DRP溫室透光覆蓋材料性能表征研究

王宇欣 李丹春 黃 斌 謝 鑫 馮榮輝

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院， 北京 100083； 2.沭陽(yáng)正中新材料有限公司， 宿遷 223800)

0 引言

截止2017年，世界設(shè)施園藝達(dá)460萬(wàn)hm2，其中我國(guó)設(shè)施園藝面積達(dá)370萬(wàn)hm2，占世界設(shè)施園藝總面積的80%，我國(guó)已經(jīng)成為世界上設(shè)施園藝栽培面積最大的國(guó)家[1]。目前，我國(guó)溫室行業(yè)應(yīng)用廣泛的農(nóng)用棚膜主要有聚烯烴(PO)薄膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜和聚酯(PET)薄膜等。

透光覆蓋材料是溫室的重要組成部分，選擇透光保溫性能良好的棚膜有助于改善溫室環(huán)境、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。文獻(xiàn)[3-4]在冬季對(duì)結(jié)構(gòu)相同的PO膜與PE膜日光溫室內(nèi)的溫光環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，表明PO膜覆蓋的溫室具有升溫快、保溫好、溫度高的特點(diǎn)，PO膜溫室中的草莓產(chǎn)量和品質(zhì)優(yōu)于對(duì)照PE膜溫室。李勝戰(zhàn)等[5]對(duì)日產(chǎn)明凈華涂層膜、國(guó)產(chǎn)國(guó)盾型PE膜和國(guó)產(chǎn)華盾型PE膜3種薄膜的光學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示，日產(chǎn)明凈華涂層膜比國(guó)盾型棚膜和華盾型棚膜的紅外輻射阻隔性能好，幾乎可完全阻隔紫外有害輻射，在光合有效輻射PAR波段，明凈華涂層膜PAR透射率達(dá)到90%。EVA型樹脂具有較好的保溫透光性能，王楠等[6]對(duì)多種厚度的PE和EVA透光覆蓋材料在300～2 500 nm波長(zhǎng)范圍的分光透過(guò)率進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)不同厚度的EVA膜透過(guò)率相近，且均高于PE膜。李永勃等[7]將EVA型樹脂加入PO膜中，研制出EVA型高保溫復(fù)合膜，研究發(fā)現(xiàn)，由于EVA的存在，其保溫性能、透光性能都比普通PO膜有所提高。李衍素等[8]在探究PO膜和EVA膜在設(shè)施黃瓜生產(chǎn)中的應(yīng)用效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，EVA膜溫室光照強(qiáng)度、溫度及產(chǎn)量都低于PO膜溫室。蔣學(xué)勤等[9]對(duì)新研發(fā)的納米轉(zhuǎn)光膜與PO膜進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)PO膜溫室不僅氣溫和光照強(qiáng)度比納米轉(zhuǎn)光膜略低，并且番茄果實(shí)產(chǎn)量也比納米轉(zhuǎn)光膜溫室低12.34%。王宇欣等[10]對(duì)PET膜的各項(xiàng)性能分析表明，PET膜具有良好的物理性能、化學(xué)性能和耐久性能等，可以大幅度提高溫室保溫能力和透光能力，但是PET薄膜存在缺口易撕裂、影響正常使用的缺點(diǎn)。FADEL等[11]在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試了聚碳酸酯板、玻璃纖維板和有機(jī)玻璃的隔熱和透射率，結(jié)果表明，聚碳酸酯在隔熱和光透射率方面與有機(jī)玻璃相當(dāng)，比玻璃纖維更好，但是存在生產(chǎn)工序復(fù)雜，成本較高的缺點(diǎn)。此外，劉建等[12]研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)紫外線照射容易導(dǎo)致薄膜老化、機(jī)械性能下降，影響正常使用，卡簧卡槽的夾持也會(huì)加速薄膜老化。KAVGA等[13]對(duì)以二氧化鈦與低密度聚乙烯為主要成分的溫室覆蓋材料進(jìn)行了環(huán)境性能和力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果顯示，此種材料對(duì)亞熱帶條件下溫室的隔熱性能有所改善，與對(duì)照材料相比，其彈性模量和硬度分別增加了80%和32.9%。XIE等[14]為了解決炎熱地區(qū)日光溫室內(nèi)夏季溫度過(guò)高的問(wèn)題，研發(fā)了一種由氧化銦錫和金屬材料組成的太陽(yáng)能覆蓋材料，這種材料可見(jiàn)光的透過(guò)率大于95%，而近紅外反射率在90%以上，可以有效解決夏季高溫地區(qū)日光溫室存在的問(wèn)題。

