二氧化鈦在農(nóng)用塑料薄膜中有哪些應(yīng)用？ 1. 殺菌、表面自清潔薄膜 抗菌塑料薄膜是一類在使用環(huán)境中本身對沾污在塑料上的細(xì)菌、霉菌等起抑制或殺滅作用來保持自身的清潔。把納米TiO2添加到塑料中而制成的抗菌薄膜的作用機(jī)理是：利用二氧化鈦的光催化作用產(chǎn)生的化學(xué)活性很強(qiáng)的?OH、?O2-、Ti3+等攻擊細(xì)菌有機(jī)體，使其蛋白質(zhì)變性從而達(dá)到殺菌的目的。TiO2抗菌劑克服大多數(shù)有機(jī)抗菌劑耐熱性差、易分解產(chǎn)生有害物、安全性較差等缺點(diǎn)，它無毒、無味、無刺激性、安全性好、殺菌迅速、滅菌徹底、效果更持久，完全可與食品接觸[4]。納米TiO2/PE復(fù)合膜的抗菌效果可達(dá)90％以上，可使食品的保質(zhì)期延長3倍以上[5]。納米TiO2的光催化性能不僅能殺死環(huán)境中的細(xì)菌，而且能同時降解由死亡細(xì)菌釋放出的有毒復(fù)合物[2]，這也使得納米TiO2較普通無機(jī)抗菌劑（例如Ag、Cu等）相比，在功能上實(shí)現(xiàn)了巨大的飛躍。 利用二氧化鈦薄膜在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生的強(qiáng)氧化能力和超親水性能，可將其制成自清潔農(nóng)用塑料薄膜。當(dāng)鍍有二氧化鈦薄膜的塑料表面與污垢接觸時，二氧化鈦薄膜發(fā)揮其光催化氧化分解作用，將細(xì)微污垢分解為二氧化碳、水及無機(jī)物；又因?yàn)槎趸伇∧け砻娴某H水性，可使附著在物體表面的水分形成水膜，滲入污垢與二氧化鈦的界面，使污垢的附著力大幅降低，即使是附著也是同表面的外層水膜結(jié)合，附著的污物在受到雨水沖刷和水淋沖力等作用時，能自動從二氧化鈦表面剝離下來，從而達(dá)到防污的效果。陽光中的紫外線足以維持二氧化鈦薄膜表面的超親水特性，可有效的防止碳?xì)浠衔铩⒒覊m、煤煙等有機(jī)物的薄膜附著，從而使得表面長期具有防污的自清潔效應(yīng)，這種自清潔效應(yīng)對農(nóng)用塑料地膜、棚膜的透光率及重復(fù)多次使用非常重要。在塑料薄膜中加入一定量TiO2，彭紅瑞等人的研究顯示納米TiO2/PS復(fù)合材料的表面清潔性能明顯高于未加納米TiO2的純PS樹脂[5]。 2. 保鮮塑料薄膜 新鮮的水果蔬菜采摘后，仍會自身呼吸，由于呼吸作用產(chǎn)生的乙烯、水分等有害物質(zhì)，會導(dǎo)致果蔬在儲存和運(yùn)輸過程中發(fā)生變質(zhì)及腐爛。據(jù)資料顯示，我國新鮮果蔬有25％～80％是在采摘后損失掉的，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。納米TiO2復(fù)合薄膜可有效地減少這種情況的發(fā)生。 由于納米TiO2的抗菌殺毒、吸收紫外線、自清潔功能、良好的阻隔性及力學(xué)性能等，將納米TiO2粒子摻入到樹脂中制成的塑料薄膜作為各種農(nóng)產(chǎn)品的保鮮包裝材料，能將新鮮果蔬呼吸過程中產(chǎn)生的有害氣體——乙烯分解為CO2和H2O，并可抑制或殺滅環(huán)境中的各種細(xì)菌。陳麗等把納米TiO2粒子添加到PVC樹脂中制成的薄膜的強(qiáng)度明顯提高，氧和水蒸汽的透過量降低，但不影響二氧化碳的透過量，對富士蘋果的保鮮效果很好[6]。在塑料中添加納米TiO2粒子制成的透明薄膜，用于肉類產(chǎn)品的包裝，不但可看得見食品，而且可避免肉類食品氧化變色，保護(hù)食品中的維生素和芳香化合物免受破壞[1]。可以預(yù)測，納米TiO2粒復(fù)合保鮮薄膜將有很好的應(yīng)用前景。 3. 防霧滴薄膜 據(jù)文獻(xiàn)報道，當(dāng)水在TiO2薄膜表面的接觸角小于15。