不同性能液态地膜对盆栽花生土壤增温保水和增产量的效应

针对目前多数液态地膜保水保温效果不显著的问题,研制和筛选更优的液态地膜,以期提高液态地膜增温保墒效果是目前液态地膜研究的一个方向。为了探究更加有效的液态地膜,2014年6~9月以"白沙1016号"花生为试验材料,在沈阳农业大学水利学院试验场旱棚内进行花生盆栽试验,对比研究了高拉伸强度液态地膜(M1)、低透湿性液态地膜(M2)、普通液态地膜覆盖(M3)和裸地对照(CK)4种不同处理下5cm处土壤温度、花生的耗水量、产量和水分利用效率。结果表明:M1、M2和M3处理显著提高了土壤温度,其中M2处理提升的最为显著,M1和M3次之。但随着生育进程的推进,花生植株郁闭,液态地膜增温效果有所降低,且3种液态地膜处理之间的差异也有所减小。M1、M2和M3处理的花生耗水量比裸地处理分别低73.9,42.2,46.9mm,差异显著(p0.05),但3种液态地膜处理的花生耗水量差异不显著。M1处理的产量和水分利用效率均为最高,分别为50.9g·plant-1和1.9g·kg-1,显著高于裸地处理。但M2和M3处理的花生产量与CK处理的产量之间没有显著性差异,M3处理的花生水分利用效率与CK处理的花生水分利用效率之间也没有显著性差异。研究认为,高拉伸强度液态地膜在改善土壤水热状况、提高花生产量和水分利用效率方面效果最优。今后在液态地膜产品研制和改进过程中,可以适当增加液态地膜的拉伸强度。     

海藻生物保水液态地膜性能研究

本文研究了海藻生物保水液态地膜性能。从褐藻(马尾藻)中提取物海藻多糖,添加1%～5%海藻生物保水剂,然后加入一定比例甲壳胺等,研制出成膜性能好、成膜抗拉能力强的海藻保水地膜。海藻生物保水液态地膜原液成膜后最大拉断力为80.2 N,最大断裂伸长率为19%;原液成膜后最大UV透光率为8.9%、VL透光率为26.5%、IR透光率为37.1%;原液成膜后干膜抗水分蒸发量减少71.2%。原液在土壤喷洒,第5天时水分累积蒸腾量降低18.9%;在基质上喷洒,第4天时水分累积蒸腾量降低11.5%。海藻生物保水液态地膜成膜性好,具有一定韧性,透光率强,能够减少水分蒸发和蒸腾。     

液态地膜成膜与稳定机械性能研究

为深入考察液态地膜在农业生产实际中应用的可行性和施用技术的合理性,探索液态地膜成膜与稳定机械性能变化规律及其影响机制,以商业液态地膜为研究对象,采用试验平台模拟实际田间成膜方法,利用万能材料物理试验机、食品物性分析仪等仪器,研究了液态地膜原浆液稀释比例、原浆液用量及土壤环境条件对液态地膜薄膜抗拉伸力和成膜稳定性的影响规律。结果表明:液态地膜的原浆液稀释比例、原浆液用量以及土壤环境条件均在不同程度上影响液态地膜成膜与稳定机械性能。其中液态地膜抗拉伸力随着原浆液稀释比例增加,呈现先增大后减小的趋势,当原浆液稀释比例为1∶4时,液态地膜薄膜的抗拉伸力达到最大值,此时拉断力为6.07N;当原浆液与水配比一定,液态地膜的抗拉伸力随着原浆液用量增加而逐渐增大,成膜稳定性也随之提高,然而过量的液态地膜浆液会吸附在成型的土壤团粒结构表面,待水分蒸发后形成独立膜体,不仅不能增强土壤团粒作用效果,反而给环境造成不必要的降解负担,因此推荐用量为45g·m~(-2),即450kg·hm~(-2);表层土壤颗粒度越小,喷施液态地膜后越容易把土粒粘结成小团块,增大土壤团粒间结合力,在土壤表层形成连续的地膜,显著提高土壤表面液态地膜成膜效果;同空白土壤样本相比,施用液态地膜土壤经模拟雨水浸泡后未出现明显干涸裂纹,进一步说明液态地膜施用可以有效地改善表层土壤团粒间结合力,保持土壤团粒结构稳定,提高土壤水稳定性和保墒效果。研究结果为液态地膜田间推广应用提供了理论支持和技术参考。     

