CN104441869B - 光散射型农膜、其的制造方法和用途 - Google Patents

光散射型农膜、其的制造方法和用途 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种光散射型农膜、其的制造方法和用途，属于农业技术领域。本申请的农膜可将光谱从点光源、线光源扩散为面光源，从而大大提高了光效率，实现对农作物的均匀导光，防止端部叶面高温灼伤和减少低端叶面光照不足的缺陷。本申请的农膜还具有优良的力学性能、耐候性、流滴性、消雾性、保温性等等。

Description

光散射型农膜、其的制造方法和用途
技术领域
本申请涉及一种光散射型农膜、其的制造方法和用途，属于农业技术领域。
背景技术
光散射型农膜亦可称为散光膜。光散射型农膜通常是在农膜中加入无机纳米级或微米级填料，使透过的光线发生散射，形成磨砂玻璃一样的效果。由于光散射型农膜具有抑制法向入射光透过的作用，所以在阳光最强烈的时候可降低棚温，防止农作物灼伤。通过试验室光学仪器测试，雾度值较高是其主要特点。
中国接触光散射型膜的历史已有二十多年了，但迄今为止没有这类棚膜的工业化生产。原因是：
(1)欧美国家的园艺设施在冬季主要靠外部供给热能，如在温室中设小锅炉，有暖气管道等加热装置。其温室能耗高，补偿的办法是生产厚型棚膜(厚度0.15-0.20mm)，连续使用3-5年。棚膜的光谱特征为散射型，一次性投资较大。
(2)中国的园艺设施在冬季主要靠阳光供给热能，仅在最冷的一周至半个月用临时炉灶供给热量，且仅对喜温作物如黄瓜，茄子等采取这类保护措施，其他均不用加温。这种仅仅依靠阳光取得热源的暖室的特点是：(a)后墙加厚，挡住西北风；(b)选用高透明农膜，升温快；(c)夜间用草褥子苫盖保温。
由于中国农民经济基础差，一次性投资不能太大，所以喜用寿命为一年期的棚膜。且从环境上分析中国的季风气候也造成膜上积尘较多，一年一换能保持高透明状态。故中国农民喜爱高透明农膜，农膜厚度较薄(厚度0.065-0.12mm)。
中国在经历了园艺设施的发展30多年之后，现在已具备针对不同农作物对光谱的要求来研发和筛选棚膜了。因此，从2013年开始，北京华盾雪花塑料公司率先研发出针对叶菜，花卉等农作物喜爱较弱光线特点的棚膜，即光扩散(散光型)农膜。
欧美国家的设施园艺应用散光膜的同时有补光和加温装置配套，故对散光率的要求较高，雾度值一般均在50～70％，配方组成中以无机填料作为散光剂，同时兼具保温剂作用。其机理满足米氏散射理论，其优点是光照无影，光散射率高，直射光透过率低，用球面积光光度计测试的光透过率较高，保护农作物不被灼伤，光线均匀，农作物着色好。特别适宜纬度较低，温度较高的地域进行设施园艺的生产栽培。缺点是直射光透过率太低(约80～85％)。在中国只适合夏季或长江以南地区生产使用。
发明内容
发明要解决的问题
本申请旨在解决现有技术的光散射型农膜存在的问题，开发出一种适合于中国的地域和国情特点的光散射型农膜。
用于解决问题的方案
本申请提供一种光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，包含以下组分：
所述改性树脂选自LLDPE和LDPE的一种或两种，
所述双峰LLDPE树脂的密度为0.923-0.931g/cm3，在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为0.25-0.3g/10min，
所述LLDPE的密度为0.918-0.922g/cm3，在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为0.5-2.0g/10min，所述LDPE的密度为0.920-0.923g/cm3，在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为0.3-1.5g/10min。
根据本申请所述的光散射型农膜，其特征在于，所述光散射剂选自大于或等于4000目的高岭土、硅藻土、滑石粉、水滑石、绢云母、硫酸钡的一种或多种。
