高阻隔PBAT_层状纳米无机物复合地膜的制备与性能研究

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1、工程硕士学位论文高阻隔PBAT/层状纳米无机物复合地膜的制备与性能研究作者姓名张玉欣工程领域材料工程校内指导教师罗远芳教授校外指导教师陈明周教授级高工所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年1月StudyonthePreparationandPropertiesofHigh-barrierPBAT/LayeredNano-inorganicCompositeMulchFilmsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangYuxinSupervisor：ProfessorLuoYuanfangS

2、outhChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要近年来，塑料地膜已被广泛使用，但传统的塑料地膜残膜均不可降解，因此而带来的“白色污染”问题影响着农业的可持续发展。采用生物降解材料替代传统塑料是农用地膜发展的新趋势。受材料本身结构缺陷的影响，生物降解材料普遍存在保水性差的问题，所以，改善生物降解材料的保水性能是当前科学研究的重点之一。聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）作为一种生物降解材料，具有较好的延展性和断裂伸长率，同时具备良好的耐热性和冲击性能，是目前生物降解塑料领域应用最为广泛的材料之一。本文以PBAT为基体材料、

3、蒙脱土（MMT）和云母（Mica）作为改性填料，分别采用涂膜法和溶液流延法制备复合地膜，系统地研究了复合地膜的微观形貌、保水性能、力学性能、透光性、热稳定性及降解性能等。主要内容如下：（1）采用涂膜法制备了PBAT/MMT复合地膜，研究了MMT含量对地膜性能的影响。结果表明，MMT的添加可以提高复合地膜的保水性能，当MMT的质量分数为4%时，复合地膜的保水性能较纯PBAT地膜提高了15.24%。同时，MMT可以改善复合地膜的力学性能，使地膜的熔融温度与结晶温度提高，但材料的透光率下降。土埋降解实验发现，在降解初期，少量MMT的加入可以减小复合地膜的降解速率，使地膜的使用

4、周期延长。使用双十八烷基二甲基氯化铵（D1821）对MMT改性得到MMT-D1821，并分别采用涂膜法和流延法制备了PBAT/MMT-D1821复合地膜。研究表明，在同等添加量的情况下，改性后的复合地膜的保水性能明显提高。当MMT-D1821的添加量分别为5wt%、4wt%时，复合地膜的保水性能最优，较纯PBAT地膜分别提高了51.08%、38.34%，也明显高于添加未改性填料的复合地膜。此外，与PBAT/MMT复合地膜相比，对填料进行有机化改性后，复合地膜的力学性能、熔融温度、结晶温度、透光性能均得到改善，同时降解速率在一定程度上加快，且涂膜法制备的PBAT/MMT-

5、D1821复合地膜的综合性能最佳。（2）采用涂膜法制备了PBAT/Mica复合地膜，研究了Mica含量对地膜性能的影响。结果表明，Mica的添加可以提高复合地膜的保水性能，当Mica的质量分数为3%时，复合地膜的保水性能较纯PBAT地膜提高了24.59%。同时，Mica可以改善复合地膜的力学性能，使地膜的熔融温度与结晶温度提高，但透光率减小。土埋降解实验发现，在降解初期，少量Mica的加入可以减小复合地膜的降解速率，使地膜的使用周期延长。使用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对Mica改性得到Mica-SDBS，并分别采用涂膜法和流I延法制备了PBAT/Mica-SDBS复合

6、地膜。研究表明，在同等添加量的情况下，改性后的复合地膜的保水性能明显提高。当Mica-SDBS的添加量为5wt%时，相应复合地膜的保水性能最优，较纯PBAT地膜分别提高了45.13%、39.53%，也明显高于添加未改性填料的复合地膜。此外，与PBAT/Mica复合地膜相比，PBAT/Mica-SDBS复合地膜的熔融温度与结晶温度升高，透光性能得到改善，同时降解速率在一定程度上加快，复合薄膜的综合性能提升，且涂膜法制备的PBAT/Mica-SDBS复合地膜的综合性能最优。关键词：聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯；蒙脱土；云母；保水性IIAbstractInrecentyears

7、,agriculturalmulchingplasticfilmshavebeenwidelyused.However,thesocalled“whitepollution”causedbythosenon-biodegradablefilmshasseriousadverseeffectsonthesustainabledevelopmentofagriculture.Theuseofbiodegradablematerialstoreplacetraditionalplasticsisanewtrendofagriculturalfi