溫室用聚碳酸酯中空板輻射透過特性初步研究
聚碳酸酯板(Pc)在中國的發(fā)展始于2o世紀9O年代。初期,產(chǎn)品主要從歐美國家進口,價格較高,其應(yīng)用領(lǐng)域受到一定的限制。90年代末,隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,德國拜耳公司首先進入中國建廠生產(chǎn) j,隨后許多國內(nèi)外塑料板生產(chǎn)廠家紛紛加入到這一產(chǎn)品的生產(chǎn)制造行列中來,促使價格下降,并使其應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴展。由于其質(zhì)量輕、保溫性能好、抗沖擊、使用壽命長等優(yōu)點,作為溫室透光保溫覆蓋材料也得到了廣泛的應(yīng)用。
但與玻璃和塑料薄膜等傳統(tǒng)溫室用透光覆蓋材料相比,PC加纖15%板輻射透過性能卻有較大的差異,主要表現(xiàn)在可見光透光率低、紫外線難以透過、紅外線透過率不高。隨著大量聚碳酸酯板在溫室上的應(yīng)用,許多生產(chǎn)廠家為此專門研究開發(fā)農(nóng)用聚碳酸酯板,以適應(yīng)溫室的特殊要求。由于產(chǎn)品在溫室上應(yīng)用的時間相對較短,許多要求和參數(shù)評定還在探索之中。透光性能是溫室覆蓋材料一項*重要的參數(shù)。測定這一參數(shù)目前主要依賴的檢測方法有GB/T 2410[33和GB/T 2680 ],但由于PC加纖15%中空板是一種非均質(zhì)材料,直接采用上述標準檢測方法所測定的數(shù)據(jù)并不能很好的反映溫室用聚碳酸酯中空板輻射透過特性。為此,針對聚碳酸酯中空板的特點,在對原有檢測方法進行適當修改的基礎(chǔ)上
紫外線與可見光光譜透過特性
玻璃在315~380 12m范圍內(nèi)的紫外線區(qū)域有較大的透過率,而PC加纖15%板在這一區(qū)域基本不透過,這主要是聚碳酸酯中空板在生產(chǎn)過程中為了提高材料的抗老化能力而在其表面或母料中附加了阻隔紫外線的添加劑所致。此外,玻璃在可見光范圍內(nèi)的透光率較聚碳酸酯中空板高出近10 7/5,這在光照條件比較弱的地區(qū)是非常重要的。
這一測定結(jié)果給我們的啟示是在選擇聚碳酸酯中空板做溫室透光覆蓋材料時,一方面要考慮溫室建設(shè)地區(qū)的室外光照度,從總進光量的角度衡量進入室內(nèi)的光照度能否滿足植物生長發(fā)育的要求;另一方面要考慮室內(nèi)種植作物對紫外線的依賴程度,對種植如茄子等蔬菜和紫羅蘭等紫色花卉的溫室不宜選擇使用這種材料做透光覆蓋材料。此外,在室外光照度比較弱的地區(qū),選用聚碳酸酯中空板做透光覆蓋材料由于沒有紫外線進入,室內(nèi)育苗容易引起幼苗徒長,影響幼苗的商品質(zhì)量。北京地區(qū)冬季種植果菜,在PC板溫室中明顯暴露出光照度不足的問題,而且由于進光量少,溫室白天的升溫速度和室內(nèi)溫度也都較同類型玻璃溫室或塑料薄膜溫室低。
以GB/T2680為基礎(chǔ),針對聚碳酸酯中空板材質(zhì)不均勻的特點,提出取相鄰兩肋之間中心線左右2 mm的范圍為測試區(qū),并根據(jù)溫室對輻射光譜的要求,進一步對輻射透過率的計算公式進行了修正,提出了適合測定聚碳酸酯中空板輻射透過率的測定方法。采用該方法,以4 mm厚玻璃為參比,分別測定了8 mm 和10mm厚聚碳酸酯中空板的紫外、可見光和紅外線透過特性,結(jié)果表明:聚碳酸酯中空板對紫外線基本不透過,在可見光范圍內(nèi),平均透光率較玻璃低約10 ,在紅外線波段范圍內(nèi),PC加纖15%中空板具有兩個透過率高峰波段,總透過率雖比玻璃稍高,但較其他溫室透光覆蓋用有機塑料材料低2個數(shù)量級,具有較好的輻射保溫性能。
超I臨界甲醇降解聚碳酸酯的動力學(xué)
聚碳酸酯(PC)是一種性能優(yōu)良的高分子材主要應(yīng)用于信息存儲材料、電子、汽車、光學(xué)等行業(yè),回收利用廢棄PC材料,不僅保護環(huán)境,而且是循環(huán)經(jīng)濟中資源利用的重要內(nèi)容。
超臨界流體技術(shù)在分解廢棄塑料,尤其是聚酯類塑料方面具有獨特的優(yōu)勢,可不必借助催化劑將塑料快速分解為低聚物和單體,引起了國內(nèi)外學(xué)者的注意
聚合物降解是一個復(fù)雜的過程,包括高分子長鏈的隨機斷裂和鏈端的特定斷裂.整個降解過程是一個動態(tài)過程,可通過連續(xù)分布動力學(xué)進行研究.