根据本申请所述的光散射型农膜，其特征在于，耐候剂为光稳定剂和抗氧剂，所述降粘剂为含氟聚合物。
根据本申请所述的光散射型农膜，其特征在于，所述光稳定剂和抗氧剂选自受阻胺或受阻酚。
根据本申请所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，还包含0-2重量％的流滴剂和/或消雾剂。
根据本申请所述的光散射型农膜，其特征在于，所述流滴剂或消雾剂选自多元醇脂肪酸酯、氟系消雾剂、硅系消雾剂的一种或多种。
本申请还提供一种根据本申请所述的光散射型农膜的制造方法，其特征在于，包括：
将所述各组分混合，然后将得到的混合物挤出成光散射型农膜。
本申请还提供一种根据本申请所述的光散射型农膜的制造方法，其特征在于，包括：
将占双峰LLDPE树脂总量的90％以上的双峰LLDPE树脂、占耐候剂总量的2/3的耐候剂和占降粘剂总量的2/3的降粘剂混合，将得到的混合物挤出成农膜的内、外层，其中所述内层中包含的双峰LLDPE树脂、耐候剂和降粘剂分别与外层中包含的双峰LLDPE树脂、耐候剂和降粘剂的量相等，
将剩余的双峰LLDPE树脂、改性树脂、光散射剂、剩余的耐候剂、剩余的降粘剂混合，将得到的混合物挤出成农膜的中间层。
根据本申请所述的制造方法，其特征在于，以农膜的总重量计，还加入0-2重量％的流滴剂和/或消雾剂，其中在中间层和内层中加入占流滴剂总量的80％的流滴剂，外层加入剩余的流滴剂，消雾剂仅在内层加入。
本申请还提供根据本申请所述的光散射型农膜用于覆盖农作物的用途。
发明的效果
本申请的农膜可将光谱从点光源、线光源扩散为面光源，从而大大提高了光效率，实现对农作物的均匀导光，防止端部叶面高温灼伤和减少低端叶面光照不足的缺陷。
叶面和果实受光均匀，解决了花卉和多种农作物的偏光生长及倒复现象。
加入改性树脂后，保证了低温期薄膜具有较高的直射光透过率；在炎热季节由于散射光的扩散作用和一部分反射作用可适当降温；从而为农作物创造适宜的环境生长温度。
本申请的农膜具备功能性农膜所有的性能，如力学性能、耐候性、流滴性、消雾性、保温性等等。通过配方优化还可具备抗酸性农药性等。
本申请的光散射型农膜(棚膜、地膜)特别适合花卉的覆盖栽培，可使花卉色泽更加艳丽多彩，不干边，不疯长，缩短采摘期，提高花卉品质和产量。
对于油麦菜、意大利生菜、团生菜、瓢菜、西芹、菠菜、蒿笋等叶菜和根茎类菜更加鲜嫩可口，防止纤维化；叶片肥厚多汁，减少干黄。在提高茎叶类蔬菜质量的同时，缩短生长周期，提前上市，增产增收。
对于茄果类蔬菜，适合我国纬度较低的南方地区周年覆盖栽培；我国北方地区夏、秋季节生产茄果类和叶菜类蔬菜也很适合。
具体实施方式
在本申请中，双峰LLDPE树脂可以使用北欧化工生产的FB2230、FB2310等，具有优良的加工性和产品性能。与传统的C4LLDPE相比分子量分布更宽，加工性更好；同时双峰LLDPE树脂高分子量部分的宽度(峰谷)比低分子量部分(峰底)大得多，因此其高分子量部分的晶体尺寸比低分子量部分大，可见光通过其分子时，由于分子的密度梯度对光产生散射，符合瑞利散射定律。
下面列出双峰LLDPE树脂FB2230的物理特性典型值：
由其制得的吹塑薄膜特性：
本申请中，LLDPE可选例如C4的LLDPE0209AA、920NT、9047、9085、7047等。LDPE可选163、165、2102、2100TN00等。
下面列出C4LLDPE0209AA的物理特性典型值：
密度 0.919g/cm3
熔体流动速率190℃/2.16kg 1.0g/10min
由其制得的吹塑薄膜特性：
下面列出LDPE 2100TN00的物理特性典型值：
本申请中，所述光散射剂选自大于或等于4000目的高岭土、硅藻土、滑石粉、水滑石、绢云母、硫酸钡的一种或多种。优选地，光散射剂的平均粒径为≤10μm。
本申请中，所述光稳定剂或抗氧剂选自受阻胺或受阻酚(包括受阻酚与亚磷酸酯的复配物)。例如受阻胺944、783、788、622、362、360、119以及XT100、T68、T69等，抗氧剂B215、B225、B900、1076、1010、168等。
