Cofomegra Solarbox RH xenon “Giải pháp thử nghiệm lão hóa nhân tạo trong nghiên cứu và phát triển vật liệu” với nghiên cứu điển hình “Ảnh hưởng của quá trình lão hóa lên tính chất quang học, cơ học và nhiệt của màng nông nghiệp”
Lời tựa:
Đây là trích dẫn tổng hợp và đánh giá của bộ phận R&D – Services Công ty TNHH Thiết bị Ngày Nay., trong lĩnh vực tìm hiểu nghiên cứu và phát triển dữ liệu nguồn thông tin khoa học mở tham chiếu về những tác động và ảnh hưởng của công nghệ mới hiện nay tới hoạt động nghiên cứu, sản xuất kinh doanh trong các doanh nghiệp công nghiệp..
Với nghiên cứu có tính định hướng và điển hình của nhóm tác giả (…) trong Công trình Nghiên cứu dưới đây, đã được công bố như một phần của dự án Phát triển hệ thống di động cải tiến để che phủ và bảo vệ đồn điền (Mã dự án: KK.01.2.1.02.0311) được tài trợ từ Chương trình hoạt động “Năng lực cạnh tranh và gắn kết 2014–2020” từ Quỹ Phát triển khu vực châu Âu như một phần của lời kêu gọi KK.01.2.1.02—Tăng cường phát triển các sản phẩm và dịch vụ mới từ các hoạt động nghiên cứu và phát triển (IRI)—Giai đoạn II.,., cho thấy tầm quan trọng của công nghệ và đổi mới công nghệ trong các doanh nghiệp sản xuất – kinh doanh, nâng cao khả năng cạnh tranh công nghiệp 4.0.
Qua đó, chúng tôi tích cực hướng tới xây dựng các dữ liệu khoa học, thông tin hữu ích để cung cấp tới các đối tác – khách hàng có nhu cầu tìm hiểu, sự quan tâm về sản phẩm và dịch vụ thiết bị – công nghệ hiện tại do công ty chúng tôi phát triển và phân phối tại Việt Nam.,
Đặc biệt, trong công trình nghiên cứu điển hình này, các đối tượng nghiên cứu được phát triển và đánh giá liên quan tới tài liệu và phương pháp “ Lão hóa nhân tạo – Artificial Ageing” và Quá trình lão hóa này được thực hiện trong buồng thử nghiệm hồ quang Xenon Solarbox RH của hãng Cofomegra S.r.l (Milan, Ý) [đây là hãng sản xuất nổi tiếng trên thế giới, được biết tới từ những năm 1948, và hiện tại ở Việt Nam các sản phẩm, dịch vu của nhà sản xuất này được Công ty chúng tôi trực tiếp phát triển và phân phối theo thỏa thuận hợp tác Ủy quyền từ nhà sản xuất.]
*Lưu ý: Cần ghi rõ nguồn “https://thietbingaynay.com/” khi phát hành lại thông tin từ website này)
Tóm tắt
Màng nhựa được sử dụng làm lớp phủ nhà kính đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các đồn điền khỏi nhiều điều kiện thời tiết khác nhau như ánh sáng mặt trời, mưa, mưa đá và gió. Những màng này cần phải giữ nguyên đặc tính của chúng ngay cả sau khi tiếp xúc lâu với ánh sáng mặt trời và nước, đồng thời vẫn duy trì độ trong suốt để hỗ trợ sự phát triển không bị cản trở của cây trồng. Mục đích của nghiên cứu là so sánh các đặc tính của ba loại màng nhựa: màng khuếch tán polyethylene mật độ thấp, màng polyethylene mật độ thấp trong suốt và màng ethylene tetrafluoroethylene, trước và sau khi lão hóa trong buồng thử nghiệm thời tiết với ánh sáng hồ quang xenon khi có hơi ẩm. Hai loại màng PE riêng biệt đã được chọn dựa trên tính phù hợp của chúng đối với các khu vực cụ thể ở Croatia, trong khi màng ETFE được chọn là một vật liệu mới tiềm năng đang ngày càng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm cả nông nghiệp. Các đặc tính được nghiên cứu là đặc tính kéo, độ truyền qua bằng phân tích quang phổ và đặc tính nhớt đàn hồi bằng phân tích cơ học động. Ngoài ra, các màng chưa qua xử lý và các màng tiếp xúc với quá trình lão hóa nhân tạo đã được so sánh bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier, phép đo nhiệt lượng quét vi sai và phân tích nhiệt trọng lượng. Các thử nghiệm được tiến hành cho thấy một mức độ suy thoái tính chất nhất định do lão hóa ở cả ba loại màng. Tuy nhiên, không có màng nào cho thấy mức độ suy thoái đáng kể, cho thấy chúng phù hợp để làm vật liệu che phủ nhà kính.
1. Giới thiệu
Vỏ nhà kính có tác động sâu sắc đến các điều kiện môi trường mà cây trồng được trồng trong các khu vực bao quanh này phải trải qua. Tác động chính là khả năng cô lập một phần bên trong khỏi bầu khí quyển bên ngoài, dẫn đến những thay đổi đáng kể đối với nhiều yếu tố quan trọng đối với sự phát triển của cây trồng [ 1 ].
Trong quá trình sử dụng, vật liệu nhựa bị lão hóa, dẫn đến hiệu suất giảm sút và cuối cùng là mất đi công dụng. Khi tiếp xúc với các yếu tố tự nhiên như ánh sáng, nhiệt, oxy và nước, nhựa có thể bị ảnh hưởng đáng kể. Sự tiếp xúc này có thể khiến bề mặt nhựa chuyển sang màu vàng hoặc nứt, và các đặc tính chung của chúng bị suy giảm theo thời gian. Do đó, tuổi thọ hữu ích của nhựa bị rút ngắn do những tác động xấu này [ 2 ].
Tiếp xúc với bức xạ mặt trời và các sản phẩm hóa học trong quá trình canh tác có thể gây ra sự phân hủy của màng nhựa nhà kính. Tuổi thọ của những màng này phụ thuộc vào thành phần của chúng, với các vật liệu polyolefin, chẳng hạn như polyetylen mật độ thấp (LDPE) và đồng trùng hợp etylen-vinyl axetat (EVA), kéo dài từ vài tháng đến 3 đến 4 năm, tùy thuộc vào độ dày và mức độ ổn định của màng. Ngược lại, màng đồng trùng hợp etylen tetrafluoroetylen (ETFE) có tuổi thọ dài hơn đáng kể, do tính ổn định UV vốn có của chúng, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng bất kỳ chất ổn định UV bổ sung nào. Ngoài ra, các màng đồng trùng hợp này thể hiện khả năng phản ứng hóa học thấp đối với các loại hóa chất nông nghiệp thường dùng, góp phần kéo dài tuổi thọ của chúng so với các vật liệu khác [ 3 ].
