CN112776443A - 一种层状结构的聚烯烃膜及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农膜技术领域,具体涉及一种层状结构的聚烯烃膜及其应用,包括:硅溶胶涂层、外层膜、含有的中层膜、次内层膜和内层膜。本发明通过在外层膜表面涂覆硅溶胶涂层,可以赋予外层膜薄膜表面优异的消雾流滴的功能,本发明制备的PO膜的消雾流滴期和寿命可以达到5.5年以上,显著提高了PO膜的消雾流滴期和寿命。同时,本发明利用水滑石特殊的结构和组成可以使棚内向外辐射的大部分远红外线被反射回来,从而起到保温效果,经过测试,夜间棚内温度比普通大棚高2~5℃,有助于农作物增产、增收,提高农作物品质,促进农作物早上市。
Description
技术领域
本发明涉及农膜技术领域,具体涉及层状结构的聚烯烃膜及其应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
农用薄膜是继种子、化肥、农药之后的重要农业生产资料,各种高功能农膜的应用对农业创新增效、农民增产增收做出了巨大贡献,如棚膜、地膜、青储膜等农业用塑料薄膜,是发展现代设施农业必不可少的材料。
PO,即聚烯烃,通常指乙烯(PE)或高级烯烃的聚合物。其中以聚乙烯应用最为广泛。聚烯烃膜(PO膜)是由用高级烯烃的原材料及其他助剂,采用外喷涂烘干工艺而产出的一种新型农膜。
PO膜在透明度、保温性能等指标方面明显优于普通农膜,例如,PO膜透明度一般在90%以上,而普通膜大80~85%左右,即使没有额外添加保温剂,PO膜的保温性能也要优于普通膜。PO膜还具有优异的流滴性能,研究表明PO膜的流滴持效期甚至可以和膜的寿命同步,而普通膜的流滴持效期一般只有3~4个月。另外,普通膜要么不具备消雾能力,要么消雾性能非常有限(仅4~6个月)。目前,PO膜凭借着抗挺括度好、不易破裂、破损、抗低温性能好、不易老化、强度高、寿命长等特点,在农业领域的应用相当广泛。
发明内容
本发明旨在提供一种层状结构的聚烯烃膜及其应用,这种聚烯烃膜不仅具有优异的流滴消雾期和寿命,而且具有表面自洁、透光率高、保温性好等方面的特点。为实现上述目的,本发明技术方案如下所示:
在本发明的第一方面,公开一种层状结构的聚烯烃膜,其从外到内依次包括涂层、外层膜、次外层膜、中层膜、次内层膜和内层膜,其中:
所述涂层为硅溶胶,其涂覆在外层膜的外表面。
按质量百分比计,所述外层膜的原料组成包括:8~11%PE、85~88%茂金属、3.5~4.2%光稳定剂、0.07~0.14%抗氧化剂。
按质量百分比计,所述次外层膜的原料组成包括:7.3~11.8%PE、83~87.5%茂金属、4.6~5.0%光稳定剂、0.07~0.2%抗氧化剂。
按质量百分比计,所述中层膜的原料组成包括:25~35%PE、50~60%茂金属、7~14%水滑石、4.5~5.2%光稳定剂、0.07~0.15%抗氧化剂。
按质量百分比计,所述次内层膜的原料组成包括:15~25%PE、70~80%茂金属、4.5~5.5%光稳定剂、0.05~0.2%抗氧化剂。
按质量百分比计,所述内层膜的原料组成包括:90~94%茂金属、4.5~5.5%光稳定剂、1~5%抗静电剂、0.05~0.2%抗氧化剂。
进一步地,所述外层膜的原料组成包括:10%PE、86%茂金属、3.9%光稳定剂、0.1%抗氧化剂。
进一步地,所述次外层膜的原料组成包括:10%PE、85%茂金属、4.9%光稳定剂、0.1%抗氧化剂。
进一步地,所述中层膜的原料组成包括:30%PE、55%茂金属、10%水滑石、4.9%光稳定剂、0.1%抗氧化剂。
进一步地,所述次内层膜的原料组成包括:20%PE、75%茂金属、4.9%光稳定剂、0.1%抗氧化剂。
进一步地,所述内层膜的原料组成包括:93%茂金属、4.9%光稳定剂、2%抗静电剂、0.1%抗氧化剂。
进一步地,所述涂层的厚度不超过10um,硅溶胶粒子的直径为纳米级。由于硅溶胶形成的致密的涂层结构使水雾的停留、灰尘的附着的难度明显增大,因此,在本发明中,通过在外层膜表面涂覆硅溶胶涂层,可以赋予外层膜薄膜表面优异的消雾流滴的功能,保证膜具有良好的透光率。
另外,硅溶胶的主要成分为纳米二氧化硅,而这种物质具有紫外吸收和红外反射的光学特性,因此,在本发明中,通过在外层膜表面涂覆硅溶胶涂层,可有效提高PO膜的热稳定性和化学稳定性,从而提高膜的寿命。
进一步地,所述涂层可以采用喷雾涂覆的方式干燥后得到,硅溶胶的胶凝过程本质上是一个干燥的过程,当水份不断减少,胶体颗粒在两个颗粒碰撞接触的表面发生硅基缩聚反应,使胶体颗粒逐渐转化为硅凝胶,最终形成透明薄层。
进一步地,所述水滑石包括水镁铝石等。本发明发现,水滑石特殊的结构和组成能够使棚内向外辐射的大部分远红外线反射回棚内,从而起到保温效果。
