流滴劑合成工藝

薄膜中常用添加劑—流滴劑與消霧劑

薄膜通在之前的文章針對(duì)薄膜中的常用添加劑進(jìn)行了介紹。今天，我們一起來(lái)看看另一類(lèi)功能助劑：流滴劑和消霧劑。流滴劑和消霧劑都屬于表面活性劑，主要用于日光溫室大棚膜中。日光溫室大棚栽培是提高農(nóng)作物產(chǎn)量，生產(chǎn)反季節(jié)果蔬的有效方法，主要使用聚乙烯和EVA材料。聚乙烯提供強(qiáng)度，EVA提供保溫性并作為容納功能助劑的母體。日光溫室膜在使用的過(guò)程中，棚內(nèi)溫度通常高于外界溫度，薄膜表面的溫度通常在露點(diǎn)以下，棚內(nèi)水蒸氣就會(huì)冷凝在薄膜表面上形成小的水滴，由于聚烯烴是疏水性的，水滴在薄膜的表面無(wú)法展開(kāi)，會(huì)直接阻礙陽(yáng)光的直射，妨礙作物的光合作用，從而延緩作物的生長(zhǎng)發(fā)育，降低其產(chǎn)量。同時(shí)，水滴還會(huì)由于自重滴落在農(nóng)作物上，容易使作物發(fā)生病蟲(chóng)害、枯爛，直接導(dǎo)致產(chǎn)量下降。因此如何解決日光溫室大棚膜的流滴防霧問(wèn)題顯得十分重要，而通過(guò)添加流滴消霧劑就是專(zhuān)門(mén)應(yīng)對(duì)此問(wèn)題的解決方法。

流滴劑的作用

流滴劑是一種非離子性表面活性劑，具有親水基和疏水基，能夠遷移到薄膜表面，疏水基超內(nèi)，親水基朝外，提高了薄膜的表面能；與此同時(shí)，在與水滴相溶后，親水基朝水內(nèi)側(cè)，疏水基朝外排列，能夠降低水的表面張力。當(dāng)水的表面張力降低到等于或小于薄膜的臨界表面張力時(shí)，水能夠在薄膜表面展開(kāi)，形成水膜而不是水滴，從而解決了流滴的問(wèn)題。水在25oC的表面張力為：72mN/m，聚乙烯薄膜的表面張力為：31mN/m，顯然水在聚乙烯薄膜上無(wú)法展開(kāi)。但加入流滴劑后，水的表面張力可降低到25-30mN/m，從而可以在聚乙烯薄膜上展開(kāi)。其作用機(jī)理如下圖所示：

展開(kāi)后形成水膜不會(huì)像水珠一樣阻礙陽(yáng)光的入射，并且水膜由于自重沿著膜面流到地面上，而不是低落到作物上。

流滴劑的結(jié)構(gòu)

流滴劑的親水基一般為羥基，羧基等極性基團(tuán)，疏水基一般為長(zhǎng)鏈烷基。流滴劑的親水性越強(qiáng)，與樹(shù)脂的相容性越差，會(huì)快速遷移到薄膜表面，因此具有較好的初期效果。但同時(shí)，在水中的溶解度也會(huì)越大，比較容易隨著水膜的流動(dòng)而流失；反之，疏水性越強(qiáng)，遷移速度較慢，初期的效果不明顯，但可能持續(xù)時(shí)間更持久。其化學(xué)結(jié)構(gòu)大致可以分為以下幾類(lèi)：

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多元醇脂肪酸酯

胺類(lèi)：烷基醇胺，烷基醇酰胺等，如：椰子油酸二乙醇酰胺

烷基酚類(lèi)：烷基酚聚環(huán)氧乙烷醚，如：辛基酚聚氧乙烯醚

消霧劑的作用

在早春和晚秋季節(jié)，特別是早晨和傍晚，棚內(nèi)外的溫度變化較大，加上濕度較大，溫度的降低會(huì)使棚內(nèi)的水蒸氣達(dá)到過(guò)飽和從而冷凝行成細(xì)小的霧滴，當(dāng)形成霧滴的速度大于消霧的速度時(shí)，霧就會(huì)彌漫開(kāi)來(lái)，會(huì)嚴(yán)重阻礙陽(yáng)光的透過(guò)。流滴劑雖然能夠?qū)⑺握蛊綖樗?，但其溶于水層后?huì)在水膜中形成緊密排列，疏水基團(tuán)朝外，阻礙了水膜對(duì)霧氣的吸收。因此，流滴劑只具有流滴功能，并不能有效消除霧氣，這時(shí)就需要消霧劑。消霧劑是一種表面活性極強(qiáng)的表面活性劑，能夠進(jìn)一步降低水的表面張力到15mN/m，使得水膜展開(kāi)成更薄的水層，更快地流到地面，從而提高水層吸收霧滴的效率。同時(shí)，由于消霧劑憎水憎油的特性，其空間占位效應(yīng)打亂了流滴劑在水膜-空氣界面上的有序排列，從而增加了霧氣粘附到水膜的概率，提高了消霧能力。由于棚膜內(nèi)表面附近的霧氣能夠迅速被捕獲形成較薄水膜并順著薄膜表面流下，當(dāng)棚膜附近的水蒸氣由過(guò)飽和變成不飽和時(shí)，霧氣便隨之消失。同時(shí)由于平衡被打破，棚內(nèi)的霧氣會(huì)擴(kuò)散遷移到棚膜附近，繼續(xù)被捕獲粘附，因此即使棚內(nèi)溫度降低，棚內(nèi)水蒸氣也能處于不飽和狀態(tài)，從而達(dá)到消除霧氣的效果。

消霧劑的種類(lèi)

消霧劑比流滴劑具有更高的表面活性，主要包括含氟或含硅類(lèi)。含氟表面活性劑是碳?xì)浔砻婊钚詣┲惺杷械臍湓颖环铀〈?，具有極低的表面能，是一種活性極高的表面活性劑，比如全氟烷醇類(lèi)衍生物。由于合成較困難，此類(lèi)消霧劑的價(jià)格也比較昂貴。含硅的表面活性劑也具有很高的表面活性，但消霧效果不如含氟類(lèi)，因此也叫作減霧劑。

流滴劑和消霧劑是農(nóng)用日光溫室膜的重要添加劑，作用并不相同，但兩者相輔相成，配合使用才能達(dá)到良好的流滴消霧的效果。

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