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我国聚烯烃功能性农膜开发研究三

2021年08月18日 柳州机械设备网

我国聚烯烃功能性农膜开发研究三

2.4 流滴消雾功能的开发及性能改进

(1)20世纪80年代,为解决普通PE棚膜覆盖后保温性差、膜内表面因内外温差凝结露滴降低棚内透光率,滴落在作物上引起病害的问题,农膜行业采取添加流滴剂及使用保温性、透光率都优于PE的EVA树脂等方法开发成功PE流滴耐老化膜,扣棚后凝结在薄膜内表面的水滴可铺展成水膜沿倾斜的棚膜流下,棚膜透光率比普通膜提高10%左右,覆盖早春、晚秋大棚,使作物增产增收。但此类膜流滴持效期只有3个多月。

20世纪90年代中后期,EVA树脂和二层、三层共挤吹塑机组的国产化,使EVA多功能复合膜实现批量生产。如北京华盾公司研制的三层共挤EVA多功能复合膜,可替代PVC用于北方越冬高效节能日光温室的专用膜,用高VA含量EVA生产,其初始透光率≥90%,初始雾度≤25%,红外线透过率≤25%,流滴持效期6个月以上,棚内无雾或有极轻雾,使用寿命18个月以上,比PE流滴耐老化棚膜棚温提高2~3℃,作物始收期约提前10d,增产增收8%~10%;用于大、中棚的高保温膜,以中、低VA含量EVA为主要原料,膜中VA含量为5%左右,流滴持效期4个月以上,是广大地区春提前、秋延后的较理想透明大中棚覆盖材料,也可用于冬季气温较高地区日光温室覆盖。

各农膜企业在流滴膜中使用的是我国自行开发的以脂肪酸多元醇酯、聚氧乙烯类和有机胺类非离子表面活性剂复配的内添加型流滴剂,以FY、LA系列为代表。其特点是低温流滴性好,但相对分子质量和熔点低,高温加工时,挥发和分解物较多,薄膜在常温下助剂析出快,有“喷霜”现象,影响农膜透明度和流滴持效期。而国外的流滴剂,一般是由若干脂肪酸多元醇酯、聚氧乙烯醚化合物复合而成,其产品的析出速度比国产的慢,使用中薄膜上形成的水膜薄,流痕清晰,农膜的透明度和流滴持效期都较好。目前,国内助剂企业正在保持自己低温流滴性好特色的前提下进行改进,开发了如SPN-3、LA-8等产品。

2000年以来,随着EVA多功能复合膜在我国北方越冬高效节能日光温室的大量应用,对农膜的透光、保温性要求更高且增加了流滴必须消雾的要求。在解决多功能流滴膜棚内雾气问题方面,采用添加消雾剂——特殊型高表面活性剂即氟或硅表面活性剂的方法。其中氟系消雾剂比硅系消雾剂的消雾性能好。国外产品是20世纪90年代末介绍到我国的,在国内已使用且效果较好的主要有日本理研(株)的AF-18(氟系)、日本东邦化学(株)的AF-1500(氟系)和AF-7000(硅系)。国产的硅系消雾剂已于近两年开发出来,如北京市化学工业研究院的GF-1消雾剂、临安市绿源公司的WXJ消雾剂在应用中也有良好的消雾效果。

而国内农膜企业,通过大量试验和实际应用研究认识到,流滴剂、消雾剂与使用基础树脂、光稳定剂及其他添加剂之间有配合效应。特别是氟系消雾剂与不同流滴剂并用的“配合效应”有明显的差异性,必须进行配合效应筛选试验,确定最佳流滴—消雾体系,否则就可能出现消雾效果不好,甚至影响薄膜的流滴性和流滴持效期的问题。同时,棚型结构、覆膜是否铺展平整,膜在棚上是否有横向皱褶,温室内的湿度(是否铺地膜、进行滴灌)及作物品种等,都会对薄膜流滴消雾效果和流滴持效期有很大影响,必须向农民进行说明或指导才能有好的使用效果。