Các vật liệu được khai thác nhiều nhất thuộc nhóm LDPE, được biết đến với tính linh hoạt trong việc chứa các chất phụ gia giúp tăng cường độ trong suốt quang học, hiệu suất nhiệt và độ bền tổng thể. PE có tuổi thọ cao, có nguồn gốc từ nhựa có chỉ số lưu động thấp và mức độ trùng hợp cao, kết hợp chất ổn định làm chất phụ gia để bảo vệ chống lại tác hại của tia cực tím (UV). Để tăng cường thêm các tính chất nhiệt của các loại nhựa này, một cách tiếp cận điển hình bao gồm đồng trùng hợp etylen với etylen vinyl axetat (EVA) [ 4 ]. Màng polyethylene mật độ thấp (LDPE) được sử dụng rộng rãi làm vật liệu che phủ nhà kính ở khu vực Địa Trung Hải, chủ yếu là do giá cả phải chăng, các đặc tính cơ học đáng chú ý và khả năng chống hóa chất đặc biệt. Tuy nhiên, việc tiếp xúc với điều kiện thời tiết, đặc biệt là bức xạ mặt trời trong phạm vi 290–400 nm, sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc hóa học của màng LDPE, dẫn đến những thay đổi về tính chất cơ học và vật lý của nó [ 5 ].
Nghiên cứu của Dilara và Brassoulis [ 6 ] đã chứng minh rằng sự phân hủy của màng LDPE được sử dụng làm lớp phủ nhà kính là một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều cơ chế kết nối với nhau. Chúng bao gồm sự phân hủy quang học do các phản ứng được tạo điều kiện thuận lợi bởi bức xạ UV, sự phân hủy hóa học do tương tác với các chất ô nhiễm không khí và hóa chất nông nghiệp, và cuối cùng là sự phân hủy cơ học do đứt liên kết do ứng suất cơ học.
Theo báo cáo của Briassoulis trong [ 5 ], dạng phân hủy có hại nhất ảnh hưởng đến màng LDPE là do bức xạ UV, thường được gọi là phân hủy quang. Quá trình này bao gồm các phản ứng làm thay đổi cấu trúc chính của polyme thông qua quá trình cắt chuỗi, liên kết ngang và oxy hóa. Ngoài ra, tốc độ phân hủy của màng nhà kính LDPE có thể được đẩy nhanh hơn nữa bằng sự kết hợp của nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm nhiệt độ, hóa chất nông nghiệp, ứng suất cơ học và các thông số liên quan khác, kết hợp với bức xạ UV. Những phát hiện này đã được Han et al. [ 7 ] hỗ trợ, họ kết luận rằng cả quá trình oxy hóa quang và nhiệt đều dẫn đến sự xảy ra đồng thời của quá trình cắt chuỗi, liên kết ngang và phân nhánh, tạo ra một số sản phẩm phân hủy, chẳng hạn như nhóm cacbonyl.
Polyetylen là một loại polyme có cả vùng tinh thể và vùng vô định hình. Chen và cộng sự đã phát hiện ra rằng quá trình phân hủy màng nhựa bắt đầu ở vùng vô định hình trước vùng tinh thể [ 8 ]. Bức xạ UV tạo ra các gốc tự do, phản ứng với oxy để gây đứt chuỗi hoặc với nhau, dẫn đến liên kết chéo [ 9 ].
Chất chống oxy hóa đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ màng PE khỏi tác động có hại của bức xạ UV và nhiệt trong thời gian dài. Hiện nay, có nhiều loại phụ gia có thể tiếp cận được, khi được kết hợp với số lượng nhỏ vào polyme, sẽ tăng cường độ ổn định của chúng khi tiếp xúc với nhiệt và bức xạ UV [ 10 ].
Babaghayou và cộng sự đã nghiên cứu tính ổn định về mặt hóa học và cơ học, cũng như tính dị hướng của các đặc tính đối với màng phủ nhà kính LDPE, theo thời gian phong hóa. Phong hóa tự nhiên cũng gây ra những thay đổi về cấu trúc, với thời gian tiếp xúc cao hơn dẫn đến mức độ kết tinh, độ dày tinh thể và lưỡng chiết tăng lên [ 11 ].
Các tính chất vật lý và cơ học của màng polyethylene được sử dụng làm lớp phủ nhà kính có thể bị ảnh hưởng bởi ba loại điều kiện hoặc yếu tố chính. Theo Dehbi et al. [ 12 ], các loại này bao gồm: (a) thông số kỹ thuật sản xuất và quy trình sản phẩm, (b) điều kiện khí hậu bên ngoài nhà kính và (c) điều kiện vi khí hậu nhà kính (bên trong).
Abdelhafidi et al. trong [ 13 ] đã phát hiện ra rằng polyethylene trải qua quá trình quang oxy hóa, phản ứng với oxy xung quanh. Nghiên cứu nhấn mạnh rằng liên kết chéo và đứt chuỗi là những sự kiện chủ yếu xảy ra trong quá trình lão hóa. Hai phản ứng thiết yếu này làm thay đổi không thể đảo ngược trọng lượng phân tử trung bình, tác động đáng kể đến các đặc tính cơ học của vật liệu và do đó làm giảm tuổi thọ của màng.
Luyt và cộng sự đã quan sát thấy những thay đổi trong các đặc tính kéo (chẳng hạn như mô đun Young tăng lên và độ giãn dài khi đứt giảm), điều này cho thấy cơ chế phân nhánh/phân cắt chuỗi dẫn đến liên kết chéo đối với LDPE [ 14 ].
ETFE, một vật liệu ít được sử dụng để che phủ nhà kính so với LDPE, là một đồng trùng hợp của ethylene và fluoroethylene. Vật liệu đa năng này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau do tính chất nhẹ, độ bền cao và khả năng tự làm sạch. ETFE có thể được đùn thành màng, có thể thích ứng cho cả mục đích che phủ một lớp và nhiều lớp. Các màng thường có độ dày từ 50 μm đến 300 μm. Một trong những đặc điểm đáng chú ý của nó là tốc độ truyền sáng ấn tượng, với tốc độ truyền cao 90% đối với ánh sáng khả kiến và 83% đối với ánh sáng hồng ngoại. Những đặc tính này làm cho màng màng ETFE trở thành lựa chọn được săn đón cho các cấu trúc màng lớn vì nó có thể cung cấp giải pháp an toàn, bền lâu và hấp dẫn về mặt thị giác cho các dự án xây dựng [ 15 , 16 ].
