CN101496490B

CN101496490B - 光纳米农用薄膜及其制备方法

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Publication number: CN101496490B
Application number: CN2009101272727A
Authority: CN
Inventors: 廖永和
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Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: CN101496490A

Abstract

本发明涉及一种新型的光纳米农用薄膜及其制造方法，借助于该农用薄膜可以得到植物所需的适宜的光能峰值曲线，从而促进植物茁壮生长，为人们提供更天然、更可口的蔬果。本发明的农用薄膜通过如下步骤进行制备：根据植物所需要的光能峰值曲线，确定本发明的农用薄膜配方，初步制备可获得所述植物所需要的光能峰值曲线的农用薄膜；测试所述农用薄膜的光能峰值曲线；将所述植物所需要的光能峰值曲线与上述农用薄膜的光能峰值曲线进行对比，必要时调整农用薄膜的配方，直到获得与植物所需要的光能峰值曲线吻合的农用薄膜配方；根据最终确定的配方制备所述农用薄膜。

Description

光纳米农用薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型的光纳米农用薄膜及其制造方法。更具体而言，基于植物生长所需的光能峰值曲线，设计最适宜植物生长的薄膜配方，由此制得的农用薄膜可以为植物生长营造最佳的环境。

背景技术

塑料薄膜是由各种常规的固体塑料例如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PES)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)以及上述混合物加工而成，根据形成薄膜的塑料种类及配方的不同，可以得到不同性质和功能的薄膜。由此生产的薄膜主要用于农业、食品包装、汽车玻璃及住宅玻璃贴膜等。

为了得到具有不同性质和功能的农用薄膜，可加入各种添加剂例如流滴剂、消雾剂、保温剂、抗氧剂、光稳定剂、脱膜剂、加工助剂、分散剂和催化剂等，以提高农用薄膜的抗氧化性、抗老化性以及易加工性等。例如：聚乙烯耐老化流滴膜，其中含有聚乙烯、抗氧剂、流滴剂、保温剂、光稳定剂等。其中抗氧化剂是聚乙烯进入高温炉(200℃左右)熔化后，抑制农用薄膜在高温时的氧化以及日爆晒下防止老化现象；流滴剂是使扣棚后因雨季及土壤温度上升产生的湿气与棚膜接触后产生流滴效果；保温剂具有保温作用；紫外线消除剂用于消除波长为320～380nm的紫外线，以防止薄膜老化；光稳定剂用于抗紫外线、防止薄膜爆裂和表面剥离。

通过使用具有不同性质和功能的农用薄膜，可以使人们品尝到各种蔬果，而不受季节、气候及地域的限制。然而，传统农用薄膜存在以下缺点：(1)冬季棚膜内需要耗能较大的加温设备，并且加温设备产生的人造热能使得蔬果不可口。这是由于人造热能仅为植物的生长营造了适宜的温度条件，而不具有太阳的紫外光能所具有的催化作用，太阳光能具有紫外催化作用，促使植物能更有效地吸收土壤中的营养成分，从而生长更为茁壮，得到的果实味道更加可口；(2)为了防止薄膜老化，有些传统农用薄膜通常加入紫外线消除剂，但是将某波段的紫外光消除对于植物生长可能十分不利。

并且，地球上的植物种类繁多，其生存依赖于适宜的光能，无论是温带植物还是热带植物都有各自所需的光能。也就是说，并非地球上所有地区都可耕种同类蔬果、栽培同种花卉。即使是传统的农用薄膜，也不能达到上述技术效果。这是因为塑料本身是一种有机聚合物，虽然可以通过添加光稳定剂或紫外线消除剂来改善薄膜的稳定性，但是无法获得适合各种植物生长的优质光能。因此，目前的农用薄膜虽然具有抗老化功能，但却缺乏光能调节作用。

为了克服传统农用薄膜的上述缺陷，基于上述考虑，本发明人获得一种新的农用薄膜，借助于该农用薄膜可以得到各种植物所需的优质光能，促进植物茁壮生长，从而为人们提供更天然、更可口的蔬果。

发明内容

本发明的第一方面是提供一种光纳米农用薄膜的制备方法，所述方法包括：根据植物所需要的光能峰值曲线，选择添加剂配制本发明的农用薄膜配方。

更具体而言，本发明涉及一种光纳米农用薄膜的制备方法，所述方法包括：

(1)根据植物所需要的光能峰值曲线，选择添加剂配制本发明的农用薄膜配方，初步制备可获得所述植物所需要的光能峰值曲线的农用薄膜；

(2)测试所述光纳米农用薄膜的光能峰值曲线；

(3)将所述植物所需要的光能峰值曲线与上述农用薄膜的光能峰值曲线进行对比，必要时调整农用薄膜的配方，直到获得与植物所需要的光能峰值曲线吻合的农用薄膜配方；

(4)根据最终确定的配方制备所述农用薄膜。

优选地，还可以在配方中加入释放负离子、远红外线及光能调节的物质，以获得对植物生长更为有利的光能峰值曲线。所述释放负离子、远红外线及光能调节的物质优选为电气石粉体、导体性的多晶硅、释放性的镁或多微孔的竹炭，更优选为电气石粉体，最优选为电气石纳米粉体。

