摘要
聚乙烯（PE）棚膜表面自由能较低，水汽容易在内表面凝结成雾滴。雾滴会严重降低农膜的透光性，影响农作物的光合作用，使得产量和质量下降。消除棚膜雾气的主要方法是为其制备亲水涂层，当前使用有机无机杂化材料制备防雾涂层已经成为热点。研究人员对杂化材料的亲水性、涂层结构、防雾滴性能、耐磨性进行了探索，然而从棚膜的实际应用要求来看，亲水涂层的自修复性能和在干湿循环条件下的防雾能力非常重要。在此背景下，本论文在PE棚膜表面制备了有机无机杂化涂层。对其化学成分、表面形貌以及润湿性等进行分析，深入探索了其防雾性能、透光性、耐磨性、自修复性能以及干湿循环能力。主要研究内容如下： （1）采用聚乙烯醇（PVA）和纳米铝溶胶，以共混法制备了PVA/Al2O3防雾涂覆液，使用粘涂的方法涂覆在PE薄膜表面，利用FTIR、XPS、SEM、EDS、AFM等手段进行表征。结果表明：Al2O3在PVA中分散得十分均匀，且两者之间形成了C-O-Al键，增强了涂层的耐水性和使用寿命。涂层的接触角为21.1°，在60℃热雾环境下防雾寿命超过60d。涂有PVA/Al2O3涂层的薄膜在500nm波长处的透光率比空白PE膜增加了3.5%。使用HB铅笔在涂层表面制造划痕，将其放在60℃热雾环境下，10h后划痕完全修复。 （2）采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和纳米铝溶胶，以共混法制备了PVP/Al2O3防雾涂覆液，使用粘涂法涂覆在PE薄膜表面，利用FTIR、SEM、EDS、AFM、接触角测试对涂层进行表征。结果表明：Al2O3在PVP中分散得十分均匀。在波长小于380nm的区域中，含有PVP的薄膜透光率较差，当波长超过380nm进入可见光波长范围时，含有PVP的薄膜透光率已经超过了空白PE膜。在500nm波长处涂有PVP/Al2O3涂层的薄膜透光率比空白PE膜增加了1%。涂层的接触角为36.1°，在60℃下热雾条件下防雾寿命在30d以上。 （3）采用海藻酸钠（SA）和纳米硅溶胶，以共混法制备了SA/SiO2防雾涂覆液。添加少量氮丙啶交联剂，使得SA发生部分交联，最后用粘涂法涂覆在PE薄膜表面，利用FTIR、XPS、SEM、EDS、AFM等手段对涂层进行表征。结果表明：SiO2在涂层表面形成均匀的球状突起，增加了涂层的粗糙度。且SiO2浓度越高，涂层润湿性越好。SA和纳米SiO2比例为4:3时防雾效果最佳，在60℃热雾下有效防雾时间可以达到144h以上。对涂层分别进行20次干湿循环和摩擦实验，涂层依然拥有较好的防雾能力。XPS测试结果表明SA是使涂层在干湿循环条件下具备防雾能力的主要成分，SiO2是使涂层拥有良好耐磨性的主要成分。
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