目前，我國(guó)農(nóng)膜的生產(chǎn)和使用量極大，廢舊農(nóng)膜對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成的影響也日益突出[15]。雖然很多農(nóng)膜可回收再利用，但仍存在薄膜回收降解成本高、降解再生品性能遠(yuǎn)低于原材料等問(wèn)題。本文以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯為母料，研發(fā)可循環(huán)再生的聚酯(Degradable recyclable polyester,DRP)農(nóng)用薄膜，簡(jiǎn)稱DRP薄膜。對(duì)該DRP薄膜的透射性、保溫性、抗拉性能、抗撕裂性能、熱穩(wěn)定性以及耐老化等性能的表征進(jìn)行研究，以解決目前我國(guó)設(shè)施園藝對(duì)優(yōu)質(zhì)溫室棚膜的需求。

1 DRP薄膜生產(chǎn)工藝

采用五釜工藝生產(chǎn)母料聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，簡(jiǎn)稱聚酯。聚酯中添加特有的有機(jī)合成添加劑，以改善薄膜的透光、保溫、抗老化以及延展性等性能。然后，對(duì)其進(jìn)行預(yù)結(jié)晶和干燥，干燥工藝采用熱風(fēng)法，降低聚酯切片中所含有的水分。采用急冷輥、驟冷的方式對(duì)其進(jìn)行熔融擠出鑄片，以抑制結(jié)晶的生長(zhǎng)，提高聚脂薄膜的成膜性。最后對(duì)厚片采用特有的雙向拉伸薄膜生產(chǎn)工藝，先進(jìn)行縱向拉伸再進(jìn)行橫向拉伸，最終制造出DRP薄膜，如圖1所示。

圖1 DRP薄膜生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 DRP film production process flow chart

2 材料與方法

2.1 材料

新的薄膜：厚0.12 mm的DRP薄膜、厚0.12 mm的PET薄膜、厚0.12 mm的明凈華PO膜和厚0.12 mm的PE膜。自然老化薄膜：自然老化約1年厚0.12 mm的DRP薄膜。

DRP薄膜自然老化試驗(yàn)在山東省壽光市蔬菜集團(tuán)農(nóng)業(yè)園區(qū)中進(jìn)行。從2018年秋季開始將DRP薄膜覆蓋于試驗(yàn)溫室上進(jìn)行約1年的自然老化試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)一年的平均氣溫為13.8℃，極端最高氣溫為37.4℃，極端最低氣溫為-15.6℃，平均降水量為593.8 mm，平均相對(duì)濕度為66%。

所有塑料薄膜試樣在試驗(yàn)前均在溫度23℃±2℃，相對(duì)濕度(50±5)%的環(huán)境下?tīng)顟B(tài)調(diào)節(jié)不少于4 h。

2.2 方法

2.2.1紫外-可見(jiàn)光-近紅外透過(guò)率

試驗(yàn)使用日本島津公司生產(chǎn)的UV-3150型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)(波長(zhǎng)范圍為190～3 200 nm，最小采樣間隔為0.1 nm)。試驗(yàn)環(huán)境溫度為23℃±2℃，相對(duì)濕度為(50±5)%。將儀器和UV-Probe軟件開啟后，待儀器自檢完成，設(shè)置波長(zhǎng)范圍為190～2 500 nm，掃描速度為中速，采樣間隔為2 nm，測(cè)量模式為Transmittance。設(shè)置完成后，樣品架不放置樣品，點(diǎn)擊Baseline進(jìn)行基線校正，然后將50 mm×50 mm薄膜樣品放入樣品架，開始試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后，保存數(shù)據(jù)。每種薄膜取3個(gè)試樣進(jìn)行上述試驗(yàn)，分別計(jì)算平均值作為其最終結(jié)果。

2.2.25～25 μm紅外譜線透過(guò)率

試驗(yàn)使用日本島津公司生產(chǎn)的FTIR-8400S型傅里葉變換紅外分光光度計(jì)(掃描次數(shù)為1～400，波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1)。試驗(yàn)環(huán)境溫度為23℃±2℃，相對(duì)濕度為(50±5)%。開啟儀器和IRsolution軟件，設(shè)置為透射率測(cè)量模式，掃描次數(shù)為10，分辨率為4.0 cm-1，波數(shù)范圍為40～200 cm-1。設(shè)置完成后，先進(jìn)行背景掃描，然后將25 mm×50 mm的薄膜試樣放到樣品架上，點(diǎn)擊樣品按鈕進(jìn)行掃描，掃描完成后，保存數(shù)據(jù)。每種薄膜取3個(gè)試樣進(jìn)行上述試驗(yàn)，分別計(jì)算平均值作為其最終結(jié)果。