本发明的另一方面是提供一种由上述方法制得的光纳米农用薄膜。

由于本发明的农用薄膜与光能峰值曲线之间的紧密关系、以及光能峰值曲线与光的波长(光波的单位是纳米)之间的密切关系，本发明者将其制造的新型农用薄膜称为“光纳米膜”。

为了适应各纬度区域，本发明者研制了适宜温带区域使用的光纳米膜，称为“光纳米四季膜”；另外，本发明者还研制了适宜热带地区使用的光纳米膜，称为“光纳米反季膜”。上述两种膜统称为“本发明的农用薄膜”或者“本发明的光纳米膜”。

具体实施方式

本发明的农用薄膜基于以下认识而研制：(1)各个波段的光对于植物的生长发挥不同的作用；(2)各种植物所需要的光能峰值曲线不同。

首先，对各个波段的光对植物生长的作用进行详细说明。

众所周知，太阳光能在穿透星际空间及各大气层时，会产生干涉、吸收、折射、反射等现象，到达地球表面时，获得的太阳光谱依据波长的不同，分为紫外光、可见光以及红外光。太阳光到达地球表面所呈现的全光谱在地球的不同纬度、不同气候条件下有所不同。以辐射能量作为纵坐标、辐射波长作为横坐标所绘制的曲线称为太阳光谱的能量分布曲线，在本文中将“太阳光谱的能量分布曲线”简称为“光能峰值曲线”，如图1所示。

各个波段的光对于植物的生长起不同的作用。具体如下：

紫外光的催化作用

在紫外光区，紫外光(UV～A)具有催化蔬果生长的作用，紫外光可以促进植物对钾元素的吸收，而钾元素可提高光合作用率，促进作物中淀粉和糖的形成，因而使果实更为饱满可口。另外，花苞所含的多种色素(花青素、胡萝卜素、类黄酮)主要受到UV～A的催化，促使花朵千娇百媚，绽放不同颜色。如果紫外光峰值不足，钾的吸收效率降低，不利于植物生长以及果实饱满；但如果紫外光峰值过高，会破环叶绿素、抑制幼苗萌芽并使土壤干旱。各纬度的植物生长需要不同的紫外区光能峰值曲线进行催化。需要注意的是，传统农用薄膜中，为防止老化而添加的紫外线消除剂，对植物生长起到了负面作用。

蓝光的平衡作用

太阳释放的422～492nm的波长范围对应于靛、蓝光的组合，该波长范围的光可促进植物对磷元素的吸收，对植物细胞起平衡传递作用。而磷元素能加速细胞分裂，促使根系和地上部加快生长，促进分化、促进果实提早成熟，提高果实品质。该波长范围的光在不同纬度和不同时间呈不相同的光能峰值。

红光的促进成长作用

太阳所释放的622～760nm的波长范围对应于橘、红光的组合，该波长范围可促进植物对氮元素的吸收，而氮元素能促进蛋白质和叶绿素的形成以及株茎生长，促进叶绿素及生长素的传递，使叶色深绿、叶片增大，促进碳的同化，有利于增加产量、改善品质。

总之，植物在生长过程中，需要紫外光的催化作用来促进枝叶生长和开花结果、同时需要蓝光(422～492nm)对植物的细胞起平衡传递作用、也需要红光(622～760nm)促进萌芽及生长。通过上述一连串的催化作用、平衡作用和促进作用，才使植物得以生长。

下面，对各类植物所需的光能峰值曲线进行说明。

地球上，不同纬度、不同季节、不同气候条件适于不同植物生长，也就是说，各种植物所需要的最佳光能峰值曲线并不相同。根据植物所需的光能峰值高低，将植物分为：(一)阴性植物，该类植物例如有叶菜类，例如大白菜、菠菜、菾菜和生菜等，其所需光能为低量，紫外峰值为3～5的范围；(二)半阳性植物，该类植物例如有块根类，例如胡萝卜和根菾菜等；荚果类，例如豌豆和黄秋葵等；茄果类，例如茄子和番茄；以及小果类，例如草莓等，其所需光能为中量，紫外峰值为4～6的范围；(三)阳性植物，例如有玉米、南瓜、西瓜、哈密瓜、葡萄和黄瓜等，其所需光能为高量，紫外峰值为5～7的范围，其中冬季植物以4～7为宜；夏季植物5～8为宜；(四)耐阳性植物，例如有可食性凤梨及沙漠热带性的仙人掌及棕榈树等，其所需光能为超高量，可适应紫外峰值为9的高热能，此类植物除了耐高温外，还能承受干旱土壤及沙漠区域的高热能。

