 薄膜的制备铜川徐家沟超细粉煤对一定配比的LLDPE、HDPE混合物进行改性，通过共混机均匀共混，铜川煤含量分别为7．5％、12．5％、17．5％，然后在双螺杆挤出机上挤出造粒；由陕西永丰塑料厂吹制成厚度为0．012mm的薄膜。 1．2．2 人工加速老化实验使用自制的人工加速气候老化实验箱(紫外线灯管6只，每只40W)，进行人工加速光降解实验；薄膜裁成大小一致的长方形，长20±0．1cm，宽8±0．1cm，薄膜与灯管距离5cm，箱内温度(35±1)℃。以24h为一个周期，取5个周期。 2 性能表征 2．1 拉伸强度及断裂伸长率 KD-50型电子控制万能实验机，执行GB104079标准测量薄膜的纵向抗拉强度及断裂伸长率(测试速度100mm／min)。 2．2 红外光谱美国NICOLET公司Nexus870型傅立叶变换红外光谱仪，绘出样品的红外光谱图，测定薄膜的红外光谱吸收峰，用基线法计算试样的羰基指数(CI＝A1715／A1899)。 (待续）

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