Stefani et al. trong [ 3 ] phát hiện ra rằng ngay cả sau khi lão hóa nhân tạo 9800 giờ, mẫu màng ETFE vẫn thể hiện những thay đổi tối thiểu, cho thấy độ ổn định và khả năng chống phân hủy đáng chú ý của nó. Điều này đã xác nhận Bracciale et al. trong [ 17 ], trong đó kết quả cho thấy các đặc tính đặc biệt của ETFE sau khi lão hóa nhân tạo. Trong bài đánh giá do Lamnatou et al. thực hiện, người ta kết luận rằng vật liệu ETFE thể hiện khả năng chống nhiệt độ/lão hóa, sở hữu độ bền cơ học cao và thể hiện khả năng chống hóa chất tuyệt vời [ 18 ]. Do độ bền của chúng, màng ETFE cũng góp phần tạo ra ít chất thải hơn. Bằng cách phân tích chất thải được tạo ra trong suốt vòng đời của lớp phủ nhà kính, Maraveas trong [ 19 ] đã ước tính tác động của chúng đến môi trường. So sánh chất thải do LDPE, EVA và ETFE tạo ra cho thấy LDPE và EVA tạo ra lượng chất thải tích lũy cao nhất khi xem xét tuổi thọ 15 năm của nhà kính. Do đó, có thể kết luận rằng màng nhựa ETFE có tác động ít nhất đến môi trường so với cả hai lựa chọn EVA và LDPE.
Tuy nhiên, người ta đã ghi nhận sự thiếu hiểu biết toàn diện về tác động của quá trình lão hóa đối với các màng được sử dụng làm lớp phủ nhà kính, và mục tiêu của nghiên cứu này là giải quyết khoảng cách này. Hai loại màng PE được chọn vì mục đích sử dụng chủ yếu của chúng làm lớp phủ nhà kính ở Croatia: màng khuếch tán và màng trong suốt. Ngoài ra, ETFE được chọn là vật liệu mới đầy hứa hẹn có khả năng thay thế màng polyethylene trong suốt, mang lại nhiều đặc tính có lợi. Màng PE đã được sử dụng rộng rãi làm lớp phủ nhà kính trong một thời gian dài, dẫn đến các nghiên cứu toàn diện về đặc tính của chúng. Tuy nhiên, không thể nói như vậy đối với ETFE, đặc biệt là trong bối cảnh tiềm năng sử dụng của nó trong nông nghiệp. Do đó, chúng tôi quyết định thực hiện so sánh toàn diện các đặc tính của cả ba loại màng bằng một số phương pháp điều tra, bao gồm thử nghiệm các đặc tính kéo, phân tích quang phổ, phân tích cơ học động, quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier, phép đo nhiệt lượng quét vi sai và phân tích nhiệt trọng lượng.
2. Vật liệu và phương pháp
2.1. Vật liệu
Ở vùng ven biển của Croatia, màng PE khuếch tán chủ yếu được sử dụng làm vật liệu che phủ nhà kính. Những màng này được thiết kế để phân tán ánh sáng đều hơn và giảm tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, khiến chúng phù hợp với khí hậu ven biển. Ở vùng lục địa của Croatia, màng PE trong suốt thường được sử dụng làm vật liệu che phủ nhà kính. Màng trong suốt cho phép nhiều ánh sáng mặt trời trực tiếp xuyên qua hơn, điều này có thể có lợi ở những vùng có nhiệt độ mát hơn và ít ánh sáng mặt trời tự nhiên hơn [ 20 ]. Việc lựa chọn màng PE ở mỗi vùng dựa trên điều kiện khí hậu cụ thể của họ và yêu cầu khuếch tán ánh sáng mong muốn để cây phát triển tối ưu ở các khu vực tương ứng. Ba loại màng khác nhau đã được chọn cho các thí nghiệm và chúng đã được thử nghiệm trước và sau khi tiếp xúc với quá trình lão hóa: ETFE, PE trong suốt/trong suốt (PE-C) và PE khuếch tán (PE-D). Các màng polyethylene đã mua được dự định sẽ được sử dụng làm vật liệu che phủ nhà kính. Độ dày của màng ETFE là 0,1 mm, trong khi cả hai màng PE đều có độ dày là 0,2 mm.
2.2. Lão hóa nhân tạo
Quá trình lão hóa được thực hiện trong buồng thử nghiệm hồ quang xenon Cofomegra Solarbox RH (Milan, Ý) (có đèn hồ quang xenon khi có hơi ẩm, do đó có khả năng điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và/hoặc độ ẩm.
Điều kiện buồng lão hóa thời tiết theo ISO-4892-2:2013: Nhựa—Phương pháp tiếp xúc với nguồn sáng trong phòng thí nghiệm—Phần 2: Đèn hồ quang xenon [ 21 ] là:
- Chiếu xạ: 550 W/m 2,
- Nhiệt độ: 65 °C và độ ẩm 65% trong 1000 giờ, tương ứng với 3 năm tiếp xúc lão hóa thực tế với điều kiện khí quyển,
- Thời gian phơi khô/ướt xen kẽ với thời gian lần lượt là 102 phút và 18 phút.
2.3. Nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC)
Tính chất nhiệt của màng polyme được nghiên cứu đã được xác định bằng cách sử dụng nhiệt lượng kế quét vi sai (DSC) Mettler Toledo DSC 3 (Columbus, OH, Hoa Kỳ). Các mẫu có khối lượng khoảng 5 mg được đun nóng từ −80 °C đến 300 °C để xóa lịch sử nhiệt, sau đó là chu trình làm mát đến −80 °C và đun nóng lại. Để thu được 5 mg mẫu, một số mảnh màng đã được cắt cho vừa với nồi nấu. Phép đo được thực hiện trong khí quyển nitơ (N 2 ) với lưu lượng 50 mL/phút và tốc độ gia nhiệt 10 °C/phút. Nhiệt nóng chảy (Δ H m ) và kết tinh (Δ H c ), nhiệt độ kết tinh ( T c ) và nhiệt độ nóng chảy ( T m ) đã được xác định.
2.4. Kiểm tra tính chất kéo
Thử nghiệm các đặc tính kéo được thực hiện trên máy thử nghiệm vạn năng Shimadzu AGS-X (Tokyo, Nhật Bản), theo tiêu chuẩn ISO 527-3:2018: Nhựa—Xác định các đặc tính kéo—Phần 3: Điều kiện thử nghiệm cho màng và tấm [ 22 ]. Tốc độ thử nghiệm là 100 mm/phút. Kiểm tra được tiến hành trên ba mẫu thử, sau đó tính toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn.