需要说明的是，上述峰值数值是将吸收光谱仪所呈现的能量比的最大值定为10，根据某个波长的光能大小，确定其峰值数值。

如果植物在最佳光能条件下生长，植物的光合作用更为有效，经过各种光物理与光化学反应，能更有效地吸收土壤中的养分，因而生长更为茁壮；反之，如果植物在不适宜的光能条件下生长，即使增加土壤中的营养成分，也不能被植物有效吸收，植物生长状态不理想。例如：植物在适宜的光能条件下生长，可以吸收70％以上的养分；在不适宜的光能条件下生长，仅能吸收35％左右的养分。这与传统观念中只要增加土壤中的营养成分，就一定会使植物生长更好的观点完全不同。

本发明者通过多年反复的研究，考察各种属性的植物在不同的光能峰值条件下的生长速度、生长状况等，得出最适宜各种属性的植物生长的光能峰值曲线，如图2所示。从图中可以看出，在各个波段范围，不同植物所需要的光能峰值曲线很不相同。

因此，本发明人在上述认知的基础上，认为应当基于每种植物所需的最佳光能峰值曲线以及太阳光能的各个波段对植物生长的不同作用，开发新的农用薄膜，该农用薄膜能产生最优质的能量比、最适于该植物生长的环境，使植物即使在不适宜的季节或地区也能茁壮生长，从而为人们提供更天然、更可口的蔬果。

不同波长的光对植物生长的作用不同，正是基于上述认识，才促使本发明者想到通过采用不同的配方，获得适宜各种植物生长的光能峰值曲线，从而完成本发明。

本发明通过以下技术方案得以实现。

更具体而言，本发明涉及一种农用薄膜的制备方法，所述方法包括：

(2)测试所述农用薄膜的光能峰值曲线；

(4)根据最终确定的配方制备所述农用薄膜。

下面对各个步骤进行详细说明。

首先，根据所选植物所需要的光能峰值曲线，初步确定农用薄膜配方。作为农用薄膜的初步配方，含有塑料以及各种添加剂。所述的添加剂包括光稳定剂和抗氧剂，还可以包括保温剂、流滴剂或消雾剂中的一种或者多种。

对于薄膜中的塑料原料并没有特殊的限制，可以是常规的固体塑料例如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PES)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或其混合物。

对于本发明的光纳米膜所使用的光稳定剂，优选为受阻胺类光稳定剂，可以是哌啶系、哌啶系衍生物和咪唑烷酮类衍生物等，例如可以是聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-次氨基-六亚甲基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-次氨基]}(商品名：XH-944)、聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6-四甲基哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}与聚丁二酸(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯的复合物(商品名：XH-783)。

对于本发明的光纳米膜所使用的抗氧剂、保温剂、流滴剂、消雾剂等可以是常规使用的种类。其中，对于抗氧剂，例如可以是BC-1010、SK215、SK-225；对于保温剂，例如可以是无机保温剂，例如改性煅烧高岭土；对于流滴剂，例如可以是LA-12、LA8、ST-A、LA-2、ST-B、HP3；对于消雾剂，例如可以是聚醚改性聚硅氧烷(BD-3055)；对于紫外线消除剂，例如可以是2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)。

(2)测试所述农用薄膜的光能峰值曲线；

农用薄膜的光能峰值曲线的测试是通过吸收光谱仪进行测试得到的。具体测试方法如下：

使光源照射吸收光谱仪的光谱吸收镜片，并将吸收后的信号传递给光谱主机，然后转换成波长信号，由此获得光能峰值曲线。

具体而言，光能峰值曲线的测试需要在蔬果播种大棚膜下进行，将光谱仪吸收镜头的镜片朝向太阳光源来测试光能峰值曲线，可以通过观察确认光能峰值曲线上显示的波长峰值在一定的时间段内是否稳定来确定光谱仪吸收镜头朝向光源(例如太阳)的方位是否合适，上述观察的时间段通常为30秒。此外，光谱仪吸收镜头距离棚膜顶部的高度、光谱仪吸收镜头距离地面的高度也是需要考虑的因素，通常以获得适当的波长峰值为宜。然而为了方便对比，其高度应当是相对固定的。例如，棚膜高度通常为2.5～3.5米(例如3米)，光谱仪吸收镜头距离棚膜顶部的高度通常为1.5～3.5米。

为了使本发明的农用薄膜适应不同地区、不同植物属性以及气候条件，可以通过改变薄膜厚度、添加剂种类和含量等，以获得更加适宜植物生长的光纳米膜。

本发明根据不同的使用地区分为光纳米四季膜及光纳米反季膜。例如，温带地区所用的光纳米四季膜，所播种的生食蔬菜及叶菜类需要提升可见光、降低紫外光进行促进及催化功能，此时应当使用光纳米四季膜的低量膜。类似地，热带地区所用的光纳米反季膜为热带或干旱地区的专用膜，由于热带地区属于高热能的地区，如果培育叶菜类也是提升可见光、降低紫外光，此时必须使用光纳米反季膜的低量膜。

