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2．6  光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜的開(kāi)發(fā)        光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜是農(nóng)膜功能化研究的又一個(gè)熱點(diǎn)。20世紀(jì)90年代初以來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)始光轉(zhuǎn)換劑及光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜的研制，已投產(chǎn)的轉(zhuǎn)光農(nóng)膜每年約幾千噸。目前的光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜主要有三類：    (1)含銪(Eu3+)的有機(jī)配體稀土轉(zhuǎn)光劑制成的可吸收240～420nm紫外光，發(fā)射出580~630nm的紅橙光，發(fā)射光譜峰值為613nm或618nm的光轉(zhuǎn)換膜。其特點(diǎn)是只吸收紫外光且發(fā)射光譜窄、衰減速度快，但初始發(fā)光強(qiáng)度高，對(duì)作物全期特別是前期的產(chǎn)量及質(zhì)量提高大。    (2)使用蒽醌類、吡嗪系或丫啶類的紅色或藍(lán)色熒光染料中的一種或幾種組合制成的將紫外光轉(zhuǎn)藍(lán)光、轉(zhuǎn)紅橙光，或同時(shí)將黃綠光轉(zhuǎn)化為紅橙光的熒光轉(zhuǎn)換膜。其特點(diǎn)是不僅吸收紫外光且吸收黃綠光，有的發(fā)射光譜很寬，但價(jià)格高，衰減速度也較快，不能與棚膜壽命同步。如孟繼武等的可將陽(yáng)光中的紫外光轉(zhuǎn)化為400~500nm的藍(lán)光和550～700nm的紅橙光，將陽(yáng)光中的黃綠光轉(zhuǎn)化為550～700nm的紅橙光的光生態(tài)膜；廉世勛等的在380nm的紫外光處和536nm的黃綠光處有最大激發(fā)，在459～596nm處有最大發(fā)射的“單基雙能熒光染料轉(zhuǎn)光劑”制成的光轉(zhuǎn)換膜；大連九塑研制的采用還原紅和酞青藍(lán)轉(zhuǎn)光劑激發(fā)峰在370nm、515nm、570nm，發(fā)射光譜在400~500nm藍(lán)紫光和590~700nm紅橙光的仿生態(tài)農(nóng)膜。    (3)含銪(Eu2+、Eu3+)的堿土金屬硫氧化物、硫化物配合酸類化合物的無(wú)機(jī)稀土轉(zhuǎn)光劑制成的光轉(zhuǎn)換膜，可吸收自然光中的280~400nm紫外光發(fā)射出紅橙光或同時(shí)吸收紫外光和黃綠光，發(fā)射藍(lán)紫光、紅橙光。其特點(diǎn)是雖初始發(fā)光強(qiáng)度不如有機(jī)稀土轉(zhuǎn)光劑，硫化物遇水易分解，但具有發(fā)射譜帶寬、發(fā)射光譜與植物光合作用光譜相對(duì)吻合，穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)光強(qiáng)度衰減慢的優(yōu)點(diǎn)。如嵇世山專利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)CN 1240105A，使用兩種以上鑭系元素的硫氧化物配合有機(jī)酸胺類化合物制成可吸收自然光中的280～400nm紫外光，發(fā)射出紅橙光的光轉(zhuǎn)換膜；廉世勛等的在紫外光及黃綠光激發(fā)下，同時(shí)發(fā)射藍(lán)紫光、紅光的CaS：xCu+光轉(zhuǎn)換劑及吸收黃綠光發(fā)射紅光的CaS：yEu2+光轉(zhuǎn)換劑制成的光轉(zhuǎn)換膜，河南焦作第一塑料廠的CaS·aEu2+．