CN102161249B - 一种分光光谱大棚膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分光光谱大棚膜，包括内层膜、中层膜和外层膜，外层膜的母料包括光稳剂2.8-3.4份、抗氧剂0.8-1.1份、聚乙烯蜡0.8-1.2份、分光助剂0.8-1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物48-57份，分光助剂为La3+、Y3+和Gd3+化合物的混合物，稀土离子La3+、Y3+和Gd3+化合物的重量比为4-5∶8-9∶5-6，配料包括EVA、LDPE和LLDPE，外层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为23-27∶23-27∶73-77∶11-17，将稀土助剂中的Eu3+离子部分替换成非荧光的稀土离子La3+、Y3+和Gd3+，形成异核多核配合物，增强发光强度，克服锐峰，发射光谱半宽度为70nm，该分光光谱大棚膜激发波长290-390nm，最大激发波长332nm，发射光谱位于580-660nm，可以吸收太阳辐射中的紫外光，并转换成发射亮度大，色纯度好的红橙光，光转换率达到98％。
Description
技术领域
本发明涉及一种大棚膜，具体地说，涉及一种用于农业蔬菜大棚的分光光谱大棚膜及其制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
植物的叶绿素进行光合作用时，主要依靠波长在400～480nm的蓝紫光和600～700nm的红橙光，因此位于这两个区间的光有利于植物的光合作用；而日光中的紫外光以及黄绿光基本不被其吸收。目前，大棚温室主要依靠大棚膜提高大棚内温度来增进作物的生长，普通大棚膜仅仅是将衰减后的太阳光透射进大棚温室内，满足不了植物的生长，病虫害发病率增高，农产品质量低下。光谱的主峰只有在430～470nm、600～680nm的区域且发射峰的宽度较大时，才能落到叶绿素的有效吸收范围，从而达到增强光和作用的目的。由于300～350nm区域的紫外光能诱发植物产生病虫害，所以转光剂除转绿光外，最好能同时将300～350nm区域的紫外光转成蓝光或红光。
为了提高作物对蓝紫光和红橙光的利用，近年来，国内外对农用光转换膜及光转换剂的开发十分活跃，各类农用光转换膜及光转换剂不断诞生。这些光转换农膜的种类及转光原理虽不尽相同，但都具有可吸收阳光中对植物有害的紫外光或对植物光合作用无用的绿光，将其转换而发射出对作物生长有益的红橙光、蓝紫光，从而提高棚内有效光照，加速其光合作用，促进其生长和早熟、改善品质并增产、增收的特点，以上光转换剂一般使用Eu3+化合物作为稀土助剂，因此虽然Eu3+光转换剂转光效率高，发射出的多是Eu3+的锐峰，因此发射光谱半宽度比较窄，Eu3+的发射光谱半宽度为4nm，与作物进行光合作用光谱的匹配性差；农用光转换膜的转光衰减期短，转光剂抗紫外老化能力很弱，长期使用过程中有机转光剂转光性能存在严重的衰退，户外暴晒一年后荧光发射强度一般只能达到最初荧光发射强度的10-30％，与羟基极团共存时衰减期只有几个月。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种光转换率高、衰减期长、能够有效提高产量并减少病虫害的一种分光光谱大棚膜及其制备方法。
为解决以上问题，本发明的技术方案如下：一种分光光谱大棚膜，包括内层膜、中层膜和外层膜，其特征在于：所述内层膜、中层膜和外层膜分别包括母料和配料，其中，
外层膜的母料包括以下重量份的组份：光稳剂2.8-3.4份、抗氧剂0.8-1.1份、聚乙烯蜡0.8-1.2份、分光助剂0.8-1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物48-57份，分光助剂为稀土离子La3+、Y3+和Gd3+化合物的混合物，稀土离子La3+、Y3+和Gd3+化合物的重量比为4-5∶8-9∶5-6；
外层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，外层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为23-27∶23-27∶73-77∶11-17。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述内层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂9-13份、消雾剂0.4-0.8份、光稳剂2.8-3.4份、抗氧剂0.8-1.1份、水滑石1.7-2.3份、硅藻土0.3-0.7份、滑石粉1.3-1.8份、聚乙烯蜡0.8-1.2份、分散剂0.8-1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物37-39份；
内层膜的配料包括EVA和LDPE，内层膜的EVA、LDPE与母料的重量份比为73-77∶47-53∶11-17。
所述中层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂10-14份、光稳剂2.7-3.5份、抗氧剂0.7-1.2份、水滑石2.5-3.3份、硅藻土0.2-0.7份、滑石粉1.3-1.7份、聚乙烯蜡0.8-1.2份、分散剂0.8-1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物36-40份；