2.2.3力學(xué)性能

(1)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：塑料拉伸性能測(cè)定(GB/T 1040.3—2006)[16]、塑料直角撕裂性能試驗(yàn)方法(QB/T 1130—1991)[17]、塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的測(cè)定第1部分：褲形撕裂法GB/T 16578.1—2008[18]的規(guī)定，將塑料薄膜沖切為圖2所示試樣，確保試樣邊緣光滑且無(wú)缺口，每種薄膜制備5個(gè)試樣。

圖2 拉伸撕裂試樣規(guī)格(單位：mm)Fig.2 Specification drawings of tensile tear specimen

(2)塑料拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)：試驗(yàn)使用WDW-10E型微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(試驗(yàn)力精度為0.1 N，變形量精度為0.001 mm，時(shí)間精度為0.1 s)。試驗(yàn)環(huán)境溫度為23℃±2℃，濕度為(50±5)%。首先將SmartText軟件與萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)聯(lián)機(jī)，調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)橫梁到適當(dāng)位置，將試樣固定于夾具上，試驗(yàn)類型選擇“塑料拉伸性能的測(cè)定(GB/T 1040.3—2006)”，選擇圖像模式為應(yīng)力-應(yīng)變圖，輸入試樣的厚度為0.12 mm，標(biāo)距為25 mm，按照GB/T 1040.3—2006的規(guī)定，拉伸速度設(shè)置為100 mm/min，將儀器試驗(yàn)力、位移和時(shí)間數(shù)據(jù)置零，開始試驗(yàn)，待試樣撕裂后，點(diǎn)擊結(jié)束回位按鈕，保存數(shù)據(jù)。每種類型薄膜試驗(yàn)5次，分別計(jì)算平均值作為其結(jié)果[19]。

(3)直角撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)和褲形撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)：與上述塑料拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)方法相同，標(biāo)準(zhǔn)參考QB/T 1130—1991和GB/T 16578.1—2008，拉伸速度均設(shè)置為200 mm/min。

2.2.4熱穩(wěn)定性

試驗(yàn)使用TGA-101型熱重分析儀(溫分辨率0.1℃，靈敏度0.01 mg，溫度波動(dòng)±0.1℃，升溫速率1～80℃/min)。在試驗(yàn)開始前3 h將儀器通電并且控制室內(nèi)溫度為23℃±2℃，稱量并設(shè)置坩堝質(zhì)量為10 mg，試驗(yàn)條件為空氣氛圍，升溫速度為20℃/min，溫度升至600℃。將薄膜切碎，取4 mg放置于坩堝中，用鑷子緩慢將坩堝放置于爐體內(nèi)的樣品托盤上，蓋上爐體蓋，開始試驗(yàn)，待試驗(yàn)結(jié)束后導(dǎo)出數(shù)據(jù)，重復(fù)上述步驟對(duì)下一種薄膜進(jìn)行試驗(yàn)，直到試驗(yàn)完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 光學(xué)性能表征

3.1.1紫外-可見(jiàn)光-近紅外透過(guò)率

圖3為4種薄膜紫外-可見(jiàn)光-近紅外透射譜線圖。由圖3可知，在波段190～400 nm DRP膜透過(guò)率最低；在波段400～2 500 nm中，DRP薄膜的透過(guò)率和其他三者相比基本處于中間位置。為了精確得知4種薄膜在各波段輻射的平均透過(guò)率，需依據(jù)GB/T 2680—94[20]中的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。

圖3 DRP、PET、PO和PE薄膜在波段190～2 500 nm內(nèi)的透過(guò)率曲線Fig.3 Transmittance of DRP, PET, PO and PE films at 190～2 500 nm wave range

紫外透過(guò)率計(jì)算式為

(1)

(2)

式中Sλ——紫外輻射相對(duì)光譜分布，W/(m2·nm)

τ(λ)——分光透過(guò)率，%

Δλ——波長(zhǎng)間隔，nm

τs——UV-B波段透過(guò)率，%

τs′——UV-A波段透過(guò)率，%

PAR透過(guò)率是基于植物響應(yīng)下的太陽(yáng)光波段400～700 nm范圍內(nèi)的輻射透過(guò)率，與作物對(duì)光的響應(yīng)程度有關(guān)。PAR透過(guò)率τp計(jì)算式為