本申请中，所述降粘剂优选为含氟聚合物，更优选Dynamar Fx-5924(PPA)。
本申请中，所述流滴剂或消雾剂选自多元醇脂肪酸酯、氟系消雾剂、硅系消雾剂的一种或多种。多元醇脂肪酸酯可选KF650、la-2、la-6、la8、la18、ly6、ly9、Ts705、Ts600、TST238。氟系消雾剂例如为AF-38、TF-31、TS403等。硅系消雾剂例如为AF-10、AF-7000。
实施例
在实施例中，拉伸强度及断裂伸长率按照GB/T13022-1991规定的方法测量，直角撕裂强度按照QB/T1130-1991规定的方法测量，透光率及雾度按照GB/T2410-1980规定的方法测量。
在实施例中，双峰LLDPE树脂选用北欧化工生产的FB2230。
实施例1(对照)
65μm厚度的光散射型农膜的制造。
农膜的配方和性能如下：
所述农膜的制造方法为：
表1
按表1所示比例分为内、中、外三层，将各组分分别在混料机中搅拌，混合均匀后通过三层共挤吹膜机组制成筒状薄膜，经上牵引辊夹紧成平膜，经上、下牵引辊和收卷机后制得散射型农膜。各层挤出机转速、电流及各层熔体压力、温度如下表2所示。外层机筒温度210℃，中层机筒温度190℃，内层机筒温度189℃。
表2
实施例2(本申请)
68μm厚度的光散射型农膜的制造。
农膜的配方和性能如下：
所述农膜的制造方法为：
表3
按表3中所示比例分为内、中、外三层，将各组分分别在混料机中搅拌，混合均匀后通过三层共挤吹膜机组制成筒状薄膜，经上牵引辊夹紧成平膜，经上、下牵引辊和收卷机后制得散射型农膜。各层挤出机转速、电流及各层熔体压力、温度如下表4所示。外层机筒温度205℃，中层机筒温度185℃，内层机筒温度190℃。
表4
下表5示出了实施例1、2的农膜与同类普通透明农膜以及进口农膜的比较结果
表5
上表中“-”表示无法测量。
从实施例1和实施例2的对比可看出，两者的力学性能，在拉伸强度，直角撕裂强度上各有千秋，但光学性能上实施例2的直射光透过率略高，雾度值略低，更有利于满足不同季节农作物对光谱的要求。特别是实施例2的产品合格率高于实施例1，有利于产业化。
农田应用试验表明，同一条件下种植小黄白菜，实施例1长势旺，但病害多，实施例2长势比实施例1略差，但优于对照的普通透明农膜。故优选实施例2作为生产配方。
从实施例2与普通透明农膜和进口农膜对比可看出，本申请的农膜在力学性能上与普通透明农膜无明显差异，但平行光透过率比普通透明农膜略低，雾度值高出1倍以上，球面光度计所测的光透过率(遮盖率对比度)高出两个百分点，光散射效果明显。
与进口农膜对比看，因进口农膜较厚(110μm)，因此在平行光透过率、雾度和球面透过率方面二者的差异性较大，不具备可比性。但进口农膜的雾度值过高，冬季直射光透过率太低，棚温上升慢，不利于作物生长。

Claims (20)

1.一种光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，包含以下组分：
所述改性树脂选自LLDPE和LDPE的一种或两种，
所述双峰LLDPE树脂的密度为0.923-0.931g/cm3，在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为0.25-0.3g/10min，
所述LLDPE的密度为0.918-0.922g/cm3，在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为0.5-2.0g/10min，所述LDPE的密度为0.920-0.923g/cm3，在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为0.3-1.5g/10min，
所述农膜具有外层、中间层、内层，
所述农膜的内、外层包含有占双峰LLDPE树脂总量的90％以上的双峰LLDPE树脂、占耐候剂总量的2/3的耐候剂和占降粘剂总量的2/3的降粘剂，其中所述内层中包含的双峰LLDPE树脂、耐候剂和降粘剂分别与外层中包含的双峰LLDPE树脂、耐候剂和降粘剂的量相等，
