CN106349543A - 一种复配稀土农用转光膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复配稀土农用转光膜，其制备方法包括以下步骤：(1)分别称取Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O溶解于[Bmim]PF6中，于150‑160℃、10‑30Hz条件下超声反应1‑2h；(2)将反应液冷却，用丙酮洗涤，离心，过滤，90‑100℃条件下干燥2‑3h，制得荧光助剂；(3)将聚乙烯、增塑剂、分散剂和荧光助剂按质量比为95‑105:0.08‑0.12:0.08‑0.12:1‑1.2混合，造粒，制得转光母粒；(4)将步骤(3)制得的转光母粒与聚乙烯和防老化剂按质量比为0.8‑1.2:8‑12:0.1‑0.5混合，制得。该产品光稳定性好，转光率高，成本低。

Description

一种复配稀土农用转光膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及农用转光膜技术领域，具体涉及一种复配稀土农用转光膜及其制备方法。
背景技术
光合作用提供了植物生命的全部能量来源及主要物质，植物的光合作用及生长受太阳光波长的影响，波长在400-480nm的蓝紫光，可以被类胡萝卜素、叶绿素强烈吸收，起强光合作用，能够促进植物的茎叶生长；而叶绿素可以吸收大量波长在600-700nm的红橙光，光合作用大幅度提高，能够促进植物的果实生长；相比这两段适合于植物光合作用的波长，其他波长的太阳光或多或少会给植物的生长带来不利的影响。
转光剂是一类可以转化光波长的化学物质，其作为农用转光膜的核心是可以把作物不能利用或者有害的紫外光转化为作物光合作用大量吸收的蓝紫光和红橙光，从而促进作物的光合作用和新陈代谢过程，达到作物增产早熟的目的。
近年来，我国在稀土光转换剂研究方面已取得了一定的进展，但目前所研制的大多数稀土光转换剂仍存在一些问题，如光稳定性差，转光衰减快，随时间的延长透光率降低等问题，最突出的问题就是成本较高，为稀土光转换剂和光转换膜在农业上的广泛推广带来不利。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种复配稀土农用转光膜及其制备方法，可有效解决现有农用转光膜光稳定性差，转光率低，成本高等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种复配稀土农用转光膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O溶解于离子液体[Bmim]PF6中，于150-160℃、10-30Hz条件下超声反应1-2h；其中Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为1-2:1-5；[Bmim]PF6与Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O两种物质中含量最少的物质的摩尔比为1.8-2.5:1；
(2)将步骤(1)所得反应液冷却，然后用丙酮洗涤，离心，过滤，90-100℃条件下干燥2-3h，制得TbF3和EuF3，将这两种物质混合，得荧光助剂；
(3)将聚乙烯、增塑剂、分散剂和荧光助剂按质量比为95-105:0.08-0.12:0.08-0.12:1-1.2混合，用双螺杆挤压造粒机挤压制得转光母粒；
(4)将步骤(3)制得的转光母粒与聚乙烯和防老化剂按质量比为0.8-1.2:8-12:0.1-0.5混合，制成复配稀土农用转光膜。
进一步地，步骤(1)中Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为1:5。
进一步地，步骤(1)中[Bmim]PF6与Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O两种物质中含量最少的物质的摩尔比为2:1。
进一步地，步骤(3)中造粒温度为200℃，螺杆转速为150r/min。
进一步地，步骤(3)中增塑剂为聚己内酯。
进一步地，步骤(3)中分散剂为BYK分散剂。
进一步地，步骤(3)中聚乙烯、增塑剂、分散剂和荧光助剂按质量比为100:0.1:0.1:1。
进一步地，步骤(4)中防老化剂为抗氧剂1010，化学名称为[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
进一步地，步骤(4)中转光母粒、聚乙烯和防老化剂的质量比为1:10:0.2。