可降解植物纤维农用地膜纸的制备与性能

以针叶木纤维为原料,通过黏状打浆和添加化学助剂,制备了一种环保型的低透气高抗水的地膜纸,并对地膜纸进行物理强度、透气度和抗水性测试。结果表明,该地膜纸在90°SR,浆内添加2.0%阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、2.0%聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE),6 g/m~2石蜡涂布量的条件下制备的地膜纸抗张指数为112.75 N·m~2/g,耐破指数为6.88 kPa·m~2/g,透气度为0.06μm/(Pa·s),湿强度为38%;经石蜡抗水处理后,水中浸渍30 h后湿强度在60%以上,在露天农业铺膜应用中具有较高的湿强度。经保温保湿性试验,其保温作用与塑料膜相同,保湿性比塑料膜低4%左右,完全可以代替塑料膜在农业生产中应用。     

玉米淀粉生物降解地膜的研究

以玉米淀粉(ST)及聚乙烯醇(PVA)为原料,制备全生物降解地膜。研究了ST-PVA交联反应的最适条件及增塑剂的最佳用量,并初步探讨了纳米SiO2对膜拉伸强度的影响,结果表明:复合交联剂甲醛与多聚磷酸钠(二者用量比1∶2)的最适用量为3%;交联反应的最适时间20min、温度为90℃、搅拌速度为120r·min-1;加入3.3%的MgCl2有利于交联反应;复合增塑剂甘油与乙二醇(二者比例为1∶3)的最佳用量为3.2%;添加0.03%的纳米SiO2对膜的拉伸强度有显著的提高。     

玉米交联淀粉——稻草秸秆纤维复合膜的制备工艺参数及性能研究

以玉米交联淀粉和稻草秸秆纤维作为主料,聚乙烯醇(PVA)和羧甲基纤维素(CMC)作为复合增强剂,甘油作为增塑剂,采用单因素实验方法开发新型复合包装膜,确定成膜工艺参数和分析膜性能。实验结果表明,玉米交联淀粉的添加量为膜溶液的3.0%,聚乙烯醇(PVA)和羧甲基纤维素(CMC)添加量为膜溶液的3.0%,甘油添加量为膜溶液的3.0%,稻草秸秆纤维添加量为膜溶液1.0%,膜的性能最好。膜的拉伸强度19.67 MPa,断裂伸长率25.66%。     

海藻酸钠地膜制备及其性能研究

[目的]针对塑料地膜造成的白色污染问题,研究了可降解海藻酸钠地膜的制备方法.[方法]研究了海藻酸钠浓度、增塑剂种类及浓度和持水剂浓度对膜性能的影响,并通过大田试验研究了膜的降解情况.[结果]随着海藻酸钠浓度的增大,膜的拉伸强度和断裂伸长率逐渐上升.增稠剂提高了膜的拉伸强度和断裂伸长率,其中羧甲基纤维素钠的效果最好.持水剂使膜的拉伸强度和断裂伸长率降低,但解决了膜干裂的问题.[结论]海藻酸钠地膜最佳成膜液的组成为:1.0％海藻酸钠、0.2％羧甲基纤维素钠和0.6％甘油,此时海藻酸钠地膜的膜薄、拉伸强度和断裂伸长率高、透光率好,且可生物降解.     

