PVFM負(fù)壓滲水材料的制備與性能分析.pdf

1、負(fù)壓灌溉是一種根據(jù)作物對水分的需要適時灌水的節(jié)水灌溉方式。負(fù)壓灌溉系統(tǒng)中通常有儲水水源、控壓閥、負(fù)壓連接管、灌水器四個部分組成，其中灌水器處于水土界面，是直接與土壤和作物根系接觸的部分，對整套裝置的高效運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。前人對于負(fù)壓灌溉的研究較少，對于負(fù)壓灌水器的探索方面也步履緩慢，其研究領(lǐng)域主要集中在無機(jī)陶土陶瓷類材料，但是他們易碎、韌性差、價格較高，不適合大面積推廣。
　　查閱文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，高分子材料中有一類微孔發(fā)泡材料

2、，按照孔隙是否連通分為開孔型和閉孔型，而我們需要的負(fù)壓滲水器材料應(yīng)當(dāng)是微米級別的、開孔的微孔結(jié)構(gòu)。若孔徑太小，滲水速率會降低，孔徑過大毛管吸力作用小，無法達(dá)到較高的發(fā)泡點(diǎn)值。經(jīng)過篩選發(fā)現(xiàn)一種親水性高的微孔泡沫塑料——聚乙烯醇縮甲醛泡沫塑料(PVFM)，它是由聚乙烯醇(PVA)與甲醛縮醛化而成，其柔韌性高、有可調(diào)的微孔結(jié)構(gòu)、較好的滲透水性能。本試驗在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步將PVFM進(jìn)行改良，對自行設(shè)計制備出的PVFM進(jìn)行孔徑分布、發(fā)泡點(diǎn)、拉伸強(qiáng)度

3、、硬度、在土壤中累積入滲量、滲水速率、濕潤峰運(yùn)移等指標(biāo)的測試，以研究不同配比、反應(yīng)條件、助劑、規(guī)格對所制PVFM負(fù)壓滲水性能的影響，闡明其制備成負(fù)壓滲水材料的可行性。經(jīng)過研究分析，本文得到以下主要結(jié)論:
　　(1)原料配比對PVFM的性能有影響。當(dāng)水比例為8.75時表觀密度最小、吸水倍率最大。9種不同配比的PVFM樣品發(fā)泡點(diǎn)值在26.7～73.3kPa之間變化，且在水比例7.50或者甲醛比例0.75時會達(dá)到較高水平。在-5kPa與

4、-10kPa下，水比例≥7.50的PVFM樣品，滲水速率相對較快。PVA∶水∶甲醛為1∶7.50∶0.75的5號PVFM樣品的平均孔徑小，發(fā)泡點(diǎn)值為65.3kPa，飽和導(dǎo)水率可達(dá)7.45×10-4cm·s-1，理論上可以作為高性能負(fù)壓滲水材料在負(fù)壓灌溉中使用。
　　(2)反應(yīng)條件對PVFM的性能有影響。反應(yīng)溫度55℃、反應(yīng)時間≥10h時，表觀密度、吸水倍率、孔隙率均有較高表現(xiàn)，并且三者分別在攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速2000r·min-1、150

5、0r·min-1、1000r·min-1時達(dá)到最高;反應(yīng)溫度55℃時，或者反應(yīng)時間≥10h，或攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速≤1500 r·min-1，發(fā)泡點(diǎn)值及對土壤的供水速率較高;綜合對比分析，反應(yīng)溫度55℃、反應(yīng)時間10h、攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為1500 r·min-1的樣品，發(fā)泡點(diǎn)與負(fù)壓下的累積入滲量同時達(dá)到較高水平，物理性能也較好，因此確定為制備負(fù)壓滲水材料的最佳反應(yīng)條件。
　　(3)不同助劑的加入對PVFM各性能有不同程度的影響。助劑的加入使吸水倍

6、率下降，使發(fā)泡點(diǎn)、表觀密度、孔隙率升高，使PVFM的機(jī)械性能、累積入滲量有不同程度的升高或降低。綜合看來，硅油與高嶺土混合加入使表觀密度和孔隙率有較大提高，對于硬度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率也有增強(qiáng)，尤其對發(fā)泡點(diǎn)值提升最明顯，對入滲量的增強(qiáng)上則表現(xiàn)一般，總體表現(xiàn)優(yōu)于其他助劑。
　　(4)滲水器規(guī)格對PVFM滲水器的負(fù)壓滲水性能有影響。空心PVFM滲水器的負(fù)壓滲水性能優(yōu)于實(shí)心，實(shí)心PVFM滲水器的累積入滲量與其長度負(fù)相關(guān)。15×3cm空