2.5. Phân tích quang phổ
Quy trình đo độ truyền qua ở các bước sóng khác nhau được thực hiện trên máy quang phổ UV–VIS Thermo Scientific Evolution 350 (Waltham, MA, Hoa Kỳ) với nguồn bức xạ điện từ trong phạm vi từ 190 nm đến 1100 nm theo cách sau:
- Các màng nhựa được cắt thành những mảnh nhỏ bằng máy cắt khuôn.
- Các mảnh phim được đặt trên một tấm kính và phủ lên một tấm kính khác.
- Máy quang phổ UV-VIS được bật và chế độ truyền qua được chọn.
- Tạo ra phôi bằng cách đặt một miếng chăn lên máy.
- Khoảng trắng được trừ đi từ kết quả đọc mẫu.
- Dữ liệu được thu thập cho cả hai nhóm mẫu, có và không có buồng thời tiết lão hóa.
Thử nghiệm được thực hiện trên 6 mẫu thử.
2.6. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR)
Các màng polyme được nghiên cứu đã được đặc trưng bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier phản xạ toàn phần suy yếu (ATR FTIR) sử dụng máy quang phổ FTIR Perkin Elmer Spectrum One (Waltham, MA, Hoa Kỳ) được trang bị tinh thể ZnSe trong phạm vi 4000 đến 650 cm -1 với độ phân giải 4 cm -1 . Mỗi phổ là giá trị trung bình của ba phổ được ghi lại ở các vị trí khác nhau trên màng. Các màng đã được lau sạch trước đó để loại bỏ bất kỳ chất gây ô nhiễm bề mặt nào.
2.7. Phân tích cơ học động (DMA)
Phân tích cơ học động (DMA) là một kỹ thuật được sử dụng để mô tả các tính chất của polyme theo hàm số của nhiệt độ, thời gian, tần số, ứng suất hoặc sự kết hợp của tất cả các thông số này. Máy phân tích cơ học động DMA 983 , do TA Instruments (New Castle, DE, Hoa Kỳ) sản xuất, được sử dụng để đo các hàm nhớt đàn hồi chính, mô đun lưu trữ ( E ′) và mô đun mất mát ( E ″). Các phép đo được thực hiện ở tần số không đổi là 1 Hz với biên độ 0,1 mm ở chế độ kéo giãn. Tốc độ gia nhiệt là 3 °C/phút và phạm vi nhiệt độ từ −100 °C đến 120 °C. Nitơ lỏng được sử dụng để làm mát ở nhiệt độ thấp.
2.8. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) của các mẫu nghiên cứu được thực hiện bằng Mettler Toledo TGA/DSC 3+ (Columbus, OH, Hoa Kỳ). Kết quả thu được đối với các mẫu có khối lượng khoảng 5 mg trong phạm vi nhiệt độ từ 35 °C đến 600 °C, ở tốc độ gia nhiệt 10 °C/phút trong khí quyển N 2 với lưu lượng dòng chảy không đổi là 50 mL/phút trong quá trình phân tích. Chuẩn bị mẫu giống hệt như mô tả đối với DSC. Sản lượng còn lại được xác định ( m 600 ), cũng như nhiệt độ mà 5 phần trăm khối lượng của mẫu bị phân hủy ( T 95 ) và nhiệt độ ở tốc độ phân hủy tối đa ( T max ).
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Điểm nóng chảy và độ kết tinh (DSC)
Kết quả DSC được thể hiện ở Hình 1 , Hình 2 , Hình 3 , Hình 4 , Hình 5 và Hình 6 và Bảng 1 .
Bảng 1. Các thông số DSC đặc trưng của các mẫu nghiên cứu; nhiệt độ chuyển thủy tinh ( T g ), nhiệt độ nóng chảy ( T m ), nhiệt độ nóng chảy (Δ H m ), độ kết tinh ( X c ), nhiệt độ kết tinh ( T c ) và nhiệt độ kết tinh (Δ H c ).
Hình 1 , Hình 2 , Hình 3 và Hình 4 hiển thị nhiều đỉnh quan sát được trong quá trình nóng chảy và kết tinh của các mẫu PE-C và PE-D, cho thấy sự hiện diện của các tinh thể có kích thước khác nhau trong polyme. Quá trình lão hóa không ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy và kết tinh của PE-C, nhưng nó ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy, tăng khoảng 4,5 J/g. Bằng cách chia nhiệt độ nóng chảy của các mẫu nghiên cứu với nhiệt độ nóng chảy của 100% polyethylene kết tinh là 293 J/g như Wunderlich đã giải thích trong [ 23 ], có thể tính được mức độ kết tinh và sự gia tăng nhiệt độ này tương ứng với mức độ kết tinh tăng khoảng 1,5%. Theo Chen et al. [ 24 ], điều này cho thấy trọng lượng phân tử của PE giảm sau khi lão hóa, cho phép xếp chồng dễ dàng hơn các chuỗi polyme ngắn hơn thành các tinh thể. Nhìn chung, cả tốc độ tăng trưởng tổng thể của quá trình kết tinh và mức độ kết tinh thu được đều tăng khi trọng lượng phân tử giảm. Hành vi như vậy phù hợp với một số bài báo khác liên quan đến quá trình lão hóa của vật liệu polyme, trong đó sự gia tăng độ kết tinh thường xuyên được quan sát thấy do hậu quả của việc giảm trọng lượng phân tử [ 25 , 26 ]. Trong trường hợp của PE-D, quá trình lão hóa ảnh hưởng đến cả nhiệt độ nóng chảy, tăng khoảng 4 °C, và nhiệt độ kết tinh, giảm khoảng 9 °C. Sự gia tăng độ kết tinh thậm chí còn rõ rệt hơn so với mẫu PE-C, vì nó tăng 4%. Cuối cùng, đối với ETFE ( Hình 5 và Hình 6 ), không có thay đổi nào về T m và T c , nhưng trong trường hợp này, sự gia tăng độ kết tinh là khoảng 6%, cho thấy sự rút ngắn chuỗi mạnh nhất. Độ kết tinh được tính toán từ giá trị tài liệu đối với ETFE tinh thể 100%, là 113,4 J/g, như được báo cáo bởi Walsby et al. trong [ 27 ]. Đối với các mẫu PE, không thể xác định T g vì nó thấp hơn −100 °C, nằm ngoài phạm vi đo của thiết bị được sử dụng. ETFE chưa xử lý có T g hơi dễ thấy ở khoảng 126 °C, nhưng điều này biến mất sau khi lão hóa, có thể là do phần tinh thể tăng lên và phần vô định hình thấp hơn của polyme.