本发明提供的复配稀土农用转光膜及其制备方法，具有以下有益效果：
(1)荧光助剂的制备方法利用超声波辅助反应，以“绿色溶剂”离子液体作为荧光助剂的反应介质，有效地减少了传统制备过程中有毒易挥发有机溶剂的使用，实现了低温，绿色制备荧光助剂，具有低能耗，高效率的优点，能够大大降低生产成本。
(2)本发明制备的复配稀土农用转光膜具有防老化，易拉伸，透光性好，强度高等特点。
(3)本发明制备的复配稀土农用转光膜能够有效地吸收对作物生长不利的紫外光，并将其转化为对作物生长有利的蓝紫光和红橙光，具有高的转光效率，耐光性好，能有效地促进作物的光合作用，加速作物的新陈代谢，提高作物产量和品质。
附图说明
图1为复配稀土农用转光膜的制备工艺流程图。
图2为实施例1制备的复配稀土农用转光膜的在不同分辨率下的扫描电镜图；其中图2-1为100倍下的扫描电镜图；图2-2为30000倍下的扫描电镜图。
图3为实施例1-4制备的复配稀土农用转光膜的荧光发射光谱图。
具体实施方式
复配稀土农用转光膜的制备工艺流程图，见图1，具体操作过程先以下实施例。
实施例1
一种复配稀土农用转光膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为2:1，分别称取Tb(NO3)3·6H2O(0.9g)和Eu(NO3)3·6H2O(0.45g)溶解于2.5g离子液体[Bmim]PF6中，于150℃、20Hz条件下超声反应2h；
(2)将步骤(1)所得反应液冷却，然后用丙酮洗涤，8500r/min离心分离10min，过滤，最后90℃条件下干燥2h，制得TbF3和EuF3，将这两种物质混合，得荧光助剂；
(3)将聚乙烯、聚己内酯、BYK分散剂和荧光助剂按质量比为100:0.1:0.1:1混合，用双螺杆挤压造粒机挤压制得转光母粒；其中造粒温度为200℃，螺杆转速为150r/min；
(4)将步骤(3)制得的转光母粒与聚乙烯和抗氧剂1010按质量比为1:10:0.2混合，制成复配稀土农用转光膜。
上述方法制备的复配稀土农用转光膜在不同分辨率下的扫描电镜图见图2；其中图2-1为100倍下的扫描电镜图，图2-2为30000倍下的扫描电镜图；荧光发射光谱图见图3。
由图2可知，复配稀土农用转光膜的厚度为1-2nm，其表面光滑无破损，无颗粒杂质，边缘光滑。
由图3可知，该复配稀土农用转光膜的主要发射峰为窄线发射，发射主峰位于543nm，光谱峰值高，该复配稀土农用转光膜可以被紫外光有效激发，并将其转化为可见光，但针对作物所需的红橙光区的发射强度相对较弱。
实施例2
一种复配稀土农用转光膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为1:1，分别称取Tb(NO3)3·6H2O(0.45g)和Eu(NO3)3·6H2O(0.45g)溶解于1.25g离子液体[Bmim]PF6中，于150℃、20Hz条件下超声反应2h；
步骤(2)至步骤(4)与实施例1相同。
上述方法制备的复配稀土农用转光膜荧光发射光谱图见图3。
由图3可知，该复配稀土农用转光膜的主要发射峰为窄线发射，发射主峰位于612nm，光谱峰值高，该复配稀土农用转光膜可以被紫外光有效激发，并将其转化为可见光，针对作物所需的红橙光区的发射强度有所提高。
实施例3
一种复配稀土农用转光膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为1:2，分别称取Tb(NO3)3·6H2O(0.45g)和Eu(NO3)3·6H2O(0.9g)溶解于2.5g离子液体[Bmim]PF6中，于150℃、20Hz条件下超声反应2h；
步骤(2)至步骤(4)与实施例1相同。
上述方法制备的复配稀土农用转光膜荧光发射光谱图见图3。
由图3可知，该复配稀土农用转光膜的主要发射峰为窄线发射，发射主峰位于612nm，光谱峰值高，该复配稀土农用转光膜可以被紫外光有效激发，并将其转化为可见光，针对作物所需的红橙光区的发射强度较实施例2所述的转光膜在612nm处的发射峰强度高。
实施例4
一种复配稀土农用转光膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为1:5，分别称取Tb(NO3)3·6H2O(0.15g)和Eu(NO3)3·6H2O(0.75g)溶解于1.83g离子液体[Bmim]PF6中，于150℃、20Hz条件下超声反应2h；
步骤(2)至步骤(4)与实施例1相同。
上述方法制备的复配稀土农用转光膜荧光发射光谱图见图3。