(3)

式中Sλ′——太陽(yáng)光輻射相對(duì)光譜分布，W/(m2·nm)

Dλ——相應(yīng)波長(zhǎng)上的光譜輻射權(quán)重系數(shù)，即光譜響應(yīng)敏感系數(shù)

作物對(duì)太陽(yáng)光譜響應(yīng)的敏感程度并不均一，而是呈現(xiàn)2個(gè)峰值，分別在440、620 nm處，而在400 nm以下和670 nm以上敏感程度急劇下降, 所以用植物響應(yīng)系數(shù)計(jì)算材料的透光特性很有意義[21]，將植物響應(yīng)系數(shù)記為Dλp；STIJGER[22]研究認(rèn)為，可見(jiàn)光中各波長(zhǎng)的輻射對(duì)植物的光合作用都有重要影響，如透過(guò)覆蓋材料進(jìn)入溫室內(nèi)沒(méi)有參與光合作用的藍(lán)光對(duì)作物品質(zhì)改善有重要影響，將這時(shí)權(quán)重系數(shù)記為Dλ1=1。使用兩種權(quán)重系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示。

表1 DRP、PET、PO和PE薄膜波段400～700 nm透過(guò)率Tab.1 Light transmittance of DRP, PET, PO and PE films at 400～700 nm wave range %

可見(jiàn)光透過(guò)率是在波段380～780 nm范圍內(nèi)的透過(guò)率，計(jì)算式為

(4)

近紅外透過(guò)率τs″計(jì)算式為

(5)

式(1)、(2)、(4)、(5)計(jì)算得到的各種材料在不同波段的透過(guò)率如表2所示。

表2 DRP、PET、PO和PE薄膜各波段透過(guò)率Tab.2 Transmittance of DRP, PET, PO and PE films at different wavelength %

注：數(shù)據(jù)均為直射光的透射情況。

光環(huán)境是影響作物生長(zhǎng)的重要因素[23]。在太陽(yáng)光譜中，300 nm以下的波段對(duì)人和植物危害極大，但是基本被臭氧層阻隔，并不會(huì)對(duì)人們?cè)斐晌：Α?00～320 nm波段為UV-B波段，該波段透過(guò)率大容易造成植株矮化、葉面積降低和光合速率降低等危害，過(guò)低的UV-B透過(guò)率容易影響植物色素合成[24]，DRP薄膜在該波段的透過(guò)率僅為0.74%，比PET略低，比PO膜低近60個(gè)百分點(diǎn)，比PE膜低近87個(gè)百分點(diǎn)，可見(jiàn)PET 材料阻隔UV-B的能力較強(qiáng)，改性后的PET材料DRP膜對(duì)UV-B波段的阻隔能力略有增強(qiáng)。波段320～380 nm為UV-A波段，相關(guān)研究表明該波段的紫外線對(duì)植物的生長(zhǎng)既有危害也有促進(jìn)作用，輻射過(guò)多會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生類似UV-B波段的危害，但是適量的UV-A輻射會(huì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，促進(jìn)蛋白質(zhì)、糖、酸類的合成，增加種子發(fā)芽率，還能提高植物抗病能力。DRP薄膜在該波段的透過(guò)率為2.51%，而PET和PO膜的透過(guò)率基本相同，分別為78.19%和77.04%，PE膜透過(guò)率最高為89.56%。所以DRP薄膜在阻隔紫外光方面的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于其他3種膜。380～780 nm波段為可見(jiàn)光波段，DRP薄膜在該波段透過(guò)率為88.40%，比PET略低，比PO膜低4.15個(gè)百分點(diǎn)，比PE膜低3.25個(gè)百分點(diǎn)，從圖3可以看到，此種差距主要是由于DRP薄膜在靠近紫外波段的透過(guò)率極低所引起的。在可見(jiàn)光波段中400～700 nm波段為植物光合有效輻射(PAR)波段，對(duì)植物的光合作用有較大影響。使用植物對(duì)光敏感系數(shù)以及常數(shù)1分別對(duì)PAR波段的透過(guò)率進(jìn)行了計(jì)算(表1)。從表1可知，兩種權(quán)重系數(shù)下光的透過(guò)率基本相同，與丁小明等[25]研究結(jié)果一致，但按照植物對(duì)光敏感系數(shù)計(jì)算的結(jié)果比常數(shù)1略高。在PAR波段中，透過(guò)率由大到小為PO膜、PE膜、DRP膜、PET膜，且DRP膜透過(guò)率僅比明凈華PO膜低1.77個(gè)百分點(diǎn)，因此DRP膜在光合有效輻射波段具有較好的透光率。780～2 500 nm波段為近紅外波段，該波段透過(guò)率高不僅可以提高溫室內(nèi)部的溫度還可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)。該波段透過(guò)率由大到小為PO膜、PE膜、DRP膜、PET膜，PO膜比DRP膜高2.46個(gè)百分點(diǎn)，在780～2 500 nm波段DRP薄膜透過(guò)率較好。