3.2. Tính chất kéo
Hình 7 cho thấy sự so sánh các đường cong ứng suất-biến dạng cho ba loại màng nhựa trước và sau khi lão hóa. Ngoài ra, Bảng 2 hiển thị các giá trị của các đặc tính kéo tương ứng với từng loại màng. Khi lão hóa nhân tạo, độ bền kéo và mô đun kéo của màng PE khuếch tán lão hóa đã tăng nhẹ, lần lượt là 2,7% và 5,4%. Hơn nữa, độ biến dạng kéo khi đứt cũng tăng 12%. Hiện tượng cứng lại này trong polyethylene có thể là do sự gia tăng độ kết tinh, do đó dẫn đến sự gia tăng độ bền kéo và mô đun, như Chabira et al. chỉ ra trong nghiên cứu của họ [ 28 ] và được hỗ trợ bởi phân tích DSC của chúng tôi trong 3.1. Babaghayou et al. trong công trình của họ cũng kết luận rằng những thay đổi về mặt hóa học và cấu trúc đã ảnh hưởng tiêu cực đến một số đặc tính cơ học của màng LDPE, chẳng hạn như mô đun đàn hồi tăng lên do màng cứng lại trong quá trình phong hóa, cũng như độ giãn dài khi đứt giảm [ 11 ]. Dehbi quan sát thấy rằng các màng LDPE bị suy giảm các tính chất cơ học do tiếp xúc với các điều kiện môi trường, chẳng hạn như bức xạ mặt trời và nhiệt độ. Bức xạ mặt trời đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình phân hủy. Những phát hiện trong nghiên cứu của ông đã chứng minh mối quan hệ rõ ràng giữa sự suy giảm các tính chất cơ học và các quá trình phong hóa và lão hóa [ 12 ].
Bảng 2. Tính chất kéo của màng PE-D, PE-C và ETFE trước và sau khi lão hóa.
Ngược lại, màng PE trong suốt cho thấy sự giảm nhẹ ở cả ba giá trị: độ bền kéo, mô đun kéo và độ biến dạng kéo khi đứt, với mức giảm lần lượt là 2,3%, 4,9% và 5%. Những phát hiện này tương quan với công trình của Emekli et al. [ 29 ], trong đó họ báo cáo độ bền kéo của màng LDPE bị mất sau 24 tháng lão hóa tự nhiên do thời tiết từ 3,3% đến 8,5%. Ngoài ra, họ quan sát thấy độ biến dạng kéo khi đứt giảm từ 12% đến 14% sau thời gian lão hóa. Trong nghiên cứu của mình [ 2 ], Li et al. đã chỉ ra rằng độ bền kéo của màng PE bị ảnh hưởng xấu bởi hai phương pháp lão hóa: lão hóa nhiệt và lão hóa tia cực tím. Cụ thể, tính chất kéo giảm 6% trong quá trình lão hóa nhiệt, trong khi nó giảm đáng kể hơn 15% trong quá trình lão hóa tia cực tím trong vòng 120 giờ. Rõ ràng, tác động của lão hóa tia cực tím đến độ bền kéo của màng là đáng kể hơn, dẫn đến sự suy giảm nhanh hơn các tính chất cơ học của nó.
Ngược lại, màng ETFE già cỗi cho thấy sự gia tăng đáng kể 14,5% về độ bền kéo, cùng với mức tăng nhẹ 0,7% về mô đun kéo, một sự thay đổi được cho là do độ kết tinh tăng cao. Đáng ngạc nhiên là cũng có sự gia tăng không lường trước được 25% về độ biến dạng kéo khi đứt đối với màng già cỗi. Ngược lại, Stefani và cộng sự đã báo cáo sự giảm nhẹ về độ bền kéo (6,4%) và độ biến dạng kéo khi đứt (7,1%) sau 9800 giờ lão hóa nhân tạo ở nhiệt độ khô không đổi là 55 °C trong nghiên cứu của họ [ 3 ]. Tương tự như vậy, Bracciale và cộng sự đã quan sát thấy độ bền kéo và mô đun kéo giảm nhẹ 5% trong công trình của họ [ 17 ]. Điều quan trọng cần lưu ý là sự thay đổi trong các báo cáo này có thể là do các quy trình lão hóa và công thức màng khác nhau được sử dụng trong mỗi nghiên cứu.
Kết quả phân tích DSC cho thấy trong số ba màng, đặc biệt là PE-D và ETFE, có sự gia tăng rõ rệt về độ kết tinh. Sự gia tăng này được phản ánh trong các giá trị cao hơn cho cả độ bền kéo và mô đun kéo. Tuy nhiên, bất ngờ thay, các màng này cũng cho thấy sự gia tăng về độ biến dạng kéo khi đứt, một hành vi trái ngược với phản ứng vật liệu dự kiến.
