一种可生物降解地膜使用寿命预测方法技术

本发明专利技术涉及地膜检测领域，具体提供了一种可生物降解地膜使用寿命预测方法，所针对的可生物降解地膜材料为PBAT、PLA、PPC、PPCP、PGA、PBS中的一种或几种，地膜厚度为5

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解地膜使用寿命预测方法


[0001]本专利技术涉及地膜检测领域，具体提供了一种可生物降解地膜使用寿命预测方法。

技术介绍

[0002]地膜具有保温保湿的作用，在蔬菜、水稻、花生、大蒜等作物上应用广泛。但是，由于其原料多为聚乙烯等资源不可再生的石化类聚合物，使用后的残膜难以降解，加重白色污染问题，限制了石化类地膜的推广应用。
[0003]可生物降解地膜是未来发展的新趋势。该类地膜使用后在短时间内即可被土壤微生物降解为二氧化碳和水，不会对土壤环境造成危害。近年来，可生物降解地膜开发与应用已成为研究热点。但是，由于我国幅员辽阔，气候环境复杂多样，因生物降解地膜环境失效老化造成的提前破裂、作物减产现象时有发生，存在环境失效隐患，限制了该类地膜的推广应用。
[0004]21世纪初期，Nelson等人提出材料加速老化寿命预测的概念，即通过加速老化试验，研究材料性能的变化规律，建立寿命预测模型，可以获得材料在任一指定环境下的使用寿命。目前采用加速老化寿命预测原理对地膜在不同使用环境下的使用寿命预测，研究较少，国内外未见报道。因此，开发用于预测可生物降解地膜使用寿命的快速预测方法和技术，成为目前研究的重点和难点。
[0005]本专利技术使用高温紫外快速老化试验，对可生物降解地膜进行快速老化，并测试地膜的理化性质；然后，对比在大田实际使用过程中地膜的理化性质，阐明高温紫外快速老化过程与大田实际使用过程中地膜理化性质之间的关系，最终建立可生物降解地膜使用寿命预测方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种可生物降解地膜使用寿命预测方法，所针对的可生物降解地膜材料为PBAT、PLA、PPC、PPCP、PGA、PBS中的一种或几种，地膜厚度为5
‑
20微米；所采用的预测方法为室内高温紫外加速老化试验方法，温度设置为30
‑
100℃，紫外光强度为0.5
‑
2W
·
m
‑2，暴露时间为40
‑
80h，取样周期为1天；通过将可生物降解地膜在室内高温紫外加速老化试验和在大田实际使用过程中，分别定期取样，测试样品的理化性质，并通过对比两者之间的差异，建立可生物降解地膜使用寿命预测模型和预测方法；本专利技术为加速预测可生物降解地膜的使用寿命提供一种有效的方法，具有重要的经济、社会和生态效益。
[0007]本专利技术提供的预测原理是：使用室内高温紫外加速老化试验，对可生物降解地膜进行加速老化，并测试地膜的理化性质；然后，对比在大田实际使用过程中地膜的理化性质，阐明高温紫外加速老化过程与大田实际使用过程中地膜理化性质之间的关系，最终建立可生物降解地膜使用寿命预测方法，在上述基础上，专利技术人最终确定了最佳的技术方案如下：
[0008]一种可生物降解地膜使用寿命预测方法，所述的可生物降解地膜在室内高温紫外加速老化试验和在大田实际使用过程中，分别定期取样，测试样品的理化性质，并通过对比两者之间的差异，建立可生物降解地膜使用寿命预测模型和预测方法。
[0009]所述的可生物降解地膜材料为PBAT、PLA、PPC、PPCP、PGA、PBS中的一种或几种，地膜厚度为5
‑
20微米；
[0010]所述的室内高温紫外加速老化试验，温度设置为30
‑
100℃，紫外光强度为0.5
‑
2W
·
m
‑2，暴露时间为40
‑
80h，取样周期为1天；
[0011]所述的大田实际使用过程，温度范围为
‑
20到30℃，由于一年中太阳紫外线强度是不断变化的，因此太阳紫外线强度范围为0.05
‑
1W
·
m
‑2，取样周期为15天；
[0012]采用15天取样周期，这是由于专利技术人发现无论在我国何种季节上述采样周期也可以满足数据的准确性和真实性，可以针对不同季节预测可生物降解地膜的使用寿命，准确度更高。
[0013]更进一步的，专利技术人优选的可生物降解地膜使用寿命预测方法中所述的理化性质为纵向拉伸强度、纵向断裂伸长率、横向拉伸强度、横向断裂伸长率、透光率。
[0014]更进一步优选检测的理化指标为透光率、纵向断裂伸长率、纵向拉伸强度。
[0015]所述预测模型建立方法为：