进一步地,茂金属是由过渡金属与环戊二烯相连所形成的有机金属配位化合物,其在PO膜的制备中主要作为烯烃聚合反应的催化剂,有助于提高聚合物膜的加工性能、力学性能和透明性等。
进一步地,所述光稳定剂包括紫外线吸收剂等。例如,邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类、受阻胺类等中的任意一种。这类物质具有大量吸收紫外线,但很少吸收可见光的特性,在聚烯烃中作为辅助光稳定剂和受阻类光稳定剂共同使用,使膜层具有良好的热稳定性和光稳定性,有助于提高膜的寿命。
进一步地,所述抗氧化剂包括抗氧化剂1010、抗氧化剂168等中的至少一种。这类抗氧化剂可以防止聚乙烯聚合物在加工过程中的热氧化降解,使其成型加工能顺利进行。
进一步地,所述抗静电剂为非离子型抗静电剂,例如,乙氧基化烷基胺、乙氧基月桂酷胺、甘油一硬脂酸酯等中的任意一种。由于所述的内层膜层直接面对的是土壤,抗静电剂可使得到的PO膜具备抗静电的能力,降低膜表面吸附灰尘的能力,提高膜的透光率。
在本发明的第二方面,公开所述层状结构的聚烯烃膜或者采用其原料制成的膜在农业领域(如作为棚膜、地膜等)、包装材料中的应用。
相较于现有技术,本发明提供的技术方案至少具有以下有益效果:
(1)本发明通过在外层膜表面涂覆硅溶胶涂层,可以赋予外层膜薄膜表面优异的消雾流滴的功能,保证膜具有良好的透光率。经过测试,本发明制备的PO膜的消雾流滴期和寿命可达5.5年以上,相对于普通薄膜4~6个月的流滴消雾期,本发明显著提高了PO膜的消雾流滴期和寿命。
(2)普通薄膜大棚内透光率低,棚内昼夜温差大,作物生长缓慢,而本发明利用水滑石特殊的结构和组成可以使棚内向外辐射的大部分远红外线被反射回来,从而起到保温效果,经过测试,夜间棚内温度比普通棚膜大棚高2~5℃,有助于农作物增产、增收,提高农作物品质好,促进农作物早上市。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。以下,结合附图来详细说明本发明的实施方案,其中:
图1为本发明实施例中层膜状结构的聚烯烃膜的截面示意图,该图中,1代表涂层,2代表外层膜,3代表次外层膜,4代表中层膜、5代表次内层膜,6代表内层膜。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义,本发明中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。下列实施例中所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得,如无特殊说明,本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。
此外,任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。现结合较佳实施方法对本发明进一步说明,需要说明的是,本发明中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
第一实施例
参考图1,一种层状结构的聚烯烃膜,从外到内依次包括涂层1、外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6。按质量百分数计:
所述外层膜2的原料组成包括:10%PE、86%茂金属、3.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述次外层膜3的原料组成包括:10%PE、85%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述中层膜4的原料组成包括:30%PE、55%茂金属、10%水镁铝石、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述次内层膜5的原料组成包括:20%PE、75%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述内层膜6的原料组成包括:93%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、2%乙氧基化烷基胺抗静电剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
按照上述外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6的原料组成,利用塑料吹膜机挤出吹膜,其中,机筒温度为160℃,模头温度为175℃,吹膜速度为40m/min。然后在得到的薄膜的外层膜表面上涂覆一层厚度约为10±2um的硅溶胶涂层,所述涂层是将纳米硅溶胶喷雾涂覆在外层膜的外表面上后干燥得到。
第二实施例
