棚膜双表面层状组装聚合物-无机纳米微粒复合物薄膜抵御中波紫外线及防雾的研究

Shed plastic film is a kind of important agricultural macromolecule material.It is important for agricultural production to endue shed plastic film with the ability of resistance UV-B and anti-fog.The aim of this item include the following: Synthesize polymer- inorganic nanoparticle compound with great ability in resistance of UV-B and high transmissivity of visible light. Deposit polymer microgels on hydrophobic surface of shed plastic film by layer-by-layer(LbL) assembly technique for hydrophiling of shed plastic film. Fabricate polymer- inorganic nanoparticle compound multilayer film on double surface on hydrophilic shed plastic film through interbedded coordination bond by LbL assembly technique. Devise experimentation to validate presence of coordination bond. ?f is defined as district average transmissivity for evaluation of light transmission ability of material.Detailedly study elastic modulus，antacid, weatherproof, anti-fogging capacity of polymer-inorganic nanoparticle compound multilayer film. The item apply the LbL assembly technique to surface modification and functionalization of agricultural material from a new perspective. The shed plastic film covered with a polymer-inorganic nanoparticle compound multilayer films are expected to be widely useful as agricultural macromolecule functional materials and will promote development of LbL assembly technique in agricultural field.

棚膜是一种重要的农用高分子材料，赋予其抵御中波紫外线和防雾的功能对农业生产意义重大。本项目致力于制备吸收中波紫外线的聚合物-无机纳米微粒复合物，并以此为成膜单元，在塑料棚膜双表面层状组装表面超亲水的多层薄膜，获得能够同时拥有抵御中波紫外线和防雾功能的复合棚膜。制备过程中：通过用微凝胶修饰疏水的棚膜表面，实现复合物多层薄膜在棚膜表面的构筑；利用聚合物链在膜中流动的原理加速形成膜层间配位键，提高多层薄膜的稳定性，设计实验验证层间配位键的存在。定义区域平均透过率Tf，作为评价薄膜透光能力的标准。研究复合棚膜的弹性模量、抗雨水冲击、抗酸、防雾的能力。本项目从一个全新的角度将层状组装技术用于农用材料的表面改性及功能化，所设计的功能复合棚膜有望成为一种新型的农用高分子膜材料，将对农业的发展起到推进作用。

棚膜是一种重要的农用高分子材料，赋予其抵御“农业光学灾害”的功能对农业生产意义重大。本项目旨在利用层层自组装技术在棚膜双表面构筑含有UV-B吸收剂——纳米TiO2的超亲水聚电解质多层复合薄膜，用于抵御“农业光学灾害”。项目研究主要分为三个阶段：①利用水热法制备了水溶性TiO2纳米微粒，反应时间12 h；在棚膜双表面制备了PEI/TiO2复合膜，单层沉积时间为20 min；复合膜在UV-B及Vis区域的平均透过率分别为Tf(UV-B)=18.8%、Tf(Vis)=83.3%；由于复合膜层间存在大量配位键、具有非常高的稳定性，可以耐受暴雨、6级大风和弱酸性雨水等恶劣自然环境。②以羧甲基纤维素钠(CMC)作为稳定剂制备了水溶性P25@CMC微纳团簇，反应时间1 h，有效提高了TiO2微粒的稳定性和生产效率；设计并组建了“智能薄膜制备系统”，实现了层层自组装多层薄膜的自动化制备，为复合棚膜工业化生产提供了保障；复合膜单层沉积时间为20 min、T(290 nm)=8.7%，经紫外光改性后θ≈0°，可以防雾；复合膜在水蒸气处理后可以有效透过Vis、T(600 nm)由33.7%增至68.6%，这个过程是可逆的；复合膜由于存在大量配位键而非常稳定，可以耐受恶劣的自然环境。③利用微波水热法制备了小尺寸、水溶性CMC-TiO2纳米微粒，反应时间20 min，进一步提高了TiO2纳米微粒的生产效率；利用“智能薄膜制备系统”在棚膜双表面自动化制备了PEI/CMC-TiO2复合膜，沉积时间由20 min缩短至10 s，大幅提升了复合膜的生产效率；复合膜T(290 nm)=0.6%，经紫外光改性后θ≈2.74°，可以防雾，且复合膜对有益于植物生长的橙红色光有减反射作用，T(600 nm)=80.2%，经水蒸气处理后增至90.5%(实验用石英片透过率92-93%)；表面沉积的复合膜对厚度120 μm的聚丙烯(PP)棚膜的力学性质没有影响，且使其弹性模量增加2.7%、抗拉强度增加19.5%、断裂伸长率增加1.0%；复合膜中含有大量配位键，可以耐受恶劣的自然环境。本项目从一个全新的角度、将层层自组装技术用于农用材料的表面改性及功能化，所设计的功能复合棚膜有望成为一种新型的农用高分子膜材料，将对农业的发展起到推进作用。