時，具有高流動性；接觸角小于10。時，具有自清潔效果；接觸角小于7。時，有防霧效果，且接觸角越小防霧效果越好。在塑料薄膜上制備防霧作用的TiO2膜，即將TiO2涂抹在塑料棚表面的塑料上形成一層薄膜，由于TiO2薄膜的超親水性，此時，即使空氣中的水分或者水蒸氣在塑料薄膜上凝結(jié)，冷凝水也不會形成單個水滴，而是形成水膜均勻地鋪在其表面，不會發(fā)生光散射的霧。凝結(jié)在塑料棚棚頂上的水珠順著棚面往下流，不會掉下來，因此可減少由于塑料棚棚頂?shù)乃榈粝聛韺?dǎo)致農(nóng)作物的損害。 4. 光催化劑降解塑料薄膜 棚膜、地膜技術(shù)的推廣和應(yīng)用對我國農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收、解決十三億人口的吃飯問題發(fā)揮了巨大的作用。這些聚合物在自然條件下極難降解，又由于其質(zhì)量輕、分布廣，不易回收利用。它們在農(nóng)田中大量殘留不僅影響土壤的物理性狀、造成農(nóng)作物減產(chǎn)，而且還污染環(huán)境，采用能自身降解的農(nóng)膜是治理“白色污染”的一個很有效的措施。利用TiO2對有機(jī)物的光催化降解的性能，可設(shè)計光降解塑料，以減少其對環(huán)境帶來的危害。熊裕華等以快速溶膠法制備了納米TiO2光催化劑，對聚乙烯薄膜進(jìn)行室溫固相催化降解研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)15W紫外光輻射240h后，銳鈦型納米TiO2光催化劑使PE質(zhì)量損失達(dá)23.97％[7]。 5. 耐久性塑料薄膜 目前，我國各種農(nóng)膜產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、直角撕裂強(qiáng)度、耐候性、斷裂伸長率等指標(biāo)與國外同類產(chǎn)品比尚有一定差距。特別是近年來我國地膜產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動下片面追求超薄的現(xiàn)象，隨著種植覆蓋次數(shù)的增加，農(nóng)膜在土壤中的殘留量是相當(dāng)驚人的。為了減少農(nóng)膜對環(huán)境污染，另一種非常有效的措施是發(fā)展耐久性農(nóng)膜，增加農(nóng)膜的重復(fù)使用率，減少農(nóng)膜的相對使用量。農(nóng)膜使用的重復(fù)次數(shù)取決于其破損程度、表面污染程度。在薄膜中加入納米TiO2，由于納米粒子的超微尺寸和表面活性效應(yīng)能夠?qū)Ρ∧?nèi)部的缺陷進(jìn)行修飾，并可減少薄膜內(nèi)部殘留的活性基團(tuán)；另外，粒徑為30nm~40nm納米TiO2的樹脂膜對600nm波長以內(nèi)的紫外線有良好的吸收性能。王許云等采用熔融共混方式LLDPE/LDPE復(fù)合體系中添加納米TiO2所制成的復(fù)合膜表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能、透光性及紫外線吸收能力[8]。李良訓(xùn)等在PP中加入了納米TiO2后，可大程度地改善其抗老化性能[9]。另外，由于納米TiO2的防污、自我清潔功能，也可大大延長塑料薄膜的使用壽命。不僅如此，添加超微細(xì)TiO2的農(nóng)用塑料薄膜也具有很強(qiáng)的耐久性和透明性[10]，發(fā)揮其多功能效應(yīng)，添加超微細(xì)TiO2/塑料復(fù)合薄膜制品的應(yīng)用將更為廣泛。
文章關(guān)鍵詞： 納米二氧化鈦 氧化鈦
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