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随着环境污染和世界能源短缺问题的日益突出,可再生资源--生物质资源的研发受到广泛的关注。碱木质素是制浆造纸工业的主要副产品,因缺乏应用途径而只能被燃烧或废弃,因此需通过适当的化学和物理方法,发现新的利用途径,提高木质素的利用价值。木质素的有效利用,不仅可减少环境污染,还可缓解资源危机,维持可持续发展。本文以碱木质素和聚乙烯醇为原料制备了碱木质素／聚乙烯醇交联薄膜及聚电解质交联薄膜材料,阐明了薄膜的结构与性能,研究了薄膜在缓释方面的利用,分析了薄膜的降解性能。碱木质素-聚乙烯醇交联薄膜及其聚电解质交联薄膜可作为一种新型的绿色环保包装材料,用于种子的包装等,本研究为薄膜在农业中的应用提供了理论依据。论文的主要研究内容和结论如下：(1)以戊二醛为交联剂,AL/PVA交联薄膜的制备条件为AL和PVA的质量比为2：10,戊二醛占干物质量的1.67%,交联薄膜的断裂伸长率和拉伸强度分别为283%和36MPa, PVA薄膜的断裂伸长率和拉伸强度分别为254%和30MPa,碱木质素的加入提高了薄膜的力学性能。PVA薄膜在可见光区透过率很高,紫外光吸光度很低。AL/PVA交联薄膜的可见光透过率大大降低,紫外光吸光度很大。薄膜紫外光吸光度变化主要受木质素的影响。AL/PVA交联薄膜的表面较光滑。AL/PVA交联薄膜的XRD衍射峰强度小于PVA薄膜,热稳定性高于PVA薄膜。AL和PVA之间有醚键官能团生成。(2)以甲醛为交联剂,AL/PVA交联薄膜的制备条件为AL和PVA的质量比为2：8,甲醛加入量为8.8%,交联时间为40min,反应温度为90℃,pH值为9。AL/PVA交联薄膜的断裂伸长率和拉伸强度分别为236%和46MPa, PVA薄膜的断裂伸长率和拉伸强度分别为205%和52MPa。与PVA薄膜相比,碱木质素对薄膜的透光性影响很大,AL/PVA交联薄膜在紫外光区对紫外线全吸收,在可见光区薄膜透过率降低；随着甲醛量的增加,薄膜可见光区的透光率逐渐增大。碱木质素加入后薄膜二氧化碳和氧气的透气性都减小；经甲醛交联后,薄膜的氧气和二氧化碳的透过量都增大；pH值增大时,AL/PVA交联薄膜对二氧化碳和氧气的透过量先增大后减小。AL/PVA交联薄膜的表面光滑,亲水性降低。AL/PVA交联薄膜的衍射峰强度小于PVA薄膜衍射峰强度。与PVA薄膜相比,AL/PVA交联薄膜的储能模量、损耗因子和玻璃化转变温度都降低。AL和PVA之间有醚键官能团生成。无论是戊二醛交联还是与甲醛交联,AL/PVA交联薄膜的力学性能都优于PVA薄膜。与戊二醛交联薄膜相比,AL在甲醛交联薄膜中的含量更大,可达20%。(3)静电自组装膜：三甲基木质素季铵盐(TLQA)含氮量为3.56%,羧甲基化聚乙烯醇(CMPVA)中的羧基含量为0.62mmol/g。TLQA溶液浓度和电导率成多项式关系,相关系数R2为0.9953,CMPVA溶液浓度和电导率成正比例关系,相关系数R2为0.9819。当TLQA电导率小于2.0mS*cm-1时,组装过程呈线性,CMPVA电导率小于等于2.5mS*cm-1时,组装过程呈线性。在组装薄膜(TLQA/CMPVA)n红外谱图中,1587.1cm-1处的CMPVA的羰基吸收峰和1477.2cm-’处的TLQA中季胺离子的特征振动峰仍然存在,说明TLQA和CMPVA组装成功。组装薄膜(TLQA/CMPVA)n吸光度成线性均匀增加,线性拟合方程为y=0.0267x+0.07453,相关系数R2为0.9735。组装TLQA后表面较光滑,组装CMPVA后表面较粗糙。