参考图1,一种层状结构的聚烯烃膜,从外到内依次包括涂层1、外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6。按质量百分数计:
所述外层膜2的原料组成包括:8%PE、88%茂金属、3.86%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.07%抗氧化剂1010,0.07%抗氧化剂168。
所述次外层膜3的原料组成包括:7.3%PE、87.5%茂金属、5.0%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.2%抗氧化剂1010,0.3%抗氧化剂168。
所述中层膜4的原料组成包括:25%PE、60%茂金属、10%水镁铝石、4.85%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.1%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
所述次内层膜5的原料组成包括:15%PE、80%茂金属、4.8%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.1%抗氧化剂1010,0.1%抗氧化剂168。
所述内层膜6的原料组成包括:90%茂金属、5.5%的944聚合型受阻胺光稳定剂、4.45%乙氧基化烷基胺抗静电剂、0.02%抗氧化剂1010,0.03%抗氧化剂168。
按照上述外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6的原料组成,利用塑料吹膜机挤出吹膜,其中,机筒温度为165℃,模头温度为175℃,吹膜速度为30m/min。然后在得到的薄膜的外层膜表面上涂覆一层厚度约为6±2um的硅溶胶涂层,所述涂层是将纳米硅溶胶喷雾涂覆在外层膜的外表面上后干燥得到。
第三实施例
参考图1,一种层状结构的聚烯烃膜,从外到内依次包括涂层1、外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6。按质量百分数计:
所述外层膜2的原料组成包括:11%PE、85%茂金属、3.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
所述次外层膜3的原料组成包括:11.8%PE、83%茂金属、5.0%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.1%抗氧化剂1010,0.1%抗氧化剂168。。
所述中层膜4的原料组成包括:35%PE、50%茂金属、9.7%水镁铝石、5.2%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
所述次内层膜5的原料组成包括:25%PE、70%茂金属、4.95%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.02%抗氧化剂1010,0.03%抗氧化剂168。
所述内层膜6的原料组成包括:94%茂金属、4.5%的944聚合型受阻胺光稳定剂、1.3%乙氧基化烷基胺抗静电剂、0.1%抗氧化剂1010,0.1%抗氧化剂168。
按照上述外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6的原料组成,利用塑料吹膜机挤出吹膜,其中,机筒温度为150℃,模头温度为165℃,吹膜速度为50m/min。然后在得到的薄膜的外层膜表面上涂覆一层厚度约为8±2um的硅溶胶涂层,所述涂层是将纳米硅溶胶喷雾涂覆在外层膜的外表面上后干燥得到。
第四实施例
参考图1,一种层状结构的聚烯烃膜,从外到内依次包括涂层1、外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6。按质量百分数计:
所述外层膜2的原料组成包括:9.43%PE、87%茂金属、3.5%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.02%抗氧化剂168。
所述次外层膜3的原料组成包括:9.3%PE、86%茂金属、4.6%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
所述中层膜4的原料组成包括:30%PE、51.4%茂金属、14%水镁铝石、4.5%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.02%抗氧化剂168。
所述次内层膜5的原料组成包括:20%PE、74.4%茂金属、5.5%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