3.1.25～25 μm紅外透過(guò)率

相關(guān)研究表明，冬季溫室夜間熱量散失主要依靠輻射散熱，保持溫室內(nèi)作物正常生長(zhǎng)的適宜溫度為15℃，此時(shí)熱輻射能量有80.74%集中在5 000～25 000 nm波段[26]，因此光譜范圍取為5 000～25 000 nm。

圖4為4種薄膜的紅外透射譜線。從圖4可知，在5 000～25 000 nm波段范圍內(nèi)DRP膜的透射率最低，PE膜最高。為了精確對(duì)比4種薄膜在該波段的透過(guò)率，對(duì)5 000～25 000 nm波段范圍內(nèi)透過(guò)率做簡(jiǎn)單的均值計(jì)算(意義是假設(shè)全投射為1的情況下，實(shí)際投射譜線下面積的積分和均值)如表3所示。

圖4 DRP、PET、PO和PE薄膜在波段5 000～25 000 nm的透過(guò)率Fig.4 Transmittance curves of DRP, PET, PO and PE films at 5 000～25 000 nm wave range

從表3可看出，在波段5 000～25 000 nm范圍內(nèi)紅外透過(guò)率由小到大為DRP薄膜、 PET薄膜、 PO薄膜、PE薄膜，DRP薄膜在波段5 000～25 000 nm的透過(guò)率僅為14.56%，可見(jiàn)其紅外阻隔能力很強(qiáng)，比明凈華PO膜的紅外透過(guò)率低32.03個(gè)百分點(diǎn)。因此，DRP薄膜可以有效地阻隔溫室內(nèi)部的熱量散失，在夜間具有很好的保溫效果。

表3 DRP、PET和PO薄膜在波段5 000～25 000 nm透過(guò)率Tab.3 Transmittance of DRP, PET, PO and PE films at 5 000～25 000 nm wave range %

圖5 DRP薄膜老化前后透過(guò)率曲線Fig.5 Transmittance curves of DRP films before and after aging

3.1.3DRP薄膜自然老化后光學(xué)性能

自然老化的DRP薄膜與初始DRP薄膜的光學(xué)性能表征結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，老化后的DRP薄膜在190～2 500 nm波段透過(guò)率僅發(fā)生微小衰退。在5 000～25 000 nm波段也發(fā)生微小衰退，但比190～2 500 nm波段衰退略大。為了更加準(zhǔn)確對(duì)比兩者的變化情況，各波段DRP老化前后的透過(guò)率如表4所示。

表4 DRP老化前后透過(guò)率比較Tab.4 Comparison of transmittance of DRP films before and after aging %

從表4可知，老化后的DRP薄膜在300～320 nm和780～2 500 nm波段透過(guò)率分別減少0.33個(gè)百分點(diǎn)和0.17個(gè)百分點(diǎn)，基本沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明在自然老化的DRP薄膜阻隔UV-B的能力比初始狀態(tài)的DRP薄膜略微增強(qiáng)，且仍比其他3種薄膜的初始狀態(tài)下強(qiáng)。在780～2 500 nm波段中，老化后的DRP薄膜透過(guò)率比初始的PET薄膜略高。在400～700 nm波段中，老化后的DRP薄膜透過(guò)率為87.73%，衰退了3個(gè)百分點(diǎn)，比較接近初始的PET薄膜在該波段的透過(guò)率。在5～25 μm波段中，老化后的DRP薄膜紅外阻隔能力降低了4.34個(gè)百分點(diǎn)，為18.90%，仍比初始的PO、PET和PE膜紅外阻隔能力強(qiáng)，對(duì)于溫室的保溫效果顯著。

