功能导水涂层纤维的可控缓释水机制研究

将吸水性有机高分子PVA与超细蒙脱石颗粒混合成胶体,涂敷于天然植物纤维表面,制备出一种具有可控缓释水功能的导水涂层纤维.利用环境扫描电镜观察涂层纤维表面形貌,采用热重法分析涂层材料吸-脱附水特性,采用快速水分测定仪测量了膜材包装水后失水率和土壤湿度的关系,分析涂层纤维的动态水分运移机制.实验结果表明,蒙脱石颗粒充分分散在PVA胶体网络间隙,纤维水势高的一端PVA溶胀,蒙脱石颗粒发生断桥,水分运移依靠PVA吸-脱附作用;纤维水势低的一端PVA脱水,蒙脱石颗粒桥接形成传水通道.由此实现了由分子传水和层间传水能垒不一致导致的沿纤维纵向水势梯度变化而形成的水分运移的过程机制.     

对土壤湿度具有自调节功能的导水涂层纤维的研究

蓄水渗膜是一种用于荒漠化地区生态恢复、抗旱节水造林的新材料技术。本文对用于蓄水渗膜的导水纤维进行了研究。导水涂层纤维是由植物纤维及其表面制备的具有分子导水功能的涂层组成。采用Perkl Elmer Diamond SⅡ综合热分析仪、Cambridge Instrument STEREOSCAN360扫描电镜、XSP-9F型光学显微镜和显微图像分析仪、M30快速水分测定仪对设计的导水涂层纤维的涂层材料脱附水特征、可控缓释水特性做了分析研究;将导水涂层纤维复合薄膜包装水后进行了现场试验研究。结果表明,通过对导水涂层纤维的涂层材料成分和导水涂层纤维密度的调整,可实现蓄水渗膜的合理的渗水速度及对土壤湿度的自调节功能,保证了树苗的扎根存活率。     

粉煤灰涂层材料的控释水特性

提出了一种新型涂层导水纤维的制备方法.用粉煤灰和有机溶剂溶解的EVA混合做涂层材料,选用与膜材成分相同的聚乙烯纤维作为预涂层纤维基体.用比表面积分析仪表征粉煤灰的孔径分布,在环境扫描电子显微镜下观察纤维表面微观真实形貌,用快速水分测定仪测试纤维在不同温度下的连续失水情况.改变土壤的相对含水量,测定了优选配比涂层纤维的失水.结果表明:EVA含量最少的纤维涂层渗水效果最好,涂层纤维的保水功能是由于粉煤灰的多孔产生了毛细孔凝聚现象,该涂层导水纤维对温度以及土壤湿度都具有自调节功能.     

可调节土壤湿度的导水纤维功能薄膜的研究

通过聚乙烯醇和超细层状无机材料以不同比例混合对植物纤维做涂层化处理,借助显微照片分析了涂层与纤维及纤维与基体的复合;利用示差扫描量热法和热重法分析了涂层比例对纤维表面吸附水的影响;测量了膜材包装水后在失水率随温度和湿度的变化;通过应用蓄水渗膜包装水现场造林,统计了造林成活率.结果表明:导水纤维经涂层处理后可实现与环境友好高分子基材的浸润结合;通过调整导水纤维涂层中的聚乙烯醇与片层无机物混合比例,可实现不同的渗水速度;蓄水渗膜材料能够根据土壤的温度和湿度变化调节渗水速度,从而可以根据需要调整土壤含水量;应用蓄水渗膜材料造林的树苗成活率比对照林高出20%～50%,生长量也有明显优势.     

蒙脱土/聚丙烯酰胺复合涂层导水纤维的制备及性能

用钠基蒙脱土/聚丙烯酰胺及有机蒙脱土/聚丙烯酰胺两种复合涂层材料,对天然纤维进行涂层化处理,制备了两种蒙脱土/聚丙烯酰胺复合涂层导水纤维.用快速水分测定法研究了导水纤维在不同温度和土壤湿度时的动态导水规律.利用扫描电镜观察了涂层纤维的表面形貌及涂层材料在不同水势下的微观形貌.采用X射线衍射仪及比表面积与孔径分布测定仪对普通蒙脱土与有机蒙脱土的物理结构进行表征.实验表明涂层导水纤维具有基于土壤温度及湿度的自调节机制,以便保证植物生长的合理土壤湿度.对蒙脱土进行有机化处理后,其层间距及孔径增大,有利于水分的传导.     