全生物可降解地膜对茄子生长及土壤水分的影响

以“五星大苠茄”茄子品种为试材,采用普通PE地膜与5种可降解地膜对栽培茄子生长及土壤水分影响进行对比研究全生物降解膜对土壤水分、茄子生长的影响,分析茄子生育期全生物降解膜的拉伸强度和断裂伸长率的变化。结果表明,全生物降解膜的降解速度显著高于普通地膜,其中：白色全生物降解膜的降解速度快于黑色全生物降解膜。土壤含水量在茄子生长前期与普通地膜无差异,茄子产量与普通地膜差异不显著,但全生物降解膜的拉伸强度和断裂伸长率在茄子生育期显著低于普通地膜。全生物降解膜对茄子的株高、茎粗、含水量,以及产量的影响与普通地膜差异不显著,但对环境的友好作用日益凸显。因此,在试验区域以购于浙江家乐蜜园艺科技有限公司的全生物降解地膜黑膜替代普通塑料地膜是具有可行性的,但还需进一步验证。     

用于防沙治沙的竹纤维基液体地膜的研制

[目的]为防沙治沙提供技术支持。[方法]利用天然竹纤维为原料,先通过羧甲基改性制备羧甲基纤维素（CMC）,并进一步制备竹纤维基液体地膜,考察CMC用量对膜性能的影响。[结果]随着CMC用量的增加,地膜溶液的粘度逐渐增大,膜的拉伸强度、断裂伸长率和透光率呈先增加后降低趋势,而吸水率则先减小后增加。当CMC用量为5 g/100 ml H2O时,膜的拉伸强度、断裂伸长率和透光率最大,而吸水率最小。30 d后,沙粒表面的竹纤维基液体地膜大量降解,而沙粒硬化成块。红外分析结果表明,CMC与玉米淀粉（ST）或PVA大分子之间发生了交联作用,形成了互穿网络结构。[结论]该研究成功研制了竹纤维基液体地膜,该地膜具有良好的降解和防沙治沙效果。     

不同材料地膜覆盖对玉米生物学性状的影响

【目的】比较同一气候条件下不同材料地膜覆盖的集雨效果,为选择高效集雨保墒、环保无污染的覆盖材料提供理论依据。【方法】在2008-2009年于渭北旱塬选用普通地膜、生物降解膜和液态膜3种材料,在玉米不同时期进行覆盖(生育期覆盖和周年覆盖),以不覆盖的传统平作为对照,比较不同覆盖材料对土壤含水量、温度及玉米生长发育、生物量和产量的影响。【结果】与对照相比,普通地膜和生物降解膜覆盖处理,5～10cm土层土壤平均温度分别增加了1.6和1.3℃,0～200cm土壤平均含水量分别增加了7.8%和7.3%,玉米生育期普遍提前,株高和生物量较对照显著增加(P0.05);液态膜覆盖表现不稳定。2年试验中,玉米生育期覆盖普通地膜、生物降解膜和液态膜处理的籽粒产量较对照分别提高19.96%,19.67%和4.77%,水分利用效率平均提高30.67%,29.69%和7.36%;周年覆盖普通地膜、生物降解膜和液态膜籽粒产量比对照分别提高23.75%,23.90%和5.31%,水分利用效率提高32.06%,31.59%和8.44%;生育期和周年覆盖普通地膜、生物降解膜的增产作用均达显著水平(P0.05)。【结论】覆盖生物降解膜和普通地膜均能显著增加作物产量和水分利用效率,且两者之间无明显差异,因此生物降解膜可以替代普通地膜应用于农业生产。     

壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的成膜特性研究

[目的]为了研究壳聚糖-聚乙烯醇复合膜成膜特性。[方法]配制不同比例4%的壳聚糖-聚乙烯醇混合膜液,以4%聚乙烯醇为对照。在每种膜液中分别加入0.1、0.2、0.4 g甘油,干燥成膜后,测复合膜透水性、水溶性、溶胀性、断裂伸长率。[结果]壳聚糖(w)∶聚乙烯醇(w)∶甘油(w)为4∶16∶1对成膜特性有明显提高。[结论]该研究可以为壳聚糖-聚乙烯醇复合膜在种衣剂上的应用提供依据。     