对于薄膜中各种添加剂的用量，其中所述的光稳定剂的含量为0.15～0.8wt％、所述的抗氧剂的含量为0.1～0.6wt％、所述的保温剂的含量为0.2～0.8wt％，所述的流滴剂的含量为0.5～1.5wt％以及所述的消雾剂的含量为0.1～0.4wt％。表1列出了本发明的两种薄膜光纳米四季膜、光纳米反季膜中各种添加剂的含量范围。

表1

从上表可以看出：

(i)本发明还根据不同的使用地区，通过调整光纳米膜的厚度以得到适宜的光能峰值曲线。例如，相对于温带地区使用的本发明的光纳米薄膜，可以适当增加薄膜的厚度。具体而言，光纳米四季膜的厚度通常约为0.06～0.12mm，光纳米反季膜的厚度通常约为0.14～0.18mm。

(ii)各种添加剂的含量范围可以根据光纳米膜的类型、厚度、不同地区以及植物种类进行调整。一般而言，由于热带地区的紫外热能较大，光稳定剂、抗氧剂的含量对于获得适宜的薄膜十分重要。相对于在温带地区的光纳米四季膜，光纳米反季膜中光稳定剂、抗氧剂的含量更高。例如，在温带地区使用的本发明的光纳米四季膜中，光稳定剂的含量可以为0.15～0.5wt％，抗氧剂的含量可以为0.1～0.4wt％；而热带地区的使用的本发明的光纳米反季膜中，光稳定剂的含量可以为0.5～0.8wt％，抗氧剂的含量可以为0.4～0.6wt％。

(3)对于上述热带地区使用的光纳米反季膜，还有以下几个特点：

(a)为了获得适宜的光能峰值曲线，需要采用厚度较大的薄膜，其厚度通常为0.14～0.18mm；

(b)由于热带地区的紫外热能较大，需要加大光稳定剂、抗氧剂的含量。一般而言，薄膜厚度增大，光稳定剂、抗氧剂的用量也随之增大；

(c)由于热带地区雨量较少，相对于温带地区使用的光纳米四季膜，保温剂、流滴剂及消雾剂的用量并没有大幅度的增加。

作为优选的配方，还可以加入释放负离子、远红外线及光能调节的物质，利用其可以释放负离子、远红外线及光能调节的性质，消除不利于植物生长的有害气体，同时对光能进行调节以促进植物生长。所述的释放负离子、远红外线及光能调节的物质可以选用适宜的材料，例如电气石粉体、导体性的多晶硅、释放性的镁或多微孔的竹炭，优选为电气石粉体，最优选为电气石纳米粉体。

本发明所述的电气石是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物，化学成分复杂，化学式可简化为Na(Mg，Fe，Mn，Li，Al)₃Al₆[SiO₃]₆(BO₃)₃(OH，F)₄。电气石的晶体属于三方晶系复三方单锥晶类，常呈三方柱、三方单锥柱及复三方单锥柱等，截面为球面三角形，柱面上常有纵纹。在矿床形成的电气石与花岗岩、变质岩、石英、长石及云母等共生，可分为黑色电气石和有色电气石等。电气石的色彩因成分等因素而异，例如：粉色电气石中含有锰元素、绿色电气石中含有二价铁元素或铬元素、镁电气石为褐色、锂电气石为玫瑰红至红色或蓝绿色、电气石的黑色是由钠、铁元素所致。色泽优美者又称为碧玺，是较贵重的宝石。电气石的密度通常为2.9～3.2g/cm³，折射率为1.62～1.64。

电气石是一种具有压电效应和热电效应的天然永久性电极晶体材料。在温度和压力变化的情况下，会引起晶体两极产生一定的电压，从而产生永久带电特性，产生0.16μA的微弱电流。运用电气石具有的特殊的热电效应和压电效应，将其作为新的添加剂制成本发明的农用薄膜，在受热、受压或受到其它能量激发时都会产生负离子。例如，农用薄膜经太阳照射有利于释放更多的负离子，尤其是经光能照射、湿度增大及风力吹动等自然条件，可以释放出更多的负离子，从而消除有害气体对作物的不利影响，促进庄稼产量与品质。

此外，电气石具有双折射和二色性等光学特性，具有强烈的偏光性质，可以选择性地对光能进行偏光运动，加之具有释放远红外线的性质，因此添加电气石可以起到光能调节的作用。

本发明中，对于所使用的电气石并没有特别的限定，只要能释放负离子及远红外线，并能实现光能调节，都可用于本发明。例如可优选的密度为3.1～3.2g/cm³之间的电气石，也可以使用与云母微量共生的电气石、具有上述密度的电气石。同时，为了产生良好的偏光效果，优选折射率为1.62～1.64的电气石。

