竹纖維基液體地膜的制備與表征.pdf

1、竹纖維素這類來源廣泛的天然高分子多糖,是一種較理想的生物質(zhì)材料。然而由于竹纖維素自身的多羥基結(jié)構(gòu)和結(jié)晶規(guī)整排列,以及由此帶來的許多特性,限制了竹纖維素的使用范圍。為此,本文以廢棄的竹粉為原料,經(jīng)不同方法預(yù)處理,改變竹粉的物理或化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu),獲得最佳的預(yù)處理方案；在此基礎(chǔ)上,經(jīng)醚化法制備竹纖維羧甲基纖維素(CMC),然后向自制的CMC中添加填充劑聚乙烯醇(PVA)、甘油輔劑等,采用戊二醛交聯(lián)法制備全生物可降解地膜。主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下:

2、r>　　 1.竹纖維的微觀結(jié)構(gòu)研究及預(yù)處理工藝優(yōu)化
　　 (1)通過對(duì)竹屑不同的預(yù)處理,特別是臭氧微波聯(lián)合增效作用,與常規(guī)的堿液預(yù)處理對(duì)比,研究其對(duì)竹粉微觀結(jié)構(gòu)的改變,以及整個(gè)預(yù)處理結(jié)果對(duì)制備CMC特性的影響,確定預(yù)處理的最佳條件為:竹粉目數(shù)為80目,臭氧時(shí)間30min,堿液濃度為2％,微波功率為800W,微波時(shí)間為10min。
　　 (2)利用不同臭氧濃度與微波加熱技術(shù)對(duì)竹粉進(jìn)行預(yù)處理試驗(yàn),探索了臭氧微波處理對(duì)竹粉的

3、作用機(jī)理。結(jié)果表明:臭氧處理與其他預(yù)處理方法相比,竹粉顏色明顯增白,竹粉顆粒體積相對(duì)增大。經(jīng)臭氧微波處理后,制成的CMC的取代度及粘度明顯提高。由紅外圖譜可知,羰基基團(tuán)增加,CMC的圖譜特征顯著。
　　 (3)研究在實(shí)驗(yàn)室條件下,較高功率的微波處理(較長(zhǎng)的時(shí)間)及臭氧作用對(duì)提高竹纖維改性的效果:如CMC的取代度(DS)及粘度,以及對(duì)全生物降解膜的性能影響,包括膜的力學(xué)性能、色度、降解性能、保水性等,以及對(duì)膜的微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定。

4、r>　　 2.竹纖維羧甲基纖維素的制備工藝優(yōu)化及表征
　　 (1)在實(shí)驗(yàn)室條件下,研究堿用量、醚化劑用量、醚化時(shí)間、乙醇濃度等對(duì)制作CMC的性能影響。實(shí)驗(yàn)得到m(纖素):m(NaOH):m(ClCH2COOH)=8:7:10；經(jīng)旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)得到合成CMC的最佳工藝條件為:以85％的乙醇為溶劑,醚化溫度65℃,醚化時(shí)間60-70min,二次堿化時(shí)間(共計(jì)110min),驗(yàn)證結(jié)果為羧甲基纖維素鈉的粘度115mPa.s,取代度為0.

5、3(pH計(jì)法)。
　　 (2)研究微波輻射強(qiáng)度對(duì)產(chǎn)品取代度的影響,及臭氧作用對(duì)羧甲基纖維素的取代度及粘度的影響。為了更好地探討CMC的性能,深入研究了酸度計(jì)法、馬弗爐法測(cè)定DS及其兩種方法的相關(guān)性,并用紅外光譜做了進(jìn)一步的確證,證明雖然兩種方法測(cè)定的值相差較大,但取代度的變化趨勢(shì)卻是一致的,這說明同一種方法之間誤差可以忽略不計(jì),可以直接從紅外圖譜上的峰值判斷出DS的大小。
　　 (3)利用紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(

6、SEM)和X衍射(XRD)等分析手段對(duì)竹纖維羧甲基纖維素進(jìn)行表征,結(jié)果表明:不同的制備方法和條件,對(duì)形成羧甲基纖維素的性能有很大差別。
　　 3.交聯(lián)法制備竹纖維羧甲基纖維素全生物降解膜
　　 (1)通過微波加熱,真空冷凍干燥,交聯(lián)法制備了竹纖維全生物降解膜,并考察了各種條件對(duì)膜使用性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:不同的填充劑能夠明顯地改善膜的物理性能,且對(duì)降解性無影響；通過真空冷凍干燥可以大大增加膜的吸水性；通過自然降解法和

7、掩埋試驗(yàn)證明了膜的可降解性。
　　 (2)利用FTIR、SEM和力學(xué)性能測(cè)試等手段對(duì)竹纖維全生物降解膜進(jìn)行表征,結(jié)果表明:通過交聯(lián)法制備可降解地膜,因不同的交聯(lián)劑與輔劑,形成膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸張率、色度、吸水性、降解性等也有所不同。
　　 本文的研究是利用清潔的預(yù)處理方法,研制可降解的生物質(zhì)薄膜,為農(nóng)業(yè)廢棄資源的綜合利用以及在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化及環(huán)境保護(hù)開辟了一條可行之路,為解決農(nóng)業(yè)的“白色污染”和防沙治沙等方面