由图3可知，该复配稀土农用转光膜的主要发射峰为窄线发射，发射主峰位于612nm，光谱峰值高，该复配稀土农用转光膜可以被紫外光有效激发，并将其转化为可见光，针对作物所需的红橙光区的发射强度达到所有实施例中的最高值。
搭建大棚，以实施例1-4所制得的复配稀土农用转光膜(实验组)和空白膜(对照组)对大棚进行覆盖，然后分别种植西红柿、黄瓜、茄子、草莓和葡萄，实验组和对照组所用土壤成分、种植前对土壤处理以及种植过程均相同，其结果见表1：
表1实验组和对照组对农作物产量影响
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 空白膜
西红柿(kg/亩) 7500 7800 8100 8600 7000
黄瓜(kg/亩) 15000 15500 15900 16400 14000
茄子(kg/亩) 3200 3310 3465 3550 3000
草莓(kg/亩) 1980 2060 2130 2200 1800
葡萄(kg/亩) 2800 3010 3180 3320 2650
由表1可知，采用本发明所制得的复配稀土农用转光膜可提高农作物的产量，尤其是实施例4，增产率最大。
对实验组和对照组所生产的西红柿、黄瓜、茄子、草莓和葡萄进行对比，发现实验组所生产的农作物大小均匀、颜色纯正，口感佳。

Claims (10)

1.一种复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别称取Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O溶解于[Bmim]PF6中，于150-160℃、10-30Hz条件下超声反应1-2h；其中Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为1-2:1-5；[Bmim]PF6与Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O两种物质中含量最少的物质的摩尔比为1.8-2.5:1；
(2)将步骤(1)所得反应液冷却，然后用丙酮洗涤，离心，过滤，90-100℃条件下干燥2-3h，制得TbF3和EuF3，将这两种物质混合，得荧光助剂；
(3)将聚乙烯、增塑剂、分散剂和荧光助剂按质量比为95-105:0.08-0.12:0.08-0.12:1-1.2混合，用双螺杆挤压造粒机挤压制得转光母粒；
(4)将步骤(3)制得的转光母粒与聚乙烯和防老化剂按质量比为0.8-1.2:8-12:0.1-0.5混合，制成复配稀土农用转光膜。
2.根据权利要求1所述的复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为1:5。
3.根据权利要求1所述的复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中[Bmim]PF6与Tb(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O两种物质中含量最少的物质的摩尔比为2:1。
4.根据权利要求1所述的复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中造粒温度为200℃，螺杆转速为150r/min。
5.根据权利要求1所述的复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中增塑剂为聚己内酯。
6.根据权利要求1所述的复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中分散剂为BYK分散剂。
7.根据权利要求1或5或6所述的复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中聚乙烯、增塑剂、分散剂和荧光助剂按质量比为100:0.1:0.1:1。
8.根据权利要求1所述的复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中防老化剂为抗氧剂1010。
9.根据权利要求1或8所述的复配稀土农用转光膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中转光母粒、聚乙烯和防老化剂的质量比为1:10:0.2。
10.如权利要求1-9任一项方法制得的复配稀土农用转光膜。
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