高透光散光功能棚膜的开发

2020-06-08张牙润靳树伟王明显金宏云

化工设计通讯 2020年5期

张牙润，靳树伟，王明显，金宏云

（玉溪市旭日塑料有限责任公司，云南玉溪 653100）

云南省地处低纬度带的云贵高原地区，特殊的地理条件和气候，使云南花卉着色艳丽，较易获得高品质的鲜花。但较强的太阳光照射使一些花卉的花朵及农作物的叶片受到灼伤而影响其生长和品质，从而失去商品价值。特别是红色玫瑰花的种植生产中出现花瓣黑化，灼伤引起颜色变淡的现象较为严重。针对这一现象，我公司对云南用功能性棚膜进行了高透光散光功能棚膜的开发。

高透光高散射高保温超长寿自洁防尘功能膜将作为我国第五代功能性农膜，以改善设施蔬菜群体内部光照分布严重不均问题，大幅提高蔬菜设施的产能，有效防治蔬菜日灼病、弱化趋光性、改善茎叶菜品质[1]。

1 实验部分

1.1 主要原料

低密度聚乙烯LDPE：2130，MFR 0.3g/10min，伊朗石化；

低密度聚乙烯LDPE：2426H，MFR 2.0g/10min，兰州石化；

线性低密度聚乙烯LLDPE：9047，MFR 1.0g/10min，大庆石化；

茂金属聚乙烯m-LLDPE：2010ME，MFR 1.0g/10min，美国埃克森美孚；

光扩散剂（有机硅类）：KS-1500，科明睿新材料有限公司；

光稳定剂：HS-944：北京天罡助剂有限公司；

抗氧剂：B215：北京燕联有限公司。

1.2 生产设备及检测仪器

旋爪密炼造粒机，杭州临安市绿源精细化学品有限公司；

双螺杆挤出造粒机CJWA75-48D，常州金纬化工成套设备有限公司；

搅拌机，震鑫机械；

三层复合吹塑棚膜机M3N-10000，广东金明设备有限公司；

电子万能试验机 CMT2202，美特斯工业系统（中国）有限公司；

光照度计1339，泰仕电子工业股份有限公司；

透光率/雾度测定仪 WGT-S，上海申光仪器仪表有限公司。

1.3 散光母料与长寿母料的制备

散光母料的制备：用电子称按设计配方称取一定比例的散光剂KS-1500，抗氧剂B215，LDPE2426H树脂，加入搅拌锅中进行搅拌混合均匀，再加入双螺杆挤出机中加热塑化挤出，经拉条水冷后切粒即得散光母料。长寿母料的制备：用电子称按设计配方称取一定比例的光稳定剂HS-944，抗氧剂B215，LDPE2426H树脂，加入旋爪密炼机中进行加热塑化搅拌混合均匀，再加入单螺杆挤出机中挤出，经拉条水冷后切粒即得长寿母料。

1.4 高透光散光功能棚膜的生产

首先将 LDPE 2130，LLDPE 9047，m-LLDPE 2010ME，散光母料，长寿母料等原料分内层、中层、外层按照不同的比例用搅拌机混合均匀，然后将混合原料加入对应的内、中、外层挤出机中进行吹膜，再经过牵引、剖刀、收卷，即得成品。

1.5 性能测试

用透光率雾度测定仪测试透光率、雾度。用光照度计测试光照强度。用电子万能试验机测试产品力学性能。

2 结果

2.1 力学性能的检测分析

从表1中近3a生产的部分散光棚膜力学性能测试情况看，在棚膜中添加光扩散剂（有机硅类）：KS-1500，对棚膜的力学性能影响不大，产品的各项力学指标均达到国标GB4455-2006中的要求。

表1 近3年生产的部分散光棚膜性能检测

2.2 透光率与雾度的检测分析

透光率与雾度是表征棚膜光学性能的重要指标，透光率是以材料的光通量与入射光的光通量之比的百分数表示，是透明或半透明材料不清晰的程度，是材料内部或者表面由于光散射造成的云雾状或混浊的外观，以散射光通量与透过材料的光通量之比的百分数表示[2]。透光率越高、雾度值越高，表示透过棚膜的光越多，散射光越多，散射光较为柔和，能为植物创造一种更加温和的微气候环境，表现为作物叶片焦烧、灼伤减少，使农作物更好的生长发育，增加产量和提高品质。

从表1中近3a生产的部分散光棚膜透光率与雾度测试情况看，通过添加有机硅散光剂，生产厚度0.08～0.12mm的棚膜，调节散光剂母料的添加比例，且根据客户或种植作物的不同需要，在不降低产品透光率的情况下，可生产透光率高、雾度高的高透光散光棚膜，透光率89%～92%，雾度值60%～80%，而普通棚膜产品的透光率为89%～91%，雾度值为14%～25%。在国家标准GB4455-2006《农业用聚乙烯吹塑棚膜》中对透明型的聚乙烯耐老化棚膜透光率要求为≥85%。公司生产的高透光散光功能棚膜透光率符合国家标准要求。

2.3 光照强度检测分析

散光棚膜对光照强度的影响见表2。

表2 散光棚膜对光照强度的影响

从表2可看出，由于太阳光透过散光膜时发生漫散射作用，散射光同光的吸收一样，光的散射也会使通过物质的光的强度减弱。普通棚膜对太阳光光照强度可减少6%～7%，而散光棚膜可减少12%～23%，且雾度值越大，散射光越多，膜下的光照强度减弱越多，光照强度越低。

2.4 散光棚膜对棚内温度的影响

图1，图2为散光棚膜大田应用温度测试情况，可以看出，散光棚膜在白天的温度比普通棚膜的温度要低1～2℃，能避免白天棚内高温灼伤作物。同时散光棚膜在夜间具有棚膜普通的保温性。

图1 散光膜及普通膜白天（07：00-19：00）温度变化趋势

图2 散光膜及普通膜夜间（19：00-07：00）温度变化趋势

2.5 散光棚膜的应用情况

通过近3a生产的散光棚膜应用情况看，散光棚膜已在番茄、黄瓜、辣椒、葡萄、沙糖桔、绣球花、玫瑰花等多种蔬菜、水果及花卉上得到应用，用户反映使用效果较好，散光膜在番茄、黄瓜、辣椒等蔬菜种植上可提升农作物产量、改善品质，对沙糖桔种植可减少落果率，延长果实采收期，在绣球花、玫瑰花种植上可有效防止太阳光过强及棚内气温过高对花瓣及叶片的灼伤，或引起花瓣颜色变淡。散光棚膜在生产中已加入光稳定剂和抗氧剂，其使用寿命可达2～3a，散光棚膜的生产具有效好的社会经济效益。当然，在实际应用中要根据当地的气候情况及种植作物的不同来选择不同雾度值的散光棚膜。