另外，对于本发明的光纳米四季膜，优选添加有色电气石粉体作为释放负离子、远红外线及光能调节的物质，例如呈现红、绿、蓝、棕及无色的有色电气石粉体或上述有色电气石粉体的两种以上的混合物；对于本发明的光纳米反季膜，优选添加黑色电气石粉体作为下调紫外线光能、提高可见光(622～760nm)光能和保湿功能的物质，例如呈现浅黑色、灰黑色或黑色的电气石粉体或其混合物，但优选深黑色的电气石粉体。所述的电气石可以选用产自巴西、马达加斯加共和国以及中国新疆的电气石，但考虑到电气石所含有的杂质应尽可能少，优选产自巴西、马达加斯加共和国的电气石。

为了使电气石分散于整个光纳米农用薄膜中，需要将电气石进行研磨，研磨工艺如下：电气石首先经过高效粉碎机粉碎，然后再经干法搅拌球磨机将其粉碎成微小颗粒，然后进入砂磨机或搅拌球磨机进一步研磨，可以得到粒度为纳米级的电气石粉体；最后经研磨分离器，将磨细后的粉体分离为不同的细度。得到的电气石粉体的粒径为500～4000nm，优选500～3000nm，更优选为2000～3000nm。电气石经过粉碎，负离子的释放及远红外发射性不变，但其在农用薄膜中的分散性得以改善。

当本发明的光纳米农用薄膜含有电气石粉体时，可以将电气石粉体与其他添加剂以及塑料原料直接混合挤出以制备本发明的光纳米膜，也可以将电气石粉体与塑料原料混合后单独挤出，但优选把电气石粉体与塑料原料混合后单独使用另一台挤出机挤出。

将电气石粉体单独挤出的优点在于：使电气石粉体分布更加均匀、提高光纳米膜的界面活性、增加释放负离子的功能及光能的偏光运动、提高光能调节效率，制得的薄膜不容易老化及撕裂。

而电气石粉体、其他添加剂以及塑料原料直接混合缺点如下：由于电气石粉体的密度为3.1～3.2g/cm³，各种添加剂的平均密度为1.05g/cm³左右，而聚乙烯类的平均密度为0.95g/cm³左右，直接混合制成后，得到的产物密度大于塑料密度，将会由于搅拌不均造成吹膜爆裂。制成的薄膜经过紫外照射后容易引起撕裂现象。同时也会使得电气石粉体的分散不均匀，因而减少释放负离子的功能及光能的偏光运动。

电气石粉体的含量范围可以根据植物属性进行调节，通常为2.5～7.0wt％。另外，温带地区使用的光纳米四季膜与热带地区使用的光纳米反季膜中，电气石粉体的种类和含量也不相同。表2、3列出了不同的植物属性以及不同地区使用的光纳米膜中电气石粉体的重量百分比。

表2光纳米四季膜中有色电气粉体的添加量

表3光纳米反季膜中黑色电气石粉体的添加量

从表2和表3可以看出：

(i)植物属性不同，电气石粉体的添加量不同。具体而言，对于阳性植物，电气石粉体的添加量最低；对于半阳性植物，电气石粉体的添加量次之；对于阴性植物，电气石粉体的添加量最高。

(ii)温带地区使用的光纳米四季膜与热带地区使用的光纳米反季膜中，添加的电气石粉体的种类和含量均不相同。具体而言，对于光纳米四季膜，优选添加有色电气石粉体，其添加量较低；对于光纳米反季膜，优选添加黑色电气石粉体，其添加量较高。

虽然光纳米反季膜具有光能调节作用及保湿作用，但由于目前的薄膜厚度通常为0.18mm以下，不能长期使用，此时可以应用光纳米板来代替光纳米膜。所述的光纳米板可以使用例如聚甲基丙烯酸甲酯来制作。另外，也可以将光纳米膜粘贴在玻璃上，对光能进行调节，这些均涵盖在本发明的保护范围内。

(4)根据最终确定的配方制备所述农用薄膜。

将上述调整好的配方加工成农用薄膜。所述的加工方法可以采用将塑料原料与其他添加剂直接混合后单独挤出的方法，也可以使用将塑料原料与其他添加剂使用两台以上的挤出机挤出的双层或多层共挤的方法，但优选为多层共挤的方法。

当本发明的农用薄膜含有电气石粉体时，可以将电气石粉体与其他添加剂以及塑料原料直接混合挤出以制备本发明的光纳米膜，也可以将电气石粉体与塑料原料混合后单独挤出，但优选把电气石粉体与塑料原料混合后单独使用另一台挤出机挤出。

以三层共挤为例，首先说明各层中包含的成分。

第一层为耐力层；第二层为保温层；第三层为光能调节层。上述各层中包含的塑料可以选择不同的种类，例如耐力层的塑料可选用EVA、LLDPE、LDPE或其混合物，其中EVA的含量优选为12～30wt％；保温层和光能调节层的塑料可选用EVA与LLDPE的混合物。此外，塑料种类和含量的选择并非一成不变，可根据不同地区、不同植物属性等进行调节。例如可以是如下的塑料组成：LDPE+LLDPE+EVA(其中EVA的含量为12～30wt％)、PE+PVC+EVA(其中EVA的含量为20wt％)、PE+PVC+LLD+EVA(其中EVA的含量为15wt％)、LDPE+LLDPE+HDPE+EVA(其中EVA的含量为12wt％)、LDPE+LLDPE+EVA(其中EVA的含量为16wt％)。