3.3. Độ truyền dẫn / Hệ số truyền (sáng)
Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến vật liệu phủ là khả năng cho phép bức xạ thấm qua, đặc biệt là đối với bức xạ hoạt động quang hợp (PAR) có độ thấm cao. Ánh sáng, nằm trong phạm vi bước sóng 380–760 nm, là một thành phần thiết yếu của bức xạ mặt trời. Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, quá trình mà thực vật chuyển đổi năng lượng mặt trời thành carbohydrate. Do đó, khi mua vật liệu phủ, một trong những cân nhắc quan trọng nhất là khả năng truyền sáng của nó. Khả năng truyền sáng phụ thuộc phần lớn vào góc tới của ánh sáng và sự phản xạ xảy ra trên bề mặt vật liệu phủ. Sự phản xạ bị ảnh hưởng rất nhiều bởi cả góc tới và chiết suất riêng của vật liệu. Ngoài ra, khả năng truyền sáng của vật liệu có thể thay đổi tùy thuộc vào việc bức xạ tới là trực tiếp hay khuếch tán. Những cân nhắc này làm nổi bật tầm quan trọng của việc lựa chọn vật liệu phủ cho phép mức độ thâm nhập ánh sáng thích hợp, đảm bảo các điều kiện tối ưu cho quá trình quang hợp và sự phát triển tổng thể của thực vật [ 1 ]. Kết quả cho thấy màng PE-D khuếch tán có độ trong suốt thấp nhất, trong khi màng PE-C trong suốt có mức truyền ánh sáng gấp đôi trong phạm vi 400–1100 nm so với màng PE-D khuếch tán. Tất cả các màng PE đều cho thấy độ trong suốt giảm đáng kể ở bước sóng thấp hơn 400 nm. Những kết quả này tương ứng với những kết quả thu được bởi Abdel-Ghany et al. trong [ 30 ], người đã đưa một màng LDPE mới vào điều kiện khí hậu khô cằn trong thời gian một năm và quan sát thấy rằng các đặc tính quang phổ của màng, cùng với tổng độ truyền của nó đối với bức xạ mặt trời quang hợp (PAR) toàn cầu, giảm khoảng 32%. Theo phát hiện của Stefani et al., sau khi lão hóa nhân tạo trong thời gian 9800 giờ trong khí quyển khô, một màng ETFE cho thấy tổng độ mất truyền khoảng 1% đối với bức xạ quang hợp (PAR) trong phạm vi từ 390 đến 700 nm. [ 3 ]
ETFE có mức độ truyền dẫn tương đương với màng PE trong suốt và có độ truyền dẫn cao hơn đáng kể ở vùng dưới 400 nm khi so sánh với màng PE của cả hai loại. Khi tiếp xúc với quá trình lão hóa nhân tạo, có sự giảm mức độ truyền dẫn được quan sát thấy ở cả ba loại màng ( Hình 8 ), điều này có thể chỉ ra một mức độ nhất định của sự phân hủy polyme
Từ những nghiên cứu này, có thể kết luận rằng trong phạm vi bước sóng biểu thị ánh sáng khả kiến (400 đến 700 nm), màng ETFE có độ trong suốt và truyền 70–95% ánh sáng trước và sau khi tiếp xúc với quá trình lão hóa. Màng PE-C trong suốt có 60–75% độ truyền trong phạm vi ánh sáng khả kiến và màng PE-D khuếch tán chỉ có 20–35%. Tuy nhiên, khi chuyển sang phạm vi ánh sáng UV (dưới 400 nm), màng PE có độ truyền là 5–20%, trong khi màng ETFE có giá trị truyền lên tới 65%, bất kể màng có tiếp xúc với điều kiện khí quyển hay không. Ở bước sóng trên 700 nm (ánh sáng IR), cả hai màng PE đều cho thấy độ truyền tăng lên trước và sau khi tiếp xúc với quá trình lão hóa. Ngược lại, màng ETFE có độ truyền giảm xuống còn 65% trong cùng điều kiện.
3.4. Thay đổi cấu trúc hóa học (FT-IR)
Phân tích FTIR của các màng bị phong hóa trong công trình của Babaghayou et al. [ 11 ] cho thấy việc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thúc đẩy quá trình oxy hóa của các màng LDPE, thể hiện rõ qua chỉ số carbonyl và vinyl tăng lên. Hình 9 , Hình 10 và Hình 11 cho thấy sự so sánh phổ FT-IR của các mẫu màng polyme chưa qua xử lý và đã qua xử lý. Hình 9 cho thấy phổ của mẫu PE-C.
Ngoài các dao động uốn cong và kéo giãn C–H điển hình được quan sát thấy trong polyethylene IR ở 2917 cm −1 , 2849 cm −1 , 1464 cm −1 và 719 cm −1 , như đã thấy trong công trình của Renner et al. trong [ 31 ], có thể xác định được các dao động bổ sung không thường có trong polyethylene chưa sử dụng. Chúng bao gồm các dao động ở 1739 cm −1 , 1239 cm −1 và 1020 cm −1 . Dao động ở 1739 cm −1 có liên quan đến sự kéo giãn của các liên kết cacbonyl C=O, trong khi các dao động ở 1239 và 1020 cm −1 được cho là do sự kéo giãn của các liên kết C–O, như được Setyaningrum et al. báo cáo trong [ 32 ]. Sự xuất hiện của các liên kết này trong polyethylene có thể được mong đợi sau khi phân hủy do quá trình oxy hóa chuỗi polymer nhưng không nên có trong mẫu chưa qua xử lý. Sự hiện diện có thể được giải thích bằng cách chỉ định vật liệu không chính xác của nhà cung cấp, khi loại polyethylene này thực sự là đồng trùng hợp với một polymer khác chứa liên kết C = O, chẳng hạn như một loại acrylate, hoặc bằng cách nó chứa một chất phụ gia có liên kết C = O. Các chất phụ gia có thể được sử dụng bao gồm các chất hấp thụ tia UV và chất ổn định khác nhau cũng như chất chống oxy hóa. Người ta biết rằng chất ổn định tia UV cho polymer là chất ổn định ánh sáng amin cản trở khác nhau (HALS), trong khi chất chống oxy hóa thường là phenol cản trở về mặt không gian [ 33 ]. Cả hai chất phụ gia này đều chứa liên kết C = O, trong khi amin cũng chứa liên kết NH. Trong trường hợp PE-C, bên cạnh các rung động đã đề cập ở trên, rung động nhỏ nhưng rõ ràng ở khoảng 3250 cm -1 cũng có thể nhìn thấy được. Rung động này có thể được quy cho các liên kết NH trong HALS [ 34 ], vì vậy điều này có thể giải thích sự hiện diện của các liên kết không đặc trưng cho PE. Sự hiện diện của một số loại chất ổn định có thể được mong đợi trong màng PE cho các ứng dụng ngoài trời. Phổ của PE-C già cỗi gần như giống hệt nhau. Không có sự gia tăng cường độ rung động C = O bổ sung, do đó sự suy thoái của mẫu này không thể nhìn thấy bằng phương pháp FT-IR.
Hình 10 cho thấy phổ FT-IR của mẫu PE-D chưa xử lý và đã già. Trong trường hợp này, polyme thực sự là polyethylene tinh khiết vì nó thể hiện tất cả các rung động điển hình được đề cập ở trên. Trong trường hợp này, phổ thay đổi đôi chút sau khi già hóa khi các rung động bổ sung mới xuất hiện. Đỉnh rộng xung quanh 3300 cm -1 có thể liên quan đến rung động liên kết –OH và các rung động yếu dưới 1463 cm -1 có thể liên quan đến sự kéo dài C–O. Tất cả những điều này là điển hình của phản ứng loại Norrish II của quá trình phân hủy quang oxy hóa, như đã được Gardette và cộng sự giải thích trong [ 35 ]. Một rung động C=O carbonyl nhỏ có thể nhìn thấy ở 1741 cm -1 trong cả mẫu chưa xử lý và đã già hóa, nhưng cường độ không tăng đáng kể sau khi phân hủy.