中层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，中层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为48-52∶48-52∶23-28∶12-17。
所述外层膜的母料包括以下重量份的组份：光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、聚乙烯蜡1份、分光助剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物53份，分光助剂为La2O3、Y2O3和Gd2O3的混合物，La2O3、Y2O3和Gd2O3的重量比为5∶8∶5；
外层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，外层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为25∶25∶75∶14。
所述内层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂11份、消雾剂0.6份、光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、水滑石2份、硅藻土0.5份、滑石粉1.5份、聚乙烯蜡1份、分散剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物38.4份；
内层膜的配料包括EVA和LDPE，内层膜的EVA、LDPE与母料的重量份比为75∶50∶14。
所述中层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂12份、光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、水滑石3份、硅藻土0.5份、滑石粉1.5份、聚乙烯蜡1份、分散剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物38份；
中层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，中层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为50∶50∶25∶14。
所述稀土离子La3+、Y3+和Gd3+的化合物为La2O3、Y2O3和Gd2O3。
分光光谱大棚膜的制备方法，包括以下步骤：
按照所述比例取内层膜母料和配料的各成份，并分别混合得到内层膜的母料和配料；
按照所述比例取中层膜母料和配料的各成份，并分别混合得到中层膜的母料和配料；
按照所述比例取外层膜母料和配料的各成份，并分别混合得到外层膜的母料和配料；
将内层膜的母料和配料、中层膜的母料和配料及外层膜的母料和配料加入到三层共挤吹膜机内，经加温、挤出、吹塑、上牵引、下牵引和卷绕后，得到分光光谱大棚膜。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
(1)将稀土助剂中的Eu3+离子部分替换成非荧光的稀土离子La3+、Y3+和Gd3+，形成异核多核配合物，增强发光强度，克服锐峰，发射光谱半宽度为70nm，经检测，该分光光谱大棚膜激发波长290-390nm，最大激发波长332nm，并与阳光通过大气到达地面的紫外线相匹配，发射光谱位于580-660nm，因此，可以吸收太阳辐射中的紫外光，并转换成发射亮度大，色纯度好的红橙光，光转换率达到98％，与作物进行光合作用的光谱相匹配，利于植物生长，增产效果显著。
(2)将防雾剂、流滴剂与分光助剂进行分层生产，避免了因防雾剂、流滴剂中含有的羟基极团对稀土元素产生的干扰与淬灭，延缓了衰减期，经检测，分层加工生产的分光光谱大棚膜在户外暴晒一年后，其发射强度仍然保持50％左右。
(3)经试验，本发明的分光光谱大棚膜能够减少作物病虫害的发生，有效地减少农药的使用，降低了农药残留及对环境的污染。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
具体实施例
实施例1，一种分光光谱大棚膜，包括内层膜、中层膜和外层膜三层结构，内层膜、中层膜和外层膜分别包括母料和配料，内层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂11份、消雾剂0.6份、光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、水滑石2份、硅藻土0.5份、滑石粉1.5份、聚乙烯蜡1份、分散剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物38.4份；内层膜的配料包括EVA和LDPE，内层膜的EVA、LDPE与母料的重量份比为75∶50∶14；
中层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂12份、光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、水滑石3份、硅藻土0.5份、滑石粉1.5份、聚乙烯蜡1份、分散剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物38份；中层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，中层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为50∶50∶25∶14；