bMn2+光轉(zhuǎn)換劑制成的吸收紫外光及黃綠光發(fā)射藍(lán)紫光和橙紅光的光轉(zhuǎn)換膜。        此外，劉建民等添加紅外陶瓷粉與轉(zhuǎn)光劑于PE樹(shù)脂中，制成既可發(fā)射紅外光，又可將太陽(yáng)中紫外光轉(zhuǎn)成紅外光的PE功能膜；北京華盾塑料公司的高光能膜，兼具有機(jī)、無(wú)機(jī)轉(zhuǎn)光膜的優(yōu)點(diǎn)，不僅激發(fā)光譜和發(fā)射光譜較寬，藍(lán)光區(qū)(420~460 nm)和紅光區(qū)(620~660nm)的發(fā)射也有較高的強(qiáng)度且衰減慢。        上述的轉(zhuǎn)光膜，在實(shí)際使用中都收到使作物提前收獲、增產(chǎn)、品質(zhì)(維生素、糖分等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))提高的效果。        據(jù)植物生理學(xué)原理，理想的轉(zhuǎn)光農(nóng)膜應(yīng)該滿足：激發(fā)光譜與綠色植物所不需要的反射光譜盡量吻合；發(fā)射光譜及發(fā)射峰高應(yīng)與植物葉綠素的吸收光譜即光合作用的光譜曲線盡量吻合(葉綠素a和葉綠素b的吸收光譜有兩個(gè)峰區(qū)，即400~480nm的藍(lán)紫光區(qū)和600~680nm的紅橙光區(qū)。其中葉綠素a的吸收峰為425nm和660 nm，葉綠素b的吸收峰為440～460nm和643nm)。由于實(shí)際到達(dá)地面的太陽(yáng)光為290～3 000nm，其中290~400nm的紫外光僅占6％左右，即使完全將日光中的紫外線轉(zhuǎn)為作物光合作用需要的藍(lán)光或紅光效果也不明顯，而480～580 nm的綠光在400~800nm的可見(jiàn)光中的比例和強(qiáng)度都最多，只有以轉(zhuǎn)綠光為主，才能真正發(fā)揮光轉(zhuǎn)換作用。因此，孟繼武的“有機(jī)共軛分子熒光轉(zhuǎn)光劑”和廉世勛等的“單基雙能稀土轉(zhuǎn)光劑”值得關(guān)注。經(jīng)筆者測(cè)試，前者可以將陽(yáng)光中的綠光轉(zhuǎn)換為紅光且發(fā)射光的主峰為600 nm左右，紅光峰高、面積大、強(qiáng)度高；后者的最大激發(fā)波長(zhǎng)為300～350nm和480~580 nm，最大發(fā)射波長(zhǎng)在420～450nm和620～680nm區(qū)域，即具有同時(shí)吸收紫外光和綠光并同時(shí)發(fā)射藍(lán)光和紅光的性能。另外，葉孔敦等合成的CaS：Eu，Sm“常充電型”電子陷獲材料，不僅可具有CaS：Eu的熒光特性(激發(fā)帶分別位于峰值波長(zhǎng)～279nm的紫外區(qū)和400～620 nm的可見(jiàn)光區(qū))，而且可將0．8~1．6μm的紅外光轉(zhuǎn)換為～672 nm的紅光，量子效率高達(dá)76％，且化學(xué)穩(wěn)定性好，造價(jià)低，是一種優(yōu)于CaS：Eu的光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜添加劑，其摻Eu2+、Sm3+和Cu+的CaS熒光粉，更有望成為人工模擬葉綠素吸收光譜的新型農(nóng)用光轉(zhuǎn)換材料是今后的發(fā)展方向。    2．7  其他功能膜的開(kāi)發(fā)        薄膜的透明度，常是用戶特別是北方農(nóng)民對(duì)薄膜的首選指標(biāo)。因此，提高薄膜透光率和透明度，對(duì)功能性農(nóng)膜也有很重要的意義。