硅溶胶-APP复合阻燃剂对辐射松木材阻燃的研究

为了研究硅溶胶和聚磷酸铵（APP）复配后的阻燃性能,真空常压方法下分别用APP、硅溶胶以及两者复配后的阻燃剂浸渍辐射松木材,分析各改性材的增重、增容率以及热解燃烧性能,并用扫描电镜（SEM）分析改性后的残炭形貌。研究结果表明：氧指数由高到低是APP-硅溶胶、APP、硅溶胶和素材;由APP处理和APP-硅溶胶联合处理材的初始分解温度、最大失重率温度均提前,残炭率提高,硅溶胶处理材的初始分解温度和最大失重率与素材相近。经锥形量热测试结果显示：由APP处理和APP-硅溶胶联合处理材的热释放速率峰值分别比素材降低了232.8和150.3 kW·m^-2,总释放热降低29.63和17.98 MJ·m^-2,而由硅溶胶处理的效果不明显。与其他3种试材相比,硅溶胶处理材的COP最低,说明硅溶胶对CO的生成有抑制作用。处理材的火灾蔓延指数（FGI）均比素材降低;扫描电镜显示,经浸渍处理过的残炭结构更加致密,表面更加光滑。结果说明了硅溶胶的加入可以降低CO毒气的生成,APP的加入使木材的阻燃性达到了难燃级。     

木质素基聚电解质薄膜的制备及其力学性能

目的对工业废弃碱木质素改性制备阳离子木质素聚电解质,将其与聚乙烯醇改性产物羧甲基化聚乙烯醇复合制备聚电解质复合薄膜。分析不同因素对聚电解质薄膜力学性能的影响,并对薄膜结构、热稳定性等进行表征,为木质素基聚电解质在缓释、地膜、包装方面的应用提供理论依据。方法首先对木质素和聚乙烯醇分别进行季铵化和羧甲基化改性,制备阴、阳离子聚电解质。以甲醛为交联剂,聚乙烯醇为成膜剂,采用流延法制备三甲基木质素季铵盐/羧甲基化聚乙烯醇(TLQA/CMPVA)反应薄膜,通过红外光谱、扫描电镜、热重分析等对聚电解质薄膜结构、形貌、热性能进行表征。结果木质素季铵盐中季铵根离子质量摩尔浓度为1.81 mmol/g,羧甲基化聚乙烯醇中羧酸根离子为0.62 mmol/g。制备具有较佳力学性能的聚电解质薄膜的条件为:TLQA/CMPVA反应薄膜的固含量为10%,固含中聚乙烯醇(PVA)质量分数为30%,三甲基木质素季铵盐(TLQA)和羧甲基化聚乙烯醇(CMPVA)(质量比为3:7)的质量分数为70%,甲醛加入质量分数为3.88%,溶液pH值为9。所制备聚电解质反应薄膜的最佳断裂伸长率为222.13%,拉伸强度为6.80 MPa。聚电解质反应薄膜的平面较光滑,断面不平整,聚电解质共混薄膜平面粗糙。聚电解质反应薄膜分子结构中有醚键形成;聚电解质反应薄膜的热稳定性大于聚电解质共混薄膜的热稳定性。结论木质素和聚乙烯醇改性后,通过加入成膜剂聚乙烯醇、交联剂甲醛,聚电解质薄膜热稳定性得到提高,可获得具有较好力学性能和缓释性能的TLQA/CMPVA聚电解质反应薄膜。      