上述各层中可以包含各种添加剂，例如耐力层的添加剂可以包括光稳定剂和抗氧剂；保温层中的添加剂可以包括保温剂、抗氧剂、光稳定剂；光能调节层中的添加剂可以包括光稳定剂、抗氧剂、流滴剂、消雾剂和电气石粉体。

其次，多层共挤的工艺步骤如下：

根据上述各层含有的塑料和添加剂配制用于制备耐力层、保温层以及光能调节层的原料，将上述各层的物料分别装入三台挤出机，其中第一台挤出机用于制备耐力层、第二台挤出机用于制备保温层，第三台挤出机用于制备光能调节层。所述的挤出机优选使用螺杆挤出机。关于多层共挤的方法可以采用本领域常规的工艺进行制备。

本发明的第二方面是提供由上述制备方法得到的农用薄膜。

所述的农用薄膜含有塑料、抗氧剂、保温剂、流滴剂以及消雾剂等。各种添加剂的种类以及含量范围与在本发明的第一方面中记载的相同。

优选地，本发明的农用薄膜中含有释放负离子及远红外线及光能调节的物质，所述的释放负离子及远红外线及光能调节的物质可以选用适宜的材料，优选为电气石粉体、导体性的多晶硅、释放性的镁或多微孔的竹炭，更优选为电气石粉体，最优选为电气石纳米粉体。

所述释放负离子及远红外线及光能调节的物质的其他所有内容与本发明的第一方面中记载的相同。

通过本发明的技术方案，可以得到最适宜植物生长的光纳米膜(农用薄膜)，从而获得提升农业经济效益、克服全球气候变暖影响、减少化肥用量、生产更为绿色健康食品的效果。

附图说明

图1太阳光谱的能量分布曲线。

图2为阴性植物(A)、半阳性植物(B)、阳性植物(C)以及耐阳性植物(D)的光能峰值曲线；

图3为对比试验1中，传统农用薄膜(A)、传统农用薄膜+遮荫网(B)以及本发明的光纳米四季膜(C)得到的光能峰值曲线；

图4为对比试验2中，传统农用薄膜(A)、本发明的光纳米反季膜(B)得到的光能峰值曲线；

图5为对比试验2中，传统农用薄膜(A)、本发明的光纳米反季膜(B)对马铃薯生长的对比图。

图6为对比试验3中，传统农用薄膜(A)、本发明的光纳米四季薄膜(B)对樱桃萝卜生长的对比图。

实施例

实施例1：本发明的光纳米农用薄膜的制备例

按照下表4的具体配比制备各种农用薄膜。采用的工艺是三层共挤的制备方法。其中，耐力层、保温层、光能调节层的塑料均选择70wt％LLDPE+30wt％EVA；上述各层中含有的添加剂分别为：耐力层的添加剂包括光稳定剂XH-944和抗氧剂BC-1010；保温层中的添加剂包括保温剂改性煅烧高岭土、抗氧剂BC-1010、光稳定剂XH-944；光能调节层中的添加剂包括光稳定剂XH-944、抗氧剂BC-1010、流滴剂LA-12、消雾剂BD-3055和电气石粉体。上述各层中均含有塑料(70wt％LLDPE+30wt％EVA)、光稳定剂(XH-944)和抗氧剂(BC-1010)，并且，在上述各层中，塑料、光稳定剂以及抗氧剂分别具有相同的含量。

实施例2：传统农用薄膜与本发明的光纳米农用薄膜的对比例

将实施例1制备的本发明的光纳米农用薄膜与传统农用薄膜进行对比试验。

对比试验1

播种时间：2007年7月24日

播种地点：上海市嘉定现代化农业园区

植物品种：汤匙菜(阳性蔬菜)

1.光能峰值曲线测定

于2007年8月12日上午9:30～10:41，进行棚内光能峰值测试

(a)传统农用薄膜

棚内光能峰值测试，如图3A所示，在360～400nm之间，峰值指数为7；622～760nm峰值指数下降，因而无法发挥622～760nm对植物生长的作用，所以传统农用薄膜在夏季培育春、冬两季的种子具有一定困难。

(b)传统农用薄膜+遮荫网

棚内光能峰值测试，如图3B所示，在360～400nm之间，峰值指数为5～5.8。虽然622～760nm之间的峰值指数适宜植物生长，由于传统农用薄膜添加较高含量的保温剂，棚内温度高达45℃以上，不适于植物发芽。