聚合物出峰時間隨降解時間的延長而后移,且峰寬加大,峰高降低.聚合物中相對分子質(zhì)量較大的分子隨降解時間而減少,低相對分子質(zhì)量的分子相應(yīng)增多,并且在聚合物中的分布范圍增大.在相對分子質(zhì)量較低區(qū)域,低聚物的含量隨降解時間而顯著增加,27 rain后為溶劑出峰.原料PC 的數(shù)均相對分子質(zhì)量(Mn) 為27700,降解2.5 rain后,未降解PC的Mn為8500,降解10 rain和15 min后,Mn分別為2300和1600.未降解PC中不同相對分子質(zhì)量的質(zhì)量分率積分曲線,聚合物中達到某一累積質(zhì)量分率所對應(yīng)的*大分子的相對分子質(zhì)量隨降解時間而降低,即隨著降解的進行,聚合物中大相對分子質(zhì)量的分子減少,小相對分子質(zhì)量的分子增多.
PC在超臨界甲醇降解過程中,首先是高分子長鏈斷裂,其中包括隨機斷裂和特定斷裂,聚合物數(shù)均相對分子質(zhì)量在降解初期迅速下降,之后聚合物單體和低聚物的含量隨降解時間、溫度而增多,*終PC降解為單體DMC和BPA及其他小分子產(chǎn)物.連續(xù)分布動力學(xué)模型較好地反映了高分子聚合物的降解歷程,通過瞬態(tài)運算得到了PC隨機降解反應(yīng)活化能為75.72 kJ·mol_
PC加纖15%交換階段 當體系中水的濃度達一定程度后,便會有水降解反應(yīng)即酯交換反應(yīng)發(fā)生.在此過程中,PC的熱降解為二級反應(yīng),粘均分子量隨時間變化呈線性關(guān)系,且線性回歸系數(shù)大多在0.95以上(見后文).動力學(xué)研究為第2步的降解機理研究提供了有力的證明
自由基反應(yīng)階段隨著時間的增長和聚合度的減少,繼續(xù)反應(yīng)所需要水的濃度越來越大,而當PC與空氣的過氧化反應(yīng)所帶來的水分不能滿足酯交換反應(yīng)的需要時,酯交換反應(yīng)則不能繼續(xù)進行,此時PC只能進行自由基降解反應(yīng).由于在自由基降解反應(yīng)過程中,一旦在鏈的末端有可以使PC鏈進行降解的自由基生成,則在短時間內(nèi)該鏈完全降解為小分子,而整個PC的粘均分子量則無大的變化,直到聚合物完全降解為止
結(jié)論
整個PC熱降解過程可分為吸收氧氣、酯交換、自由基反應(yīng)三個階段.這三個階段是以PC熱降解產(chǎn)物粘均分子量隨時間的變化趨勢不同而區(qū)分的.不同的PC熱降解產(chǎn)物粘均分子量隨時間的變化趨勢說明在這三個階段中的降解機理互不相同.