所述内层膜6的原料组成包括:90%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、5%乙氧基化烷基胺抗静电剂、0.05%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
按照上述外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6的原料组成,利用塑料吹膜机挤出吹膜,其中,机筒温度为150℃,模头温度为160℃,吹膜速度为20m/min。然后在得到的薄膜的外层膜表面上涂覆一层厚度约为5±2um的硅溶胶涂层,所述涂层是将纳米硅溶胶喷雾涂覆在外层膜的外表面上后干燥得到。
第五实施例
参考图1,一种层状结构的聚烯烃膜,从外到内依次包括涂层1、外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6。按质量百分数计:
所述外层膜2的原料组成包括:10%PE、85.7%茂金属、4.2%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
所述次外层膜3的原料组成包括:10%PE、85.13%茂金属、4.8%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.02%抗氧化剂168。
所述中层膜4的原料组成包括:32.9%PE、55%茂金属、7%水镁铝石、5%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
所述次内层膜5的原料组成包括:17.3%PE、78%茂金属、4.5%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.1%抗氧化剂1010,0.1%抗氧化剂168。
所述内层膜6的原料组成包括:93.9%茂金属、5.0%的944聚合型受阻胺光稳定剂、1%乙氧基化烷基胺抗静电剂、0.05%抗氧化剂1010,0.05%抗氧化剂168。
按照上述外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6的原料组成,利用塑料吹膜机挤出吹膜,其中,机筒温度为170℃,模头温度为180℃,吹膜速度为50m/min。然后在得到的薄膜的外层膜表面上涂覆一层厚度约为7±2um的硅溶胶涂层,所述涂层是将纳米硅溶胶喷雾涂覆在外层膜的外表面上后干燥得到。
第一试验例
参考图1,一种层状结构的聚烯烃膜,从外到内依次包括涂层1、外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6。按质量百分数计:
所述外层膜2的原料组成包括:10%PE、86%茂金属、3.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述次外层膜3的原料组成包括:10%PE、85%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述中层膜4的原料组成包括:30%PE、55%茂金属、10%水镁铝石、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述次内层膜5的原料组成包括:20%PE、75%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述内层膜6的原料组成包括:93%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、2%乙氧基化烷基胺抗静电剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
按照上述外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6的原料组成,利用塑料吹膜机挤出吹膜,其中,机筒温度为160℃,模头温度为170℃,吹膜速度为40m/min。
第二试验例
参考图1,一种层状结构的聚烯烃膜,从外到内依次包括涂层1、外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6。按质量百分数计:
所述外层膜2的原料组成包括:10%PE、86%茂金属、3.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述次外层膜3的原料组成包括:10%PE、85%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述中层膜4的原料组成包括:30%PE、65%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述次内层膜5的原料组成包括:20%PE、75%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