(c)本发明的光纳米四季膜

棚内光能峰值测试，如图3C所示，在360～400nm之间，峰值指数低，为1～3.5。虽然622～760nm之间的峰值指数高，对反季育苗初段具有正面的促进作用。

由此证明本发明的光纳米四季膜可以改变夏季热能，适合种子的反季播种。

2.生长状态测定

播种时间：2007年8月11日

播种地点：上海嘉定现代化农业园区

测量时间：2007年8月17日

表5不同农用薄膜的平均成长高度和发芽率的对比

	传统农用薄膜	传统农用薄膜+遮荫网	本发明的光纳米四季膜
				平均成长高度(cm)	1	1.5	5
发芽率(％)	30	60	100

从表5可以看出，使用本发明的光纳米四季膜，可以使得植物的生长高度和发芽率得到大幅提高。

对比试验2

播种日期：2007年12月8日(冬季)

播种地点：上海嘉定现代化农业园区

植物品种：马铃薯

1.光能峰值曲线测定

测量传统农用薄膜和本发明的农用薄膜的光能峰值曲线(光能峰值)，于2007年12月25日上午9:43～10:45分，进行棚内光能峰值测试

(a)传统农用薄膜

棚内光能峰值测试，如图4A所示，在360～400nm之间，峰值指数为4～5之间；622～760nm之间的平均峰值为9，该膜仅限于晨光的促进作用。

(b)本发明的光纳米反季膜

棚内光能峰值测试，如图4B所示，在360～400nm之间，峰值指数为6.8。622～760nm之间的平均峰值为6，植物在光纳米反季膜的作用下获取正常的催化传递及促进系统的输送。

2.生长状态测定

(a)传统农用薄膜

马铃薯幼苗呈现叶片枯萎及部分茎根腐烂现象(如图5A所示)，原因在于马铃薯属于块根类蔬菜，在冬季需要略高的紫外催化，传统农用薄膜棚内紫外线(UV～A)峰值不足，影响植物生长，传统农用薄膜并没有呈现该植物所需要的光能峰值曲线。

(b)本发明的光纳米反季膜

富有蓬勃的生命力，绿意盎然、茁壮成长(如图5B所示)。马铃薯所需光能属中量，在播种之日，测试光纳米膜的波长能量也是中量，所以该类蔬果在本发明的农用薄膜环境中，不受寒冬摧残。

对比试验3

播种日期：2007年12月8日(冬季)

播种地点：上海嘉定现代化农业园区

植物品种：樱桃萝卜

1.光能峰值曲线测定

测量传统农用薄膜和本发明的农用薄膜的光能峰值曲线，于2007年12月25日上午9:43～10:45分，进行棚外与棚内光能峰值曲线测试

通过测试表明：传统的农用薄膜得到的光能峰值曲线的紫外峰值维持在4～5之间，该值为阴性植物的促进峰值，此时樱桃萝卜得不到适当催化，呈生长缓慢；而本发明的农用薄膜得到的光能峰值曲线的紫外峰值比较高，可催化樱桃萝卜的生长，樱桃萝卜不受寒冬摧残，果大鲜美(如图6所示)。

2.生长状态测定

(a)传统农用薄膜

樱桃萝卜成长缓慢，在采收期呈现裂果及块状黑斑(如图6A所示)，原因在于樱桃萝卜属于块根类蔬菜，在冬季需要略高的紫外催化，传统农用薄膜棚内紫外线(UV～A)光强度不足，影响植物生长，传统农用薄膜并没有呈现该植物所需要的光能峰值曲线。

(b)本发明的光纳米反季膜

樱桃萝卜果大鲜美、色泽鲜艳(如图6B所示)。樱桃萝卜所需光能属中量，在播种之日，测试光纳米膜的波长能量也是中量，所以该类蔬果在本发明的农用薄膜环境中，不受寒冬摧残。

对比试验4

栽植阴性植物需要控制紫外光能为低值，橘、红(622～760nm)光能为高值，就可促进成长。将紫外光能控制在3～5的峰值，橘红光能会自动上升5～8的峰值波动，此时生菜快速生长，叶片光滑鲜美、维生素C含量远高于传统农用薄膜中培育的(约高出20％左右)，是制作沙拉的首选。

依据GB/T6195-1986(水果、蔬菜维生素C含量测定法)，对本发明光纳米膜培育的生菜和传统农用薄膜培育的生菜中的维生素C含量进行测定。结果表明：光纳米膜培育的生菜中，维生素C的平均含量为14.14mg/100g；传统农用薄膜培育的生菜中，维生素C的平均含量为11.92mg/100g。可见，与传统薄膜培育的生菜的维生素C含量相比，光纳米膜培育的生菜的维生素C含量高出19％。

