【摘 要】
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土壤保湿材料不仅应用于农业园艺在其中起到节水、降低成本的作用,而且也是解决土地荒漠化的有效手段。土壤保湿材料可以对荒漠进行改造,提高土壤的整体吸湿性能以及改善土壤。作为具有三维网状结构的亲水纤维膜是一种理想的土壤保湿材料,其高孔隙率、高比表面积等优点可以提高对水分的吸收与储存,并且亲水纤维膜具有的毛细作用可以使得水分在纤维中沿着不同方向进行输送。本文通过对聚乳酸（PLA）进行亲水改性及不同的后处理
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土壤保湿材料不仅应用于农业园艺在其中起到节水、降低成本的作用,而且也是解决土地荒漠化的有效手段。土壤保湿材料可以对荒漠进行改造,提高土壤的整体吸湿性能以及改善土壤。作为具有三维网状结构的亲水纤维膜是一种理想的土壤保湿材料,其高孔隙率、高比表面积等优点可以提高对水分的吸收与储存,并且亲水纤维膜具有的毛细作用可以使得水分在纤维中沿着不同方向进行输送。本文通过对聚乳酸（PLA）进行亲水改性及不同的后处理方式来提高纤维膜的亲水性能,制备聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）/聚乙二醇（PEG）的共混纤维膜对亲水纤维膜支撑与保护,最后提出应用亲水纤维膜及微分灌溉的方法,对土壤进行保湿、减少土壤水分的无效蒸发。本文主要内容如下:（1）通过熔体微分静电纺丝技术制备PLA/PEG纤维,确定PEG的最佳配比为10%,此时PLA/PEG纤维直径为1.89μm,直径分布标准差为0.70;向该体系中加入十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为亲水剂,并对辊子接收和极板接收两种接收形式进行电场模拟分析,最终确定使用极板接收,并对接收装置进行往复设计;得到的SDBS的最佳配比为1.5%,此时纤维直径为3.38μm,直径分布标准差为0.66。经过实验以及计算,纤维膜亲水性能参数为:吸水倍率为19.37,输水速率为6g/min,芯吸高度为10.23cm,水接触角为19.56°。（2）为进一步提高纤维膜的亲水性能,对制得的纤维膜进行不同方式的后处理,后处理方式包括挤压改变纤维膜孔隙率、改变接收极板的往复速度以及纤维膜复合。结果表明经过不同的后处理纤维膜亲水性能变化最明显的为芯吸高度。在挤压改变纤维膜孔隙率的后处理方式中,芯吸高度达到14.4cm;在纤维膜复合中,芯吸高度达到29.5cm。（3）由于PLA的亲水纤维膜为纤维无规则堆积在极板上,因此力学性能差,并且当纤维膜与水接触后,其纤维表面上的SDBS会部分溶于水中,造成随机位置上纤维直径减小或者断裂,因此力学性能更差。所以在后期的应用中,由于PBAT可降解且有弹性韧性,提出制备韧性较高的PBAT/PEG纤维膜对亲水纤维膜进行支撑与保护。首先在前期实验初探中确定PBAT可在纺丝电压范围35-45k V纺丝温度范围240-280℃进行纺丝,随后探究纺丝工艺参数对纤维直径和力学性能影响。研究表面:相同的纺丝电压下随着纺丝温度的升高,纤维直径减小且分布更均匀,当纺丝电压为35k V纺丝温度为260℃时,纤维平均直径为4.06μm,直径分布标准差为1.08;相同的纺丝温度下随着纺丝电压的增大,纤维直径减小且分布更均匀,当纺丝温度为260℃纺丝电压为45k V时,纤维平均直径为4.31μm,直径分布标准差为0.76。随后为了提高纤维膜对水的拦截作用需要减小纤维膜孔径,将PBAT与PEG进行共混纺丝来减小纤维直径从而减小纤维膜孔径,最终确定所添加的PEG含量为5%,此时平均纤维直径为3.75μm。（4）提出亲水纤维膜的应用,基于纤维膜自下而上的节水灌溉系统,并在节水灌溉中进行了实验初探,证明亲水纤维膜在土壤中可以减少土壤水分的蒸发,以期望亲水纤维膜在土壤中可以对水分运输与存储。综上,本文对PLA进行亲水改性,并通过优化工艺提升了纤维膜的亲水性能,并采用PBAT/PEG共混纺丝制备基底对PLA的亲水纤维膜进行支撑与保护。将纤维膜用于节水灌溉,为减少土壤水分的蒸发量提供了一种新的方法。本文研究内容是熔体微分静电纺丝在亲水纤维领域的应用,为亲水纤维膜的制备、提高亲水性能以及应用方向提供了思路。
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