外层膜的母料包括以下重量份的组份：光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、聚乙烯蜡1份、分光助剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物53份，分光助剂包括稀土离子La3+、Y3+和Gd3+的化合物，分别为La2O3、Y2O3和Gd2O3的混合物，La2O3、Y2O3和Gd2O3的重量比为5∶8∶5；外层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，外层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为25∶25∶75∶14。
实施例2，一种分光光谱大棚膜，包括内层膜、中层膜和外层膜三层结构，内层膜、中层膜和外层膜分别包括母料和配料，内层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂9份、消雾剂0.4份、光稳剂2.8份、抗氧剂0.8份、水滑石1.7份、硅藻土0.3份、滑石粉1.3份、聚乙烯蜡0.8份、分散剂0.8份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物37份；内层膜的配料包括EVA和LDPE，内层膜的EVA、LDPE与母料的重量份比为73∶47∶11；
中层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂10份、光稳剂2.7份、抗氧剂0.7份、水滑石2.5份、硅藻土0.2份、滑石粉1.3份、聚乙烯蜡0.8份、分散剂0.8份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物36份；中层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，中层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为48∶48∶23∶12；
外层膜的母料包括以下重量份的组份：光稳剂2.8份、抗氧剂0.8份、聚乙烯蜡0.8份、分光助剂0.8份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物48份，分光助剂包括稀土离子La3+、Y3+和Gd3+的化合物，分别为La2O3、Y2O3和Gd2O3的混合物，La2O3、Y2O3和Gd2O3的重量比为5∶8∶5，外层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，外层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为23∶23∶73∶11。
实施例3，一种分光光谱大棚膜，包括内层膜、中层膜和外层膜三层结构，内层膜、中层膜和外层膜分别包括母料和配料，内层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂13份、消雾剂0.8份、光稳剂3.4份、抗氧剂1.1份、水滑石2.3份、硅藻土0.7份、滑石粉1.8份、聚乙烯蜡1.2份、分散剂1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物39份；内层膜的配料包括EVA和LDPE，内层膜的EVA、LDPE与母料的重量份比为77∶53∶17；
中层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂14份、光稳剂3.5份、抗氧剂1.2份、水滑石3.3份、硅藻土0.7份、滑石粉1.7份、聚乙烯蜡1.2份、分散剂1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物40份；中层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，中层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为52∶52∶28∶17；
外层膜的母料包括以下重量份的组份：光稳剂3.4份、抗氧剂1.1份、聚乙烯蜡1.2份、分光助剂1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物57份，分光助剂包括稀土离子La3+、Y3+和Gd3+的化合物，分别为La2O3、Y2O3和Gd2O3的混合物，La2O3、Y2O3和Gd2O3的重量比为5∶8∶5；外层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，外层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为27∶27∶77∶17。
以上各成份中，
流滴剂，为浙江省临安市化学助剂厂生产的产品，该产品就是防止塑料薄膜表面形成水滴的一类助剂；还可以为上海安益化工有限公司或北京万富达精细化工厂生产的产品。
消雾剂，为台湾丰笙实业有限公司生产的产品，还可以为杭州包尔得有机硅有限公司或上海安益化工有限公司生产的产品；
光稳剂，为北京天罡助剂有限公司生产的产品，还可以为青岛华恩化工有限公司或河北廊坊龙泉助剂有限公司生产的产品；