SiO2溶胶在欧洲赤松和火炬松边材中的渗透性

为了考察微纳米液体改性剂在木材中的渗透规律,采用2种粒径(30和150 nm)和3种浓度(质量分数5%,15%、30%)的SiO2溶胶真空30 min-常压浸渍24 h欧洲赤松和火炬松边材,比较其24 h内吸液率的经时变化规律和24 h增重率,通过质量法分析30 nm、15%的硅溶胶处理材轴向SiO2的浓度梯度,并采用扫描电镜-X射线能谱仪分析各轴向深度木材细胞壁中硅元素的分布。结果表明:1)粒径小的硅溶胶在浸渍初期更易于在木材中渗透,随着浸渍时间的延长,粒径的影响变小,甚至可能出现相反的趋势;浓度对吸液率影响显著,一般浓度越高,吸液率越小。浓度高的改性剂处理木材时,粒径的影响更为显著。2)树种对硅溶胶的渗透性影响显著。硅溶胶在欧洲赤松边材的吸液率通常高于火炬松边材,但由于硅溶胶颗粒和水分在欧洲赤松中渗透不同步,硅溶胶在端头部分的大量沉积,导致欧洲赤松中SiO2在轴向分布浓度梯度远高于火炬松。3)硅元素进入各个轴向深度的木材细胞壁,硅元素的浓度分布规律与质量法结果一致。      

古建筑木构件原位加固防腐研究

古建筑是以木结构为主的建筑体系,木材是其主要承重构件,它具有极高的文物、历史和艺术价值,它不仅是中华民族的宝贵财产,也是世界建筑艺术的珍宝。木材作为一种天然生物质材料,主要由纤维素、半纤维素、木质素及少量的果胶和无机盐组成;由于木材本身耐久性差,易受物理、化学和生物损害如腐朽菌、虫的侵蚀,使其强度降低直至全部损坏。以含光门古建筑木构件修复保护工程为例,旨在通过借鉴二氧化硅/木材复合材料溶胶-凝胶制备思路,根据生物矿化原理,通过无机复合材料、防腐试剂原位对古建筑木构件材质的性能改善,从而起到原位加固防腐的作用。     

木材硅石改性剂的制备工艺

为了降低木材硅化改性成本促其应用,直接将固态硅石粉高效液态活化,通过正交试验和极差分析优化制备了木材硅石改性剂,测试分析了浸渍改性杨木的性能。结果表明:①反应时间和原料n(SiO2)∶n(NaOH)对活化溶液的pH值、黏度和密度影响不显著,碱料种类和反应温度对活化溶液的黏度、密度、SiO2转化率、固体质量分数和生产成本影响显著,对溶液性能综合影响最大的是反应温度和碱料种类,其次是n(SiO2)∶n(NaOH)和反应时间;②pH值随反应时间、温度和n(SiO2)∶n(NaOH)增大而减小,密度、黏度、固体质量分数、SiO2转化率和模数随反应时间、温度和n(SiO2)∶n(NaOH)增大而增大,KOH活化效果更好但价格较高,综合平衡优化工艺为:反应温度200℃、碱料为NaOH、n(SiO2)∶n(NaOH)=1.715∶1、反应时间4 h;③硅石改性剂能充分渗入杨木,使其吸药量达252%,密度提高81%,抗弯强度提高69.6%,炭化温度减小89℃,残炭率提高41%,改性效果优于硅溶胶。     

毛竹销（钉）的高速旋转摩擦焊接性能研究

选取毛竹销钉替代木榫在1 500 r/min的情况下与榉木基材进行旋转摩擦焊接，对其抗拉强度和焊接机理进行研究。重点研究不同形状的预钻孔和不同榫径与孔径比值下的竹销钉焊接抗拉拔强度，并将其与木榫焊接和PVAc胶接的抗拉强度进行对比。结果表明:1）当采用恒定直径孔10/9、10/8、10/7、10/6 4种榫径/孔径比的焊接强度均高于PVAc胶接强度，但低于木荷榫和榉木榫的焊接强度，其中10/8的榫径/孔径比的焊接强度相对最高，达到了5.54 MPa；2）当采用渐变直径孔，竹销钉的焊接强度得到明显提高。其中10/8-6的榫径/渐变孔径比值取得了最高的焊接强度，达到6.42 MPa，比10/8比值的强度提高了15.6%，超过了木荷榫的焊接强度，但不及榉木榫的焊接强度；通过对竹销钉的焊接界面温度进行监测，发现焊接界面能在2 s内达到300℃以上的峰值高温，且维持了一定的高温时间（通常约2～3 s），随后随着竹销停止旋转摩擦，温度逐步下降；不同的榫径与孔径比值下，焊接界面的升温速率、峰值温度和高温持续的时间不同，它们是产生强度差异的主要原因；SEM观察结果显示，竹销旋转摩擦焊接界面由竹销或基材中的胞间层物质软化、熔化和流动并与作为增强材料的竹纤维包裹，形成了犹如“钢筋水泥土”结构般的致密、连续和坚固的焊接界面；FTIR分析结果表明，摩擦产生的高温会导致竹销中半纤维素发生一定程度的降解，纤维素的降级十分有限，木质素发生一定程度的缩合反应，木质素的含量相对提高。试验结果表明，将竹销钉代替木榫用于木材的旋转摩擦焊接是可行的。     