所述中间层包含有剩余的双峰LLDPE树脂、改性树脂、光散射剂、剩余的耐候剂、剩余的降粘剂。
2.根据权利要求1所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述双峰LLDPE树脂的含量为30-80重量％。
3.根据权利要求2所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述双峰LLDPE树脂的含量为30-70重量％。
4.根据权利要求3所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述双峰LLDPE树脂的含量为40-60重量％。
5.根据权利要求4所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述双峰LLDPE树脂的含量为50-60重量％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述改性树脂的含量为5-40重量％。
7.根据权利要求6所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述改性树脂的含量为10-40重量％。
8.根据权利要求7所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述改性树脂的含量为10-30重量％。
9.根据权利要求8所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述改性树脂的含量为15-30重量％。
10.根据权利要求9所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述改性树脂的含量为20-30重量％。
11.根据权利要求1-5、7-10任一项所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述光散射剂的含量为6-10重量％。
12.根据权利要求11所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，所述光散射剂的含量为8-10重量％。
13.根据权利要求1-5、7-10、12任一项所述的光散射型农膜，其特征在于，所述光散射剂选自大于或等于4000目的高岭土、硅藻土、滑石粉、水滑石、绢云母、硫酸钡的一种或多种。
14.根据权利要求1-5、7-10、12任一项所述的光散射型农膜，其特征在于，耐候剂为光稳定剂和抗氧剂，所述降粘剂为含氟聚合物。
15.根据权利要求14所述的光散射型农膜，其特征在于，所述光稳定剂和抗氧剂选自受阻胺或受阻酚。
16.根据权利要求1-5、7-10、12任一项所述的光散射型农膜，其特征在于，以农膜的总重量计，还包含0-2重量％的流滴剂和/或消雾剂。
17.根据权利要求16所述的光散射型农膜，其特征在于，所述流滴剂或消雾剂选自多元醇脂肪酸酯、氟系消雾剂、硅系消雾剂的一种或多种。
18.一种根据权利要求1-17任一项所述的光散射型农膜的制造方法，其特征在于，包括：
将占双峰LLDPE树脂总量的90％以上的双峰LLDPE树脂、占耐候剂总量的2/3的耐候剂和占降粘剂总量的2/3的降粘剂混合，将得到的混合物挤出成农膜的内、外层，其中所述内层中包含的双峰LLDPE树脂、耐候剂和降粘剂分别与外层中包含的双峰LLDPE树脂、耐候剂和降粘剂的量相等，
将剩余的双峰LLDPE树脂、改性树脂、光散射剂、剩余的耐候剂、剩余的降粘剂混合，将得到的混合物挤出成农膜的中间层。
19.根据权利要求18所述的制造方法，其特征在于，以农膜的总重量计，还加入0-2重量％的流滴剂和/或消雾剂，其中在中间层和内层中加入占流滴剂总量的80％的流滴剂，外层加入剩余的流滴剂，消雾剂仅在内层加入。
20.根据权利要求1-17任一项所述的光散射型农膜用于覆盖农作物的用途。
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