抗氧剂，为山东临沂三丰化工有限公司生产的产品，还可以为北京三安化化工产品有限公司或嵊州市三生橡塑科技有限公司生产的产品；
水滑石，为日本协和magceler(PE)公司生产的产品，还可以为胜东实业股份有限公司或常州市惠利贸易有限公司生产的产品；
硅藻土，为白山市硅藻土应用研究院生产的产品，还可以为青岛三星硅藻土有限公司或浙江省嵊州市华东硅藻土制品有限公司生产的产品；；
滑石粉，为栖霞市庙后精细粉厂生产的产品，还可以为辽宁艾海滑石有限公司或山东国林滑石粉厂生产的产品；
分散剂，为淄博伊帆柯特有限公司生产的产品，还可以为滏南分散剂厂廊坊市新星化工有限公司青岛赛诺新材料有限公司。
EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物的简称，LDPE是低密度聚乙烯度聚乙烯的简称，LLDPE是线形低密度聚乙烯的简称；
以上实施例的分光光谱大棚膜分别按照以下方法制备：
按照以上比例取内层膜母料和配料的各成份，并分别在常温下用混料上料机混合得到内层膜的母料和配料；
按照以上比例取中层膜母料和配料的各成份，并分别在常温下用混料上料机混合得到中层膜的母料和配料；
按照以上比例取外层膜母料和配料的各成份，并分别在常温下用混料上料机混合得到外层膜的母料和配料；
将内层膜的母料和配料、中层膜的母料和配料和外层膜的母料和配料加入到三层共挤吹膜机内，经加温、挤出、吹塑、上牵引、下牵引和卷绕后，得到分光光谱大棚膜。
三层共挤吹膜机的加工温度如下表：
| 加温区 | 内层(℃) | 中层(℃) | 外层(℃) |
| 1 | 140±2 | 140±2 | 145±2 |
| 2 | 145±2 | 145±2 | 145±2 |
| 3 | 150±2 | 150±2 | 150±2 |
| 4 | 150±2 | 155±2 | 155±2 |
| 5 | 155±2 | 155±2 | 155±2 |
| 6 | 155±2 | 155±2 | 155±2 |
| 7 | 155±2 | 150±2 | 155±2 |
| 8 | 150±2 | 150±2 | 150±2 |
| 9 | 150±2 | 150±2 | 150±2 |
| 10 | 150±2 | 150±2 | 150±2 |
| 机头 | 165±2 | 165±2 | 165±2 |
其它工艺条件为：层比为3∶4∶3，吹胀比为2.5-3。
经检测，本发明实施例所得分光光谱大棚膜的性能如下表：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 透光率(％) | 92.5 | 91.4 | 90 |
| 雾度(％) | 19 | 23 | 26 |
| 光转换率(％) | 98 | 95 | 90 |
| 紫外线(波长为300～350)透过率 | 0 | 0 | 0 |
| 红外线(波长为400～480)透过率 | 90 | 90 | 90 |
| 红橙光(波长为600～680)透过率 | 98 | 98 | 98 |
将本发明的分光光谱大棚膜与目前的普通大棚膜进行农作物种植试验，试验设三个试验组和一个对照组，试验组1采用本发明实施例1所得分光光谱大棚膜，试验组2采用本发明实施例2所得分光光谱大棚膜，试验组3采用本发明实施例3所得分光光谱大棚膜，对照组采用目前的普通大棚膜，分别种植西瓜、黄瓜、西红柿、茄子、菜椒、杏、桃、葡萄和李子，统计大棚温度、果熟时间、产量、病害及果实的品质情况，三个试验组与对照组的比较结果如下表：
| 作物 | 温升(℃) | 增产(％) | 早熟(天) | 病害 |
| 西瓜 | 3-5 | 20-35 | 5-10 | 减少 |
| 黄瓜 | 3-5 | 30-40 | 10-15 | 灰霉、双霉 |
| 西红柿 | 3-5 | 30-40 | 10-15 | 灰霉 |
| 茄子 | 3-5 | 30-40 | 10-15 | 减少 |
| 菜椒 | 3-5 | 30-40 | 7-10 | 减少 |
| 杏 | 3-5 | 20-30 | 7-15 | 减少 |
| 桃 | 3-5 | 20-30 | 7-15 | 减少 |
| 葡萄 | 3-5 | 20-30 | 7-15 | 减少 |
| 李子 | 3-5 | 20-30 | 7-15 | 减少 |
观察试验组和对照组所得的果实，试验组的果实明显比对照组的果实品质好，试验组1的效果最好。
外层膜采用以上实施例中的母料和配料组份，而中层膜或内层膜或中层膜与内层膜采用目前公知的原材料组份，也可以制得分光光谱大棚膜，与本发明实施例所得大棚膜相比，本发明实施例所得大棚膜的效果好。
Claims (8)
1.一种分光光谱大棚膜，包括内层膜、中层膜和外层膜，其特征在于：所述内层膜、中层膜和外层膜分别包括母料和配料，其中，
外层膜的母料包括以下重量份的组份：光稳剂2.8-3.4份、抗氧剂0.8-1.1份、聚乙烯蜡0.8-1.2份、分光助剂0.8-1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物48-57份，分光助剂为稀土离子La3+、Y3+和Gd3+化合物的混合物，稀土离子La3+、Y3+和Gd3+化合物的重量比为4-5:8-9:5-6；
外层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，外层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为23-27：23-27：73-77：11-17；