纳米CuO/硅溶胶制剂处理杨木性能的研究

【目的】探究不同后处理方式对纳米木材防腐剂浸渍材的耐腐性、顺纹抗压强度以及对浸渍材中铜离子抗流失性的影响,旨在为纳米防腐剂的应用提供依据。【方法】通过机械共混制备了一种纳米CuO/硅溶胶制剂,并结合电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)、扫描电镜(SEM),探究不同后处理方式(100℃蒸汽和-30℃冷冻)对浸渍材耐腐性、顺纹抗压强度、浸渍材制剂分布和铜离子抗流失性的影响。【结果】经过纳米CuO/硅溶胶制剂浸渍的杨木耐腐性显著提高,达到了Ⅰ级强耐腐标准,顺纹抗压强度较未处理材提高了24.42%。相比于浸渍试样,蒸汽后处理时间的延长使制剂更加均匀致密地分布在处理材中,而在冷冻后处理中呈颗粒状。经过蒸汽后处理90 min和冷冻后处理8 h的浸渍材质量损失率较普通浸渍材分别降低了18.30%和24.37%;在抗流失性方面,较短时间的蒸汽后处理可以提高浸渍材中铜离子的抗流失性,而经过不同时间冷冻后处理浸渍材中的铜离子抗流失性要优于普通浸渍材,铜离子流失量减少了8.72%～34.40%。在抗压强度方面,蒸汽后处理浸渍材顺纹抗压强度要高于普通浸渍试样,强度提高了0.64%～5.31%,而冷冻后...     

聚乙烯醇——碱木质素发泡材料的制备与性能

为改善发泡材料存在的力学性能较差、成本高的现状,同时增加碱木质素的利用率,制备高性能的发泡材料,以聚乙烯醇(PVA)和碱木质素为原料,甲醛为交联剂,采用无机发泡原理,制备了聚乙烯醇--碱木质素发泡材料(PLFM),并测定其相关性能。结果表明:相对于PVA用量,碱木质素质量分数为33%、甲醛4/5(mL/g)、硫酸6/5(mL/g),固化温度为120℃时制备的发泡材料拉伸强度最大为25.91MPa,比纯聚乙烯醇泡沫材料的4.32MPa有了显著提升。不同聚合度PVA制备发泡材料:PVA0588聚合度较低,无法形成泡体;PVA1788-PLFM和PVA2488-PLFM相比,PVA2488-PLFM具有更好的拉伸强度,而且表观密度及吸水倍率更小。FTIR显示碱木质素与PVA均发生交联,大多发生在苯环5位上,与PVA2488交联效果好。SEM显示PVA2488-PLFM具有更好的孔隙结构。热分析中,DSC显示PVA1788-PLFM中有填充剂存在的木质素,PVA2488-PLFM中没有,表明PVA2488-PLFM的生物相容性好;TG和DTG显示,PVA2488-PLFM热失重最剧烈时温度为379℃,高于PVA1788-PLFM的360℃,但800℃时失重率为95.94%高于PVA1788-PLFM的80.13%,说明PVA2488-PLFM耐热性好,且易热降解。综上,PVA2488-PLFM的性能更佳。