随着组装层数的增加,薄膜表面的粗糙度增大。组装薄膜在水溶液中稳定。(4)聚电解质交联薄膜：TLQA/CMPVA交联薄膜的制备条件为聚电解质交联薄膜的固含量为10%,其中PVA占总固含量的30%,TLQA和CMPVA(质量比为3：7)占总固含量的70%,甲醛加入量为3.88%,pH值为9。聚电解质交联薄膜的断裂伸长率和拉伸强度分别为222.13%和6.80MPa。在紫外光区,聚电解质交联薄膜的吸光度达到最大值10。在可见光区,聚电解质交联薄膜对光的透过率不到10%。经甲醛交联后,TLQA/CMPVA交联薄膜的透光率提高,氧气和二氧化碳的透气性降低。聚电解质交联薄膜中CMPVA的羧酸阴离子和TLQA中的季铵阳离子之间是静电力作用,薄膜分子结构中有醚键形成；聚电解质交联薄膜的平面较光滑,断面不平整。甲醛交联后,聚电解质交联薄膜的热稳定性、湿润性和耐水性均大于聚电解质共混薄膜。与PVA相比,CMPVA结晶结构消失,CMPVA的热稳定性大于PVA和TLQA。与AL/PVA交联薄膜相比,聚电解质交联薄膜的热稳定、表面亲水性增大,力学性能、透气性能、透过率降低,其中断裂伸长率降低12.20%,拉伸强度降低86.02%。(5)农药缓释薄膜：TLQA/CMPVA交联农药薄膜的热稳定性大于AL/PVA交联农药薄膜。阿维菌素多以颗粒形式存在于AL/PVA交联薄膜中。TLQA/CMPVA/阿维菌素交联薄膜中载体TLQA和CMPVA中的羟基反应,形成醚键。46h内,TLQA/CMPVA/阿维菌素交联薄膜中阿维菌素的累积缓释率小于AL/PVA/阿维菌素交联薄膜对阿维菌素的累积缓释率。TLQA/CMPVA/阿维菌素交联薄膜中阿维菌素的释放是通过扩散机制从载体中释放出来。AL/PVA/阿维菌素交联薄膜中阿维菌素的释放是扩散和溶蚀综合作用。TLQA/CMPVA7恶霉灵交联薄膜和AL/PVA/恶霉灵交联薄膜对恶霉灵的累积释放率都很高,缓释速率较快,33h内恶霉灵几乎全部溶出。TLQA/CMPVA/恶霉灵交联薄膜对恶霉灵的缓释可能是载体先溶解后溶胀,而AL/PVA/恶霉灵交联薄膜可能是载体先溶胀后溶解。(6)金属缓释薄膜：金属Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)与C=O双键和OH中的氧元素已配位,形成了配合物。AL/PVA/FeCu交联薄膜和TLQA/CMPVA/FeCu交联薄膜的接触角分别为90.0°和23.67°。TLQA/CMPVA/FeCu交联薄膜对Cu的累积缓释率大于AL/PVA/FeCu交联薄膜。TLQA/CMPVA/FeCu交联薄膜对Fe的前期缓释大于AL/PVA/FeCu交联薄膜,后期缓释小于AL/PVA/FeCu交联薄膜。AL/PVA/FeCu交联薄膜对Fe和Cu的缓释都是先溶胀扩散后溶蚀扩散,TLQA/CMPVA/FeCu交联薄膜对Fe和Cu的缓释都是先溶解扩散后溶胀扩散最后溶蚀扩散。(7)经过紫外老化和热空气老化,PVA薄膜、AL/PVA交联薄膜和TLQA/CMPVA交联薄膜都发生降解。其中TLQA/CMPVA交联薄膜的质量保留率变化最大,其次为PVA薄膜和AL/PVA交联薄膜。PVA薄膜经过紫外老化后表面有小点凸起、粗糙,热空气老化表面形貌基本不变。AL/PVA薄膜经过紫外老化后出现磨砂表面,很粗糙,经过氧化老化后表面出现圆圈,较粗糙。TLQA/CMPVA交联薄膜经过紫外老化后表面有片状和小孔出现,粗糙不平整。红外分析说明,薄膜的降解主要是-OH羟基吸收峰强度减小,1730cm-1处的C=O吸收峰消失,CH2吸收峰强度降低。这主要是木质素的降解和PVA的老化引起的。