动态自调节导水复合涂层的过程行为及应用

制备了一种用于荒漠化治理中节水造林的动态导水复合材料.该材料是由不同比例的高吸水性树脂与蒙脱土复合于纤维支撑体表面构成涂层.用SEM分析了涂层材料的显微结构,用热分析研究了材料的吸脱附水特性,用快速水分仪测定了不同土壤湿度条件下材料的导水参数.结果表明:蒙脱土颗粒能够拆解并分散于高吸水树脂的枝状体结构中;通过树脂对蒙脱土的支配作用所产生的蒙脱土颗粒的空间连续性来确定其导水速率,该速率随土壤湿度的降低而增加;使用该材料后云杉树苗成活率得以大幅度提高;涂层材料对土壤湿度的自调节作用为植物生长提供了合理的水分条件.     

不同粘土与聚丙烯酰胺复合导水涂层的自调节导水性能及机理

用聚丙烯酰胺(PAM)分别与普通粘土、高岭土、蒙脱土(MMT)复合制备导水涂层材料,然后涂覆在纤维表面制备导水涂层纤维。利用水分快速测定仪、热分析仪、扫描电镜分析比较其导水效果并研究其导水机理。结果表明,蒙脱土-PAM复合涂层导水效果最好,蒙脱土颗粒粘附在PAM网络结构中,通过PAM的溶胀和脱水,使蒙脱土发生断桥和桥接,从而根据土壤湿度自动调节导水速率。现场植树试验表明其能明显提高苗木成活率。     

原生粉煤灰涂层导水纤维的制备及其渗水特性试验研究

利用粉煤灰和有机溶剂溶解的EVA混合在聚乙烯纤维基体上涂层,制备新型涂层导水纤维.试验采用比表面积分析仪、环境扫描电子显微镜、快速水分测定仪分别对纤维涂层形貌以及渗水特性进行表征.试验结果表明:在筛选后的比例中,EVA 含量最少的纤维涂层渗水效果最好;该涂层导水纤维对温度以及土壤湿度都具有自调节功能.     

层状黏土材料对导水纤维涂层脱附水性能的影响

涂层导水纤维是导水纤维复合薄膜材料的实现水分子可控缓释的关键,涂层材料中的添加剂选用层状黏土.本工作通过比较不同涂层导水纤维的渗水规律,研究了普通黏土、高岭土、膨润土三种黏土添加剂对导水纤维涂层脱附水性能的影响.实验采用Perkin Elmer Diamond SⅡ综合热分析仪、Cambridge Instrucment STEREOSCAN360扫描电镜、M30快速水分测定仪等检测设备,研究了不同涂层导水纤维的结构和持水能力以及涂层导水纤维的吸附和脱附水分子的规律.实验结果表明这三种黏土都能实现涂层导水纤维对水分子的可控缓释性,其中添加剂T(普通黏土)处理的涂层导水纤维在实现分子传水可控性上要优于其他两者.     

蓄水渗膜导水纤维的研制

选取植物纤维、动物纤维和化学纤维分别与环境友好性高分子复合成膜进行包装水渗水试验,初步选取了植物纤维作为蓄水渗膜导水纤维材料.为了提高植物纤维的导水性能,制膜前对其进行预处理,在常温、50、100℃温度下分别用不同浓度的自制预处理剂浸泡处理后,观察纤维的微观形貌和测量纤维的拉伸性能,发现在常温下预处理剂的浓度为14%时纤维的亲水性及拉伸性提高,微观形貌好,常温下使用14%的预处理剂浸渍30min后制备的纤维可作为蓄水渗膜的导水纤维.