(2)功能性棚膜的流滴持效期与棚膜寿命同步,是设施园艺对透明覆盖材料的最高要求。采用传统的薄膜内添加型流滴剂方式由于流滴剂与消雾剂不断从薄膜分子中向外迁移并随水滴流失,薄膜流滴持效期短,难以达到目的,而采用外涂流滴剂法是一种有效方式。日本已实现了流滴性与耐老化性同步。国内近年对涂覆型长效流滴消雾剂的应用研究开始取得进展。大连九塑赵桂华等采用硅溶胶加多价金属离子盐反应体系制成防雾防滴剂,喷涂于普通PE棚膜、PE长寿膜上,使用效果可与内添加流滴膜媲美,在连栋棚上使用,持效期更长。哈工大张文龙等研制的双组分喷涂式流滴剂,流滴持效期达6个月。上海石化多纶油剂公司生产的外涂型流滴消雾剂,据鞍山市园艺所的研究报告,处理(涂抹、喷涂)PE、PVC普通棚及流滴性失效棚后,薄膜流滴效果好(结滴区面积小于10%),连续使用流滴持效期达18个月,棚内无雾气。但要实现此类产品的工业化生产还需要在涂覆型流滴消雾剂的活性物、成膜物、黏合物等组分性能上深化研究,向使用效果与薄膜寿命同步努力,同时需改进加工设备及生产工艺,解决流滴消雾剂在线喷涂问题。国内农膜企业现已进行了多种尝试。兰化宏达塑料公司于2003年6月实现了在线喷涂;山东清源塑料厂也研制了在吹塑机头处引出喷涂管,用喷头从膜泡内部中心径向连续将液态流滴消雾剂定量喷在定型后的薄膜上,并使喷头随膜泡大小调节自动控制,薄膜随机干燥的在线喷涂工艺;山东万利塑料厂将成卷长寿薄膜在自制涂覆机上进行膜筒内部灌涂,工艺简单实用,且实现了批量生产,制成的流滴膜扣棚干燥后,涂覆基本均匀,薄膜透明清亮,流滴性好且棚内无雾气。

此外,申屠宝卿等用PE-LD表面光接枝丙烯酸方法,庞明娟等用PE-LD熔融接枝丙烯酸方法,孔卫东等用金属有机化合物为增效剂加入树脂中,吹塑后与流滴剂结合为鳌合物,减慢其析出速度的方法,都有效地提高了薄膜的防雾性及流滴持效期。

2.5保温剂的选择

保温剂在聚烯烃农膜中使用,是用来提高其保温性、并对流滴剂起着吸附、缓释提高流滴类功能膜流滴持效期并降低成本作用的。目前,国内农膜企业使用的主要是矿物质类,品种有高岭土、滑石粉、硅藻土、硅灰石、绢云母、碳酸钙等。其中高岭土、滑石粉、硅藻土、绢云母均有较好阻透7~14μm远红外线的作用,其中硅藻土的粒子为多孔结构,对流滴剂的吸附、缓释效果好。中国农用塑料应用技术学会农膜分会于1998年对国产保温剂从加工性、光温效应、力学性能、耐候、缓释功能、硬度与粒度等23方面进行了试验评估,推荐了4家的产品。天然矿物质杂质多、硬度高,对挤出机的螺杆、机筒磨损大,如加入量大加之粒径粗,使农膜的物理力学性能、透光率、雾度变差。现在超细到4 000目甚至纳米级的SiO2保温剂已开始出现,可较好地改善薄膜的力学性能,不影响透光率,但仍有雾度变差及成本问题。而日本、韩国的农膜企业,已开始采用化学合成品,如水滑石(LDHs)等,由于其纯度高、粒度小(纳米级)且均匀、具有层状结构,可解离插入到PE膜中形成纳米复合材料,远红外线阻透能力强,对设备磨损小,添加后制成的聚烯烃农膜保温效果突出、透光性能好、雾度尤其低。国内目前只有许国志和北京化工大学研究生做过相关试验,个别企业使用过进口水滑石用于透明度要求高的流滴膜中。

此外,国外已开始使用有机保温剂,国内尚未见报道。 (待续)

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