制备PVFM负压渗水材料的可行性研究总结与参考文献

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　　【题目】PVFM负压渗水材料的研制探究
　　【第一章】PVFM负压渗水材料制备与性能分析绪论
　　【第二章】PVFM材料与方法
　　【第三章】原料配比对PVFM负压渗水性能的影响
　　【第四章】不同反应条件对PVFM负压渗水性能的影响
　　【第五章】不同助剂对PVFM负压渗水性能的影响
　　【第六章】物理规格对PVFM负压渗水性能的影响
　　【总结/参考文献】制备PVFM负压渗水材料的可行性研究总结与参考文献

　　第七章 全文总结与展望

　　7.1 全文主要结论

　　由于 PVFM 材料本身就具有较好的亲水性和吸水性，微孔尺寸可调，可透水，我们课题组在此基础上进行改良，初步自主合成一种可在负压灌溉中使用的 PVFM 负压渗水材料，并对其进行了基本物理性能、机械性能、负压渗水性能等多项测试，证实这种材料在负压灌溉中的可行性，基本具备亲水性好、吸水能力强、发泡点值高、渗水速率快、不易碎、生产成本低的优点，可以代替以往价格昂贵、易碎的陶瓷类负压渗水材料，为推动负压灌溉技术的发展做出贡献。全文首先进行 PVFM 作为负压渗水材料配比的确定，在已筛选出配比的基础上，进行反应条件的确定以及助剂的比较，并且对 PVFM 渗水器的规格进行筛选并与陶瓷头渗水器对比。全文主要结论如下：

　　（1）不同原料配比对 PVFM 的性能有不同影响。当水比例为 8.75 时表观密度最小、吸水倍率最大；甲醛比例在 0.50～1.00 间的变化对两者无明显影响。9 种不同配比的 PVFM 样品发泡点值在26.7～73.3kPa 之间变化，且在水比例 7.50 或者甲醛比例 0.75 时会达到较高水平，比例过低或过高都会使发泡点值下降。在-5kPa 与-10kPa 下，水比例≥7.50 的 PVFM 样品，渗水速率相对较快。PVA：水：甲醛为 1：7.50：0.75 的 PVFM 样品的平均孔径小，发泡点值为 65.3kPa，饱和导水率可达 7.45×10-4cm-s-1，理论上可以作为高性能负压渗水材料在负压灌溉中使用。

　　（2）不同反应条件下所制得 PVFM 的性能也有不同。反应温度 55℃时，反应时间≥10h 时，表观密度、吸水倍率、孔隙率均有较高表现，并且三者分别在搅拌机转速 2000r-min-1、1500 r-min-1、1000r-min-1时达到最高；反应温度 55℃时，或者反应时间≥10h，或搅拌机转速≤1500 r-min-1，发泡点值及对土壤的供水速率较高；综合对比分析，反应温度 55℃、反应时间 10h、搅拌机转速为 1500r-min-1的样品，发泡点与负压下的累积入渗量同时达到较高水平，物理性能也较好，因此确定为制备负压渗水材料的最佳反应条件。

　　（3）不同助剂的加入对 PVFM 各性能有不同程度的影响。助剂的加入使吸水倍率下降，使表观密度和孔隙率增大，其中，硅油的加入使得 PVFM 的吸水倍率下降程度最明显，硅油+高岭土使表观密度和孔隙率提高程度最大。不同的助剂对 PVFM 的机械性能有不同影响，硅油、高岭土、SiO2粉末的单独加入导致硬度和拉伸强度的下降，而表面活性剂硅油与两种填料的混合加入会使硬度和拉伸强度提高，其中提高幅度最大组为硅油+SiO2组，硅油+高岭土组在断裂伸长率的增强上表现最佳。助剂的加入对 PVFM 的发泡点值有明显提升，其中硅油+高岭土对发泡点值的提升影响最显着，其次是硅油。几种助剂的加入均会导致-5kPa 下 PVFM 累积入渗量的下降，-10kPa下仅 SiO2、硅油+ SiO2对 PVFM 累积入渗量有一定的提升，硅油会引起下降，添加其他助剂则未见有增强或减弱的效果。综合看来，硅油+高岭土使表观密度和孔隙率有较大提高，对于硬度、拉伸强度、断裂伸长率也有增强，尤其对发泡点值提升最明显，对入渗量的增强上则表现一般，总体表现优于其他助剂。

　　（4）不同规格的 PVFM 渗水器对负压渗水性能影响明显不同。空心 PVFM 渗水器的负压渗水性能优于实心，实心 PVFM 渗水器的累积入渗量与其长度负相关。15×3cm 空心 PVFM 渗水器的负压渗水性能优于陶瓷头，不同负压下，其相同时间内单位面积累积入渗量均高于陶瓷头，土壤水分运移也要快，且能控制比陶瓷头更大的土壤水分空间。在低吸力阶段 15×3cm 空心 PVFM 渗水器所确定的土壤水吸力随土壤含水量的变化关系与陶瓷头几乎一致，可以代替陶瓷头进行土壤水分特征曲线的测定。在适宜常见作物生长的-5～-10kPa 范围内，15×3cm 空心 PVFM 渗水器比陶瓷头更易满足作物对水分的需求。

　　7.2 创新点

　　本研究自主研发合成了一种 PVFM 高分子负压渗水材料，打破了以往负压渗水材料集中在无机领域的局限性。该材料依据 PVA：水：甲醛为 1：7.50：0.75 的比例，在搅拌机转速 1500 r-min-1、55℃保温 10h 的条件下合成，具有亲水性好、吸水快、韧性大、价格低廉的优点。在该材料的制备方面，前人所制备的 PVFM 泡沫塑料泡孔结构多是几百微米或是毫米级别的，本研究改良配方后泡孔主要在 10μm 左右。

　　7.3 展望

　　本文通过对配方、反应条件、助剂的研究，将聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料初步改良成为一种负压渗水材料，并从其规格入手证明了其在负压灌溉中应用的可行性，对于负压灌溉技术而言是一个新突破。但是研究中仍存在一些不足：

　　首先，PVFM 材料在土壤中可能存在一定程度的降解，因此对于该渗水器的使用寿命问题仍有待于考究；其次，助剂的加入虽然能使 PVFM 渗水器的强度有一定程度的提升，但硬度值仍然较低，若内部不设支撑物便会承受不住厚重的土体压力，因此在硬度的增强方面可以考虑内设或者外设网状支架；再者，PVMF 的干湿状态有一定差别，干燥状态较湿润状态下体积缩小，这就导致部分微小孔隙发生闭合，这种状态下渗水能力极低，就不能应用在负压灌溉中了，但文中对湿润状态的研究看来，效果还是极好的。干燥状态下的 PVFM 在水中浸泡后可以恢复至充盈饱满的状态，而我们应用的正是完全吸水状态下的 PVFM，因此 PVFM 的保存以及使用时的调节问题仍需考虑。

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　　致 谢

　　三年前的那天，我背着重重的行李，同时也满载未知，满腹憧憬，满目欣喜地来到祖国的心脏——北京，来到农业科学研究的顶级学府——中国农业科学院，开始了充满各种吸引、各种诱惑、各种挑战的研究生生涯。研究生一年级，可以称为课业年，这一年是我们在农科院积累知识、武装头脑、深化思想的一年，为我们授课的老师也是各有所长，有农科院的研究员老师，也有研究生院费心费力从其他高等学府请来的教授们，他们中有的也已是白发苍苍，却还是坚守在教育第一线，在这里要特别感谢为我们播撒科学知识的老师们，谢谢你们不辞辛苦地传道、授业、解惑，同样也感谢研究生院为我们的学习成长创造的各种优越条件。研究生二年级，我们回所了，开始跟随导师进行课题的研究工作，在导师以及课题组老师的指导下，我的实验渐入轨道，也不乏艰辛……在对实验的不断探索与数据的频繁记录过程中，研二生活悄然离去，还来不及挥别我就得张开怀抱迎接我硕士研究生的最后一年，三年里，攒了太多要感谢的人，谢谢在我身边伴随我成长的良师益友。

　　感谢我的导师，龙怀玉老师，您善良、慈祥，心疼学生，有专注的科研精神和专业的科研水平，您在科研事业上的奋斗精神也时刻感染着我们，锻炼了我们很多方面的能力，培养了我们作为硕士研究生的基本素质，但是请您注意身体，不要熬夜加班到那么晚了。

　　感谢课题组的老师们，岳现录、雷秋良、张认连老师，感谢你们在学习、工作、生活上给我的帮助。岳老师经常去实验室关心我的实验进展，分享我意见和建议，参与实验的讨论等，相谈甚欢；雷老师是软件高手，经常指导我们一些软件的使用；张老师是为课题组的后勤事务方面也是劳心劳力的，为我们能够安心地做实验提供了保障，十分感谢你们。

　　感谢我们负压灌溉团队的所有人，张怀志老师、赵秀娟博士后、刘学勇师兄、何福龙师兄、王相玲、肖海强、蒋雨洲等，同样也十分感谢不是这个团队但在实验上帮了我许多的师兄师弟和妹子们，感谢大家有一颗真诚的心，感谢互帮互助团结友爱。

　　感谢一次次远道来参加我开题汇报、中期考核以及毕业答辩的专家老师们，谢谢您们提出宝贵的意见，谢谢冀宏杰老师为我们毕业答辩所做的付出。

　　感谢我的舍友，赵芬、郭倩倩同学，我们三人虽然专业各不相同，但是有许多相同的爱好和想法，我们相处十分融洽，对彼此也诸多照顾，读研究生认识了你俩真的是赚了。

　　感谢资源区划所，感谢 2012 级硕士三班这个班集体，致终将逝去的青春和永不凋谢的友谊！

　　最后感谢我的家人对我学业的无私支持以及肯定，感谢你们在我低落时鼓励我，在我收获时勉励我，使我满载而归，顺利毕业。