Hình 11 cho thấy phổ FTIR của mẫu ETFE. Nó cho thấy một tín hiệu rất yếu ở 2978 cm −1 liên quan đến dao động kéo dài C–H. Một tín hiệu khác ở 1454 cm −1 liên quan đến dao động biến dạng của phân đoạn –CH 2 , trong khi các tín hiệu mạnh giữa 1324 cm −1 và 971 cm −1 liên quan đến dao động kéo dài C–F và tín hiệu ở 667 cm −1 liên quan đến dao động biến dạng của phân đoạn –CF 2. Điều này tương ứng với các phát hiện của Yoo và Kwak et al. trong [ 36 ] và Callela et al. trong [ 37 ]. Những thay đổi đáng kể được quan sát thấy trong mẫu đã già, vì hầu hết các tín hiệu trong phạm vi 1324–971 cm −1 chuyển thành một đỉnh chính ở 1041 cm −1 , cho thấy những thay đổi đáng kể trong cấu trúc của ETFE do sự phân hủy UV.
3.5. Biểu đồ nhiệt DMA
Biểu đồ nhiệt DMA được sử dụng như biểu diễn đồ họa của dữ liệu thu thập được để phân tích các đặc tính nhớt đàn hồi của vật liệu trong phạm vi nhiệt độ rộng. Thông qua các biểu đồ nhiệt này, các thông số thiết yếu như mô đun lưu trữ và mô đun mất mát (mô đun động) và tan δ đã được đánh giá, cung cấp thông tin chi tiết về hành vi cơ học của vật liệu và phản ứng của chúng đối với tải trọng động và các biến đổi nhiệt độ. Mô đun lưu trữ thể hiện mối quan hệ trực tiếp với năng lượng đỉnh được lưu trữ trên mỗi chu kỳ trong vật liệu (mẫu). Tương tự như vậy, mô đun mất mát có liên quan tỷ lệ thuận với năng lượng ròng bị tiêu tán trên mỗi chu kỳ. Khi vật liệu trải qua quá trình lão hóa, các đại lượng này sẽ thay đổi, từ đó cho thấy xu hướng lão hóa của vật liệu. Sự xuống cấp, cho dù thông qua sự đứt gãy chuỗi hay liên kết chuỗi, đều dẫn đến những thay đổi đối với các đặc tính nhớt đàn hồi cơ bản của vật liệu. Theo nghiên cứu của Kamweru và cộng sự, sự gia tăng mô đun động (tăng độ cứng) có liên quan đến sự liên kết chuỗi hoặc kết tinh, trong khi sự giảm mô đun động cho thấy sự đứt gãy chuỗi [ 38 ].
Hình 12 minh họa các đường cong mô đun lưu trữ theo hàm số nhiệt độ cho tất cả các màng trước và sau khi lão hóa. Kết quả cho thấy mô đun lưu trữ của màng PE trong suốt giảm đáng kể ở mọi nhiệt độ sau khi lão hóa, với các giá trị cao nhất được quan sát thấy trong phạm vi nhiệt độ từ −80 °C đến −50 °C. Mặt khác, đối với cả màng polyethylene khuếch tán và màng ETFE, các giá trị mô đun lưu trữ đều tăng sau khi lão hóa, có thể là do sự hình thành một số cấu trúc liên kết chéo do sự phân hủy quang học sau khi lão hóa, điều này cũng được quan sát thấy bằng FT-IR. Tương tự như màng PE trong suốt, các giá trị mô đun lưu trữ lớn nhất đối với màng PE khuếch tán và màng ETFE được quan sát thấy trong khoảng từ −100 °C đến −50 °C.
Hình 13 trình bày các đường cong DMA của mô đun mất mát theo hàm số của nhiệt độ cho tất cả các màng trước và sau khi lão hóa. Trong trường hợp màng PE trong suốt trước khi lão hóa ở nhiệt độ −25 °C, một cực đại giãn nở, tương ứng với chuyển động của chuỗi phân tử trong pha vô định hình (đỉnh beta), đã được quan sát thấy. Sau khi lão hóa, đỉnh beta vẫn giữ nguyên nhiệt độ. Đối với màng PE khuếch tán trước khi lão hóa, đỉnh beta xuất hiện ở nhiệt độ −22,6 °C. Tuy nhiên, sau khi lão hóa, đỉnh beta dịch chuyển đến nhiệt độ cao hơn (−20,1 °C) và có sự giãn nở cực đại. Hiện tượng này có thể được quy cho những thay đổi xảy ra trong pha vô định hình sau khi lão hóa và khả năng hình thành cấu trúc liên kết chéo, cản trở tính di động của chuỗi polyme.
Đối với ETFE, độ giãn nở tối đa được quan sát thấy ở nhiệt độ 64 °C, chuyển sang nhiệt độ cao hơn (67,5 °C) sau khi lão hóa. Sự khác biệt đáng chú ý nhất giữa màng lão hóa và không lão hóa được quan sát thấy đối với ETFE, mặc dù màng ETFE cho thấy giá trị mô đun mất mát cao nhất ở hầu hết mọi nhiệt độ, ngoại trừ khoảng nhiệt độ từ −30 °C đến −10 °C, nơi đường cong màng PE đạt giá trị tối đa.
Hình 14 hiển thị đường cong DMA của tan δ theo hàm nhiệt độ cho tất cả các màng trước và sau khi lão hóa. Tan δ đóng vai trò là thước đo các đặc tính hấp thụ và tiêu tán năng lượng của vật liệu, biểu thị tỷ lệ giữa mô đun mất mát và mô đun lưu trữ.
Tan δ cung cấp cái nhìn sâu sắc cần thiết về khả năng giảm chấn của vật liệu, với các giá trị tan δ cao hơn biểu thị hệ số giảm chấn lớn hơn, do đó thể hiện hiệu suất hấp thụ và tiêu tán năng lượng hiệu quả hơn. Trong Hình 8 , các đường cong tan δ chứng minh rõ ràng rằng ETFE thể hiện hành vi đàn hồi ở nhiệt độ cao hơn so với polyethylene. Sự khác biệt này có thể là do hành vi giảm chấn riêng biệt của hai vật liệu, với polyethylene thể hiện các đỉnh tan δ cao hơn do sự thống trị của thành phần nhớt.
3.6. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
Kết quả TGA được thể hiện ở Hình 15 , Hình 16 và Hình 17 và Bảng 3 .
Bảng 3. Nhiệt độ ở mức mất 5% khối lượng ( T 95 ), nhiệt độ ở tốc độ phân hủy tối đa ( T max ) và khối lượng còn lại ở 600 °C ( m 600 ).