本发明的光纳米农用薄膜根据每种植物所需要的最佳光能峰值曲线量身定做，因此营造出与自然生长条件最为吻合的条件，借助该农用薄膜可以生产出更为天然可口的蔬果。同时，根据本发明的技术方案，可以依据不同的纬度和气候条件，有目的地调整农用薄膜中各个组分的配比，从而使各种植物可以在不同的地区和气候条件下茁壮生长。因此，本发明具有广泛的工业实用性。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种光纳米农用薄膜的制备方法，所述方法包括根据植物所需要的光能峰值曲线，选择添加剂以配制所述植物所需要的农用薄膜配方，其中，所述的光能峰值曲线是以辐射能量作为纵坐标、辐射波长作为横坐标所绘制的太阳光谱的能量分布曲线，所述方法包括以下步骤：

(1)根据植物所需要的光能峰值曲线，选择添加剂配制所述农用薄膜配方，初步制备可获得所述植物所需要的光能峰值曲线的农用薄膜；

(2)测试步骤(1)中初步制备的农用薄膜的光能峰值曲线；

(3)将所述植物所需要的光能峰值曲线与上述农用薄膜的光能峰值曲线进行对比，通过调整农用薄膜的配方，获得与植物所需要的光能峰值曲线吻合的农用薄膜配方；

(4)根据最终确定的配方制备所述农用薄膜，

其中，所述添加剂包括光稳定剂和抗氧剂，还包括保温剂、流滴剂或消雾剂中的一种或者多种，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，所述的光稳定剂的含量为0.15～0.8wt％、所述的抗氧剂的含量为0.1～0.6wt％、所述的保温剂的含量为0.2～0.8wt％，所述的流滴剂的含量为0.5～1.5wt％以及所述的消雾剂的含量为0.1～0.4wt％，

其特征在于，所述的添加剂进一步包括释放负离子、远红外线及光能调节的物质，所述释放负离子、远红外线及光能调节的物质为电气石粉体，所述的电气石选自密度为3.1～3.2g/cm³或折射率为1.62～1.64的电气石，其含量为2.5～8.0wt％。

2.如权利要求1所述的光纳米农用薄膜的制备方法，其中所述的电气石粉体为电气石纳米粉体，粒径为500～4000nm。

3.如权利要求2所述的光纳米农用薄膜的制备方法，其中，所述电气石纳米粉体的粒径为500～3000nm。

4.如权利要求3所述的光纳米农用薄膜的制备方法，其中，所述电气石纳米粉体的粒径为2000～3000nm。

5.如权利要求1～4之任一项所述的光纳米农用薄膜的制备方法，其中将所述电气石粉体与塑料原料混合后单独挤出。

6.一种根据权利要求1～5之任一项所述的方法制备的光纳米农用薄膜。

7.如权利要求6所述的光纳米农用薄膜，所述光纳米农用薄膜是光纳米四季膜或光纳米反季膜，其中所述的光纳米四季膜的厚度为0.06～0.12mm，所述的光纳米反季膜的厚度为0.14～0.18mm。

8.如权利要求7所述的光纳米农用薄膜，其中，所述的光纳米四季膜中，光稳定剂的含量为0.15～0.5wt％，抗氧剂的含量为0.1～0.4wt％；所述的光纳米反季膜中，光稳定剂的含量为0.5～0.8wt％，抗氧剂的含量为0.4～0.6wt％。

9.如权利要求7所述的光纳米农用薄膜，其中，在所述的光纳米四季膜中添加的是有色电气石粉体，所述有色电气石粉体的含量为2.5～5.5wt％；在所述的光纳米反季膜中添加的是黑色电气石粉体，所述黑色电气石粉体的含量为3.0～8.0wt％。

10.如权利要求9所述的光纳米农用薄膜，其中，对于所述的光纳米四季膜，用于阳性植物时，所述有色电气石粉体的含量为2.5～3.5wt％；用于半阳性植物时，所述有色电气石粉体的含量为3.5～4.5wt％；用于阴性植物时，所述有色电气石粉体的含量为4.5～5.5wt％。

11.如权利要求10所述的光纳米农用薄膜，其中，对于所述的光纳米四季膜，用于阳性植物时，所述有色电气石粉体的含量为3.0wt％；用于半阳性植物时，所述有色电气石粉体的含量为4.0wt％；用于阴性植物时，所述有色电气石粉体的含量为5.0wt％。

12.如权利要求9所述的光纳米农用薄膜，其中，对于所述的光纳米反季膜，用于阳性植物时，所述黑色电气石粉体的含量为3.0～6.0wt％；用于半阳性植物时，所述黑色电气石粉体的含量为4.0～7.0wt％；用于阴性植物时，所述黑色电气石粉体的含量为5.0～8.0wt％。

13.如权利要求12所述的光纳米农用薄膜，其中，对于所述的光纳米反季膜，用于阳性植物时，所述黑色电气石粉体的含量为5.0wt％；用于半阳性植物时，所述黑色电气石粉体的含量为6.0wt％；用于阴性植物时，所述黑色电气石粉体的含量为7.0wt％。

14.权利要求7～9以及12～13之任一项所述的光纳米反季膜在热带或干旱地区培育植物的应用。

15.权利要求6～13之任一项所述的光纳米农用薄膜粘贴在玻璃上对光能进行调节的应用。