所述内层膜6的原料组成包括:93%茂金属、4.9%的944聚合型受阻胺光稳定剂、2%乙氧基化烷基胺抗静电剂、0.05%抗氧化剂1010、0.05%抗氧化剂168。
按按照上述外层膜2、次外层膜3、中层膜4、次内层膜5和内层膜6的原料组成,利用塑料吹膜机挤出吹膜,其中,机筒温度为160℃,模头温度为170℃,吹膜速度为40m/min。然后在得到的薄膜的外层膜表面上涂覆一层厚度约为8±2um的硅溶胶涂层,所述涂层是将纳米硅溶胶喷雾涂覆在外层膜的外表面上后干燥得到。
性能测试
对上述实施例和试验例制备的PO膜以及某市售型号的普通棚膜的使用寿命和流滴消雾期、保温性能进行测试,结果显示:第一至第五实施例制备的PO膜的流滴消雾期可达到5.5年以上,所述普通棚膜的流滴消雾期仅大约为4~6个月。另外,第一至第五实施例制备的PO膜的夜间棚内温度比普通棚膜高2~5℃,显著提高了夜间棚内温度,有助于作物成熟早,避免作物的冻害。第一试验例中由于在外层膜表面没有涂覆硅溶胶涂层,导致其流滴消雾期较第一实施例明显降低,仅为4.5~7个月,第二试验例的保温性能与上述的普通棚膜相差不大,这是由于第二试验例中的中层膜没有添加水镁铝石,无法使棚内向外辐射的远红外线反射回棚内,无法起到保温作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述聚烯烃膜从外到内依次包括涂层、外层膜、次外层膜、中层膜、次内层膜和内层膜,其中:
所述涂层为硅溶胶,其涂覆在外层膜的外表面;
按质量百分比计,所述外层膜的原料组成包括:8~11%PE、85~88%茂金属、3.5~4.2%光稳定剂、0.07~0.14%抗氧化剂;
按质量百分比计,所述次外层膜的原料组成包括:7.3~11.8%PE、83~87.5%茂金属、4.6~5.0%光稳定剂、0.07~0.2%抗氧化剂;
按质量百分比计,所述中层膜的原料组成包括:25~35%PE、50~60%茂金属、7~14%水滑石、4.5~5.2%光稳定剂、0.07~0.15%抗氧化剂;
按质量百分比计,所述次内层膜的原料组成包括:15~25%PE、70~80%茂金属、4.5~5.5%光稳定剂、0.05~0.2%抗氧化剂;
按质量百分比计,所述内层膜的原料组成包括:90~94%茂金属、4.5~5.5%光稳定剂、1~5%抗静电剂、0.05~0.2%抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述外层膜的原料组成包括:10%PE、86%茂金属、3.9%光稳定剂、0.1%抗氧化剂。
3.根据权利要求1所述的层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述次外层膜的原料组成包括:10%PE、85%茂金属、4.9%光稳定剂、0.1%抗氧化剂。
4.根据权利要求1所述的层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述中层膜的原料组成包括:30%PE、55%茂金属、10%水滑石、4.9%光稳定剂、0.1%抗氧化剂。
5.根据权利要求1所述的层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述次内层膜的原料组成包括:20%PE、75%茂金属、4.9%光稳定剂、0.1%抗氧化剂。
6.根据权利要求1所述的层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述内层膜的原料组成包括:93%茂金属、4.9%光稳定剂、2%抗静电剂、0.1%抗氧化剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述涂层的厚度不超过10um,硅溶胶粒子的直径为纳米级。
8.根据权利要求1-6任一项所述的层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述水滑石包括水镁铝石。
9.根据权利要求1-6任一项所述的层状结构的聚烯烃膜,其特征在于,所述光稳定剂包括紫外线吸收剂,优选为邻羟基二苯甲酮类、苯并三唑类、水杨酸酯类、三嗪类、取代丙烯腈类中的任意一种;
或者,所述抗氧化剂包括抗氧化剂1010、抗氧化剂168中的至少一种;
或者,所述抗静电剂为非离子型抗静电剂,优选为乙氧基化烷基胺、乙氧基月桂酷胺、甘油一硬脂酸酯中的任意一种。
10.权利要求1-9任一项所述的层状结构的聚烯烃膜和/或采用权利要求1-9任一项所述层状结构的聚烯烃膜的原料及其配比制成的膜在农业领域、包装材料中的应用,优选作为棚膜、地膜中的至少一种。
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