Tác động của sự phân hủy UV lên độ ổn định nhiệt của polyme là rõ ràng; tuy nhiên, nó ảnh hưởng đến từng polyme theo những cách riêng biệt. Đối với mẫu PE-C, sự phân hủy bắt đầu ở nhiệt độ cao hơn một chút đối với mẫu đã già, nhưng nằm trong phạm vi không chắc chắn của phép đo, trong khi có thể thấy sự khác biệt rõ ràng đối với T max , vì mẫu đã già có giá trị thấp hơn 8 °C. Ngoài ra, có thể thấy bước phân hủy thứ hai trên đường cong DTG ( Hình 15 ) dưới dạng một vai nhỏ trên 500 °C, hỗ trợ khả năng có một thành phần polyme khác có trong hệ thống, như nghi ngờ từ FT-IR. Trong trường hợp của mẫu PE-D, T 95 thấp hơn khoảng 16 °C so với mẫu chưa xử lý, điều này được mong đợi đối với mẫu bị phân hủy nhẹ, như đã thấy trong phân tích FT-IR. Sự phân hủy dẫn đến việc giảm trọng lượng phân tử của polyme và các sản phẩm phân hủy dễ bay hơi bắt đầu xuất hiện ở nhiệt độ thấp hơn. Giá trị T max cao hơn một chút, nhưng như có thể thấy từ đường cong DTG trong Hình 16 , tất cả sự phân hủy đều xảy ra trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn so với mẫu chưa xử lý. Các tác động của sự phân hủy được quan sát thấy trong FT-IR cũng thể hiện rõ trong phân tích TG của polyme ETFE, trong đó sự phân hủy bắt đầu ở nhiệt độ tương tự cho cả hai mẫu, nhưng polyme già có T max thấp hơn khoảng 12 °C, cho thấy độ ổn định nhiệt thấp hơn ( Hình 17 ). So với các mẫu PE, ETFE có độ ổn định nhiệt cao hơn nhiều vì nó thuộc nhóm polyme hiệu suất cao. Sự phân hủy không ảnh hưởng đến khối lượng còn lại. Tất cả các mẫu đều mất gần như toàn bộ khối lượng ở 600 °C.
4. Kết luận
Nghiên cứu đã đánh giá độ ổn định về mặt hóa học và cơ học của màng phủ nhà kính LDPE và ETFE sau quá trình lão hóa nhân tạo trong 1000 giờ, theo hướng dẫn của ISO-4892-2 [ 21 ]. Các kết quả thu được từ phân tích FT-IR, DMA và TGA được thảo luận để chứng minh những thay đổi về độ ổn định về mặt hóa học và cơ học sau quá trình lão hóa. Những phát hiện từ cả phân tích DMA và TGA đều cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng sự thay đổi đã xảy ra ở cả ba mẫu màng nhựa do quá trình phân hủy quang học. Hiện tượng này đã được chứng minh trong các trường hợp PE-D và ETFE thông qua phân tích FT-IR, mặc dù không có xác nhận nào như vậy được quan sát thấy trong trường hợp PE-C.
Sau quá trình lão hóa, màng PE trong suốt bị suy giảm nhẹ về các đặc tính kéo. Kết quả này được xác nhận bằng DMA, cho thấy mô đun lưu trữ giảm sau quá trình lão hóa. Độ trong của màng PE giảm nhẹ, cùng với độ truyền sáng giảm nhẹ. Phân tích FT-IR chỉ ra sự hiện diện của các chất phụ gia hoặc đồng trùng hợp trong màng, điều này đã được chứng minh bằng TGA. Mặt khác, màng PE-D khuếch tán đã trải qua sự cải thiện về các đặc tính kéo, có thể là do liên kết chéo gây ra bởi quá trình oxy hóa quang trong quá trình lão hóa, được hỗ trợ thông qua DMA, cho thấy sự gia tăng mô đun lưu trữ. Ngoài ra, có một sự giảm nhẹ về độ truyền sáng. Kết quả DSC cho thấy sự gia tăng về độ kết tinh. Sự thoái hóa đã được chứng minh thông qua TGA và FT-IR.
Giống như màng PE-D khuếch tán, màng ETFE thể hiện các đặc tính kéo giãn được tăng cường do liên kết chéo. Hiện tượng này cũng rõ ràng thông qua phân tích DMA, cho thấy sự gia tăng trong mô đun lưu trữ. Đồng thời, mô đun mất mát cho thấy sự giảm như được tiết lộ với DMA, trong khi các phép đo DSC chỉ ra sự gia tăng về độ kết tinh. Các ảnh hưởng của sự thoái hóa được thể hiện rõ trong phân tích FT-IR, cũng như trong kết quả TGA. Đáng chú ý, các phát hiện TGA cũng làm nổi bật tính ổn định nhiệt vượt trội của ETFE so với màng polyethylene.
Trong số các mẫu được kiểm tra, mức tăng tinh thể thấp nhất được quan sát thấy ở mẫu PE-C. Điều này có thể là do sự hiện diện tiềm ẩn của chất ổn định UV, như được xác định bằng phân tích FT-IR. Ngược lại, mức tăng tinh thể nhỏ trong mẫu này dẫn đến hiệu ứng làm cứng ít rõ rệt hơn và do đó, giảm nhẹ các đặc tính kéo.
Những phát hiện này cung cấp thông tin chi tiết có giá trị để tối ưu hóa việc lựa chọn vật liệu che phủ nhà kính nhằm đảm bảo hiệu suất và hiệu quả lâu dài trong môi trường nông nghiệp.
Nhìn chung, nghiên cứu chứng minh rằng trong khi cả ba loại màng đều trải qua một số thay đổi về tính chất do lão hóa, thì sự phân hủy của chúng vẫn nằm trong giới hạn chấp nhận được đối với lớp phủ nhà kính. Màng ETFE, với các tính chất vượt trội của nó, nổi lên như một lựa chọn đặc biệt hứa hẹn, đặc biệt là trong các tình huống đòi hỏi khả năng truyền nhiệt cao. Các nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá hiệu suất lâu dài của các màng này trong nhiều tình huống môi trường khác nhau, cùng với các phương pháp tiếp cận tiềm năng để giảm thiểu bất kỳ sự phân hủy nào được quan sát thấy.
Tại Việt Nam:
*Để nhận được sự hỗ trợ tốt nhất về sản phẩm và dịch vụ của hãng Cofomegra như: Solarbox RH xenon test chamber, hay các sản phẩm khác UV Box,CORROSIONBOX, Damp Heat Chambers, DTP 642 TRANSMISSION DENSITOMETER, Colorimeter Colorstriker…
Vui lòng liên hệ: Công ty TNHH Thiết bị Ngày Nay (TECO., LTD) | Phòng Dịch vụ Phân phối – Bảo hành – Chăm sóc khách hàng của Hãng Co.Fo.Me.Gra. Srl tại Việt Nam. |Tell: 0973 568 613