所述分光光谱大棚膜的制备方法，包括：将内层膜的母料和配料、中层膜的母料和配料及外层膜的母料和配料加入到三层共挤吹膜机内，经加温、挤出、吹塑、上牵引、下牵引和卷绕后，得到分光光谱大棚膜；
所述加温步骤中，包括内层、中层、外层及机头的加热；
内层：
一区温度为140±2℃，二区温度为145±2℃，三区温度为150±2℃，四区温度为150±2℃，五区温度为155±2℃，六区温度为155±2℃，七区温度为155±2℃，八区温度为150±2℃，九区温度为150±2℃，十区温度为150±2℃，机头温度165±2℃；
中层：
一区温度为140±2℃，二区温度为145±2℃，三区温度为150±2℃，四区温度为155±2℃，五区温度为155±2℃，六区温度为155±2℃，七区温度为150±2℃，八区温度为150±2℃，九区温度为150±2℃，十区温度为150±2℃，机头温度165±2℃；
外层：
一区温度为145±2℃，二区温度为145±2℃，三区温度为150±2℃，四区温度为155±2℃，五区温度为155±2℃，六区温度为155±2℃，七区温度为155±2℃，八区温度为150±2℃，九区温度为150±2℃，十区温度为150±2℃，机头温度165±2℃；
所述分光光谱大棚膜光转换率达到98%，在户外暴晒一年后，其发射强度仍然保持50%。
2.如权利要求1所述的一种分光光谱大棚膜，其特征在于：所述内层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂9-13份、消雾剂0.4-0.8份、光稳剂2.8-3.4份、抗氧剂0.8-1.1份、水滑石1.7-2.3份、硅藻土0.3-0.7份、滑石粉1.3-1.8份、聚乙烯蜡0.8-1.2份、分散剂0.8-1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物37-39份；
内层膜的配料包括EVA和LDPE，内层膜的EVA、LDPE与母料的重量份比为73-77：47-53：11-17。
3.如权利要求2所述的一种分光光谱大棚膜，其特征在于：所述中层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂10-14份、光稳剂2.7-3.5份、抗氧剂0.7-1.2份、水滑石2.5-3.3份、硅藻土0.2-0.7份、滑石粉1.3-1.7份、聚乙烯蜡0.8-1.2份、分散剂0.8-1.2份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物36-40份；
中层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，中层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为48-52：48-52：23-28：12-17。
4.如权利要求1所述的一种分光光谱大棚膜，其特征在于：所述外层膜的母料包括以下重量份的组份：光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、聚乙烯蜡1份、分光助剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物53份，分光助剂中稀土离子La3+、Y3+和Gd3+化合物的重量比为5:8:5；
外层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，外层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为25：25：75：14。
5.如权利要求2所述的一种分光光谱大棚膜，其特征在于：所述内层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂11份、消雾剂0.6份、光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、水滑石2份、硅藻土0.5份、滑石粉1.5份、聚乙烯蜡1份、分散剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物38.4份；
内层膜的配料包括EVA和LDPE，内层膜的EVA、LDPE与母料的重量份比为75：50：14。
6.如权利要求3所述的一种分光光谱大棚膜，其特征在于：所述中层膜的母料包括以下重量份的组份：流滴剂12份、光稳剂3.1份、抗氧剂0.9份、水滑石3份、硅藻土0.5份、滑石粉1.5份、聚乙烯蜡1份、分散剂1份和聚乙烯-醋酸乙烯共聚物38份；
中层膜的配料包括EVA、LDPE和LLDPE，中层膜的EVA、LDPE和LLDPE与母料的重量份比为50：50：25：14。
7.如权利要求1或4所述的分光光谱大棚膜，其特征在于：所述稀土离子La3+、Y3+和Gd3+的化合物为La2O3、Y2O3和Gd2O3。
8.如权利要求3所述的分光光谱大棚膜，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
按照所述比例取内层膜母料和配料的各成份，并分别混合得到内层膜的母料和配料；
按照所述比例取中层膜母料和配料的各成份，并分别混合得到中层膜的母料和配料；
按照所述比例取外层膜母料和配料的各成份，并分别混合得到外层膜的母料和配料。
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