金洪波等研究了影響農(nóng)膜透光性能的主要因素，指出提高農(nóng)膜的透光性能應(yīng)采取選擇高透光、添加劑少的基礎(chǔ)樹(shù)脂、析出“噴霜”少的流滴劑、粒徑小、純度高、粒徑分布均勻的保溫劑；在生產(chǎn)中使用適當(dāng)溫度并用內(nèi)冷、雙風(fēng)環(huán)等增強(qiáng)設(shè)備冷卻效果，減少膜泡的外力摩擦以及保持機(jī)頭口模的光潔度，保證環(huán)境通風(fēng)降溫等方法。此外，在樹(shù)脂原料中加入增透劑，使樹(shù)脂原有的均相成核變?yōu)楫愊虺珊耍黾芋w系內(nèi)晶核數(shù)，減少晶核尺寸，從而提高透光率降低霧度，也是很有效的方法。長(zhǎng)春應(yīng)化所劉南安等通過(guò)添加成核劑、透明劑，使PE-LLD樹(shù)脂結(jié)晶均勻、細(xì)密，其中透光率從88．8％提高到90．0％，霧度從13％降到7．4％，北京燕山石油化工有限公司樹(shù)脂所也做了相關(guān)研究。    此外，農(nóng)膜行業(yè)在長(zhǎng)壽、流滴等功能的基礎(chǔ)上通過(guò)光質(zhì)調(diào)節(jié)的各種專色膜、專用膜，如：完全遮光的黑／白蘆筍膜，青貯膜，黑／銀EVA保溫膜，完全遮光或半遮光的黑色花卉膜，紫色的葉菜專用膜，藍(lán)紫色的辣椒專用膜及水稻育秧藍(lán)光膜，草莓、人參栽培膜等等，也是近年開(kāi)發(fā)的亮點(diǎn)，為農(nóng)業(yè)的多品種生產(chǎn)提供了方便。    2．8  生產(chǎn)工藝、覆膜技術(shù)的研究和設(shè)備的改進(jìn)        近年來(lái)，各生產(chǎn)企業(yè)在功能性棚膜的生產(chǎn)中，在工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制上也研究、總結(jié)了很多經(jīng)驗(yàn)，使生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高。在工藝方面：    (1)使用三層共擠復(fù)合吹膜工藝，充分考慮產(chǎn)品性能及生產(chǎn)工藝要求，在不同層使用的樹(shù)脂、助劑的配方不同，既提高產(chǎn)品性能又降低成本。如在節(jié)能型日光溫室用EVA流滴消霧多功能三層復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用反向吹膜工藝和不同配方，且僅在膜的使用內(nèi)層加消霧劑；在生產(chǎn)光轉(zhuǎn)換農(nóng)膜時(shí)把易水解的轉(zhuǎn)光劑放在中層等。    (2)改進(jìn)母料制造工藝、樹(shù)脂與母料混合工藝及控制吹膜的工藝溫度、擠出速度等技術(shù)條件，使功能助劑在棚膜中均勻分散，有效地提高批量功能膜生產(chǎn)的穩(wěn)    定性與產(chǎn)品質(zhì)量。    (3)控制生產(chǎn)時(shí)的吹脹比和薄膜薄厚均勻度，以保證薄膜的強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和助劑含量，從而保證產(chǎn)品性能。    (4)在EVA類功能膜的生產(chǎn)中，使薄膜充分冷卻并控制好收卷張力，減少因粘連、受力不均產(chǎn)生的凹兜、荷葉邊等現(xiàn)象。        在吹塑設(shè)備方面，為適應(yīng)薄型化、高VA含量功能膜的生產(chǎn)，進(jìn)行了大量的改進(jìn)，主要有：    (1)將老式單螺桿、芯棒式吹膜機(jī)的機(jī)頭改為帶靜態(tài)混煉頭的螺旋機(jī)頭，改善原料在機(jī)頭中的混合效果，解決功能膜生產(chǎn)中的混合不均、熔體溫差大、產(chǎn)品厚度不均、局部強(qiáng)度低等問(wèn)題。    (2)使用吹塑機(jī)膜泡內(nèi)冷(IBC)裝置及冷卻效果更好的雙風(fēng)唇風(fēng)環(huán)，加強(qiáng)對(duì)薄