[0016](1)对上述5个理化性质指标，在大田实际使用过程中，分别于0、15、30、45、60、75、90、105、120、135、150、165、180、195、210天进行采样，构建时间序列Q＝(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,q9,q
10
,q
11
,q
12
,q
13
,q
14
,q
15
)
T
；室内高温紫外加速老化试验过程中，分别于0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10天进行采样，构建时间序列C＝(C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C
10
,C
11
)
T
；
[0017](2)由于对同一理化指标对应的两条时间序列，采样间隔及样本点个数均不一致，因此通过计算两者间的DTW距离度量各理化指标室内高温紫外加速老化试验效果与大田实际使用效果的相似性；时间序列Q＝(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,q9,q
10
,q
11
,q
12
,q
13
,q
14
,q
15
)
T
和C＝(c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7,c8,c9,c
10
,c
11
)
T
的DTW距离计算步骤如下：
[0018](2
‑
1)构建15
×
11矩阵D，矩阵元素d
ij
＝dist(q
i
,c
j
),(i＝1,2,
…
,15；j＝1,2,
…
,11)，其中dist表示距离函数，采用欧氏距离；
[0019](2
‑
2)使用动态规划搜索D中d
11
到d
15,11
的最短路径；
[0020](2
‑
3)将搜索到的最短路径作为时间序列Q和C的相似度，及DTW距离，具体计算公式如下：
[0021]D(i,j)＝Dist(i,j)+min[D(i
‑
1,j),D(i,j
‑
1),D(i
‑
1,j
‑
1)]；
[0022](3)对应理化指标分别计算两条时间序列间的DTW距离，距离越本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解地膜使用寿命预测方法，其特征在于：所述的可生物降解地膜在室内高温紫外加速老化试验和在大田实际使用过程中，分别定期取样，测试样品的理化性质，并通过对比两者之间的差异，建立可生物降解地膜使用寿命预测模型；其中所述的理化性质为纵向拉伸强度、纵向断裂伸长率、横向拉伸强度、横向断裂伸长率、透光率；其中所述预测模型的建立方法如下：(1)针对上述理化性质指标，在大田实际使用过程中，分别于0、15、30、45、60、75、90、105、120、135、150、165、180、195、210天进行采样，构建时间序列Q＝(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,q9,q
10
,q
11
,q
12
,q
13
,q
14
,q
15
)
T
；室内高温紫外加速老化试验过程中，分别于0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10天进行采样，构建时间序列C＝(C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C
10
,C
11
)
T
；(2)由于对同一理化指标对应的两条时间序列，采样间隔及样本点个数均不一致，因此通过计算两者间的DTW距离度量各理化指标室内高温紫外加速老化试验效果与大田实际使用效果的相似性；时间序列Q＝(q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,q9,q
10
,q
11
,q
12
,q
13
,q
14
,q
15
)
T
和C＝(c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7,c8,c9,c
10
,c
11
)
T
的DTW距离计算步骤如下：(2
‑
1)构建15
×
11矩阵D，矩阵元素d
ij
＝dist(q
i
,c
j
),(i＝1,2,
…
,15；j＝1,2,
…
,11)，其中dist表示距离函数，采用欧氏距离；(2
‑
2)使用动态规划搜索D中d
11
到d
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐静，王佳音，解加卓，王晶，贾宪飞，张坤，米庆华，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：