3.2 力學(xué)性能表征

3.2.14種薄膜拉伸和直角撕裂強(qiáng)度

從圖6a可以看出，DRP薄膜的橫向、縱向拉伸強(qiáng)度分別為96.52、103.21 MPa，都比PET低，但其仍明顯高于明凈華PO膜和PE膜。斷裂時(shí)的應(yīng)變率也稱斷裂伸長(zhǎng)率，從應(yīng)變可以看出，DRP薄膜的斷裂伸長(zhǎng)率最低，PE和PO膜的斷裂伸長(zhǎng)率較大。

從圖6b可以看出，DRP薄膜的縱、橫向直角撕裂強(qiáng)度分別為401.5、323.17 kN/m，比PET薄膜低，但高于PO和PE膜。

塑料薄膜的縱向拉伸撕裂強(qiáng)度一般大于橫向拉伸撕裂強(qiáng)度，DRP薄膜在拉伸撕裂強(qiáng)度方面表現(xiàn)良好，可以滿足作為溫室覆蓋材料的要求。

圖6 DRP、PET、 PO和PE膜拉伸撕裂曲線Fig.6 Stretching and tearing curves of DRP, PET, PO and PE film

3.2.2DRP與PET褲形撕裂強(qiáng)度

圖7為速度200 mm/min時(shí)DRP和PET的褲形撕裂強(qiáng)度比較。由圖7可知，DRP薄膜的縱、橫向褲形撕裂強(qiáng)度分別為244.17、198.17 kN/m，而PET為12.53、8.03 kN/m。DRP的縱橫向褲形撕裂強(qiáng)度分別是PET的19.49倍、24.68倍。因此，通過(guò)DRP技術(shù)改性的PET材料極大地提高了褲形撕裂強(qiáng)度，有效地解決了PET薄膜遇缺口容易撕裂破壞的缺點(diǎn)。

圖7 DRP與PET薄膜褲形撕裂強(qiáng)度比較Fig.7 Comparison of trouser tear strength between DRP and PET film

3.3 熱穩(wěn)定性表征

圖8為4種薄膜的熱重曲線。由圖可知，DRP、PET、PO和PE薄膜在升溫到600℃過(guò)程中都有3次較明顯的失重過(guò)程，DRP薄膜首次失重在250℃±5℃，PET和PO膜均在170℃±5℃，PE膜在80℃±5℃。第3次失重現(xiàn)象是3次中最為明顯的一次，DRP、PET和PO薄膜均在350～400℃時(shí)發(fā)生，DRP薄膜比PET和PO膜發(fā)生的溫度略低。PE膜在溫度為280℃±5℃時(shí)發(fā)生第3次失重現(xiàn)象，是4種薄膜中第3次失重現(xiàn)象發(fā)生溫度最低的薄膜。因此，DRP薄膜具有良好的熱穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

(1)DRP薄膜透光率較高，具有很強(qiáng)的紫外線阻隔和夜間保溫能力。在PAR波段透過(guò)率為90.73%，有助于植物更高效地進(jìn)行光合作用；在5～25 μm波段中，DRP薄膜的透過(guò)率為14.56%，均低于其他3種薄膜，具有良好的紅外阻隔能力，可以在夜間起到有效保溫作用；DRP薄膜的UV波段透過(guò)率最低，紫外阻隔能力強(qiáng)。

圖8 DRP、PET、PO和PE薄膜熱重曲線Fig.8 Thermogravimetry curves of DRP, PET, PO and PE films

(2)DRP薄膜抗拉強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度大。DRP薄膜縱向拉伸強(qiáng)度為103.21 MPa，縱向直角撕裂強(qiáng)度401.50 kN/m，在拉伸撕裂強(qiáng)度方面均優(yōu)于PO膜和PE膜;DRP薄膜縱向褲形撕裂強(qiáng)度244.17 kN/m,是PET的19.49倍，極大提高了褲形抗撕裂強(qiáng)度，可以有效防止缺口撕裂破壞。

(3)DRP薄膜具有良好的熱穩(wěn)定性。DRP薄膜的首次失重發(fā)生在250℃±5℃，高于其他3種薄膜。

(4)DRP薄膜在透光和保溫方面具有較好的耐老化性。自然老化的DRP薄膜，PAR波段透過(guò)率為87.73%，在5～25 μm波段透過(guò)率為18.90%，兩種性能分別降低3個(gè)百分點(diǎn)、4.34個(gè)百分點(diǎn)，可見(jiàn)自然老化的DRP薄膜仍然具有較好的透光保溫性能。