低定量环保型水稻秸秆纤维地膜制造工艺参数优(4)
松香质量分数和矾土质量分数在其他因素为0 水平时对耐破度的影响如图3b 所示,矾土质量分数处于0水平以下时,随着松香质量分数的增大,耐破度呈现逐渐增大趋势,这是由于矾土在湿部起到助留作用,因此耐破度增加[26];当矾土质量分数处于0 水平以上时,耐破度随松香质量分数加入量的增大而减小,主要是由于矾土的过量加入会阻碍纤维对湿强剂等其他助剂的吸收,而松香的吸附也已趋于饱和,故耐破度下降。通过响应曲面图3b 可知,矾土质量分数对耐破度的影响程度大于松香质量分数,最大值出现在松香质量分数1.4%、矾土质量分数3%。
松香质量分数和湿强剂质量分数在其他因素为0 水平时对耐破度的影响如图3c 所示,当湿强剂质量分数处于0 水平以下时,耐破度随松香质量分数加入量的增大缓慢减小,这可能是由于湿强剂用量较少时,松香作用较大,随着松香加入量越来越大对指标产生了副作用;湿强剂质量分数处于0 水平以上时,耐破度随松香质量分数的增加呈增大趋势。这是因为湿强剂用量超过0 水平后,湿强剂的增强效果逐渐明显,耐破度增加[27]。通过响应曲面图3c 可知,湿强剂质量分数对耐破度的影响程度大于松香质量分数,最大值出现在松香质量分数1.4%、湿强剂质量分数2.2%。
图3 各因素对耐破度的影响Fig.3 Response surface for effects of factors on bursting strength
2.6 优化分析
以满足地膜田间铺设机械性能要求,即地膜机械强度符合国家标准GB-2017,干抗张力≥32 N、湿抗张力≥12 N、耐破度≥100 kPa,并节省能源、降低成本为原则[21],在打浆度30°~50°、混合比10%~50%、松香质量分数0.6%~1.4%、矾土质量分数3%~7%、湿强剂质量分数1.4%~2.2%的约束条件下,优化分析结果如图4 所示。打浆度和混合比是对3 个评价指标影响较显著的因素,并且考虑低定量环保型水稻秸秆纤维地膜的抄造工艺以及成本等因素,工艺参数优化组合为:打浆度31°~48°、混合比45%~50%、松香质量分数1.2%、矾土质量分数6%、湿强剂质量分数2.0%。
图4 工艺参数优化结果Fig.4 Optimized result of technology parameters注:松香质量分数1.2%,矾土质量分数6%,湿强剂质量分数2.0%。Note:Rosin1.2%,bauxite 6%,wet strength agent 2.0%.
2.7 验证试验
按最优工艺结果,打浆度选取40°、混合比45%、松香质量分数1.2%、矾土质量分数6%、湿强剂质量分数2.0%制造地膜试样,分别测定各项评价指标,取10 次平行验证,干抗张力33.4 N、湿抗张力11.9 N、耐破度137 kPa,表明优化结果正确可信。
3 结论
1)各因素对干抗张力影响贡献率排序为混合比、湿强剂质量分数、矾土质量分数、打浆度、松香质量分数;对湿抗张力影响贡献率排序为混合比、湿强剂质量分数、矾土质量分数、打浆度、松香质量分数;对耐破度影响贡献率排序为混合比、矾土质量分数、湿强剂质量分数、松香质量分数、打浆度。
2)当工艺参数优化组合为打浆度31°~48°、混合比45%~50%、松香质量分数1.2%、矾土质量分数6%、湿强剂质量分数2.0%时,低定量环保型水稻秸秆纤维地膜干抗张力≥32 N、湿抗张力≥12 N、耐破度≥100 kPa,可满足地膜田间覆盖的机械性能要求。以水稻秸秆为原料制造低定量环保型可降解纤维地膜是切实可行的。
[参 考 文 献][1] 杨旭,余垚,李花粉,等.我国与欧美化肥重金属限量标准的比较和启示[J].植物营养与肥料学报,2019,25(1):1-9.
Yang Xu, Yu Yao, Li Huafen, et al. Comparison of heavy metal limits for chemical fertilizers in China, EU and US and enlighten ments[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2019, 25(1):1-9.(in Chinese with English abstract)
[2] 洪传春,刘某承,李文华.我国化肥投入面源污染控制政策评估[J].干旱区资源与环境,2015,29(4):1-6.
Hong Chuanchun, Liu Moucheng, Li Wenhua. Evaluation on the policies of non-point pollution control of chemical fertilizer in China[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2015, 29(4):1-6.(in Chinese with English abstract)
[3] 杨帆,孟远夺,姜义,等.2013年我国种植业化肥施用状况分析[J].植物营养与肥料学报,2015,21(1):217-225.
Yan Fan, Meng Yuanduo, Jiang Yi, et al. Chemical fertilizer application and supply in crop farming in China in 2013[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer,2015,21(01):217-225.(in Chinese with English abstract)
[4] 张国,逯非,黄志刚,等.我国主粮作物的化学农药用量及其温室气体排放估算[J].应用生态学报,2016,27(9):2875-2883.
文章来源:《机械强度》 网址: http://www.jxqdzzs.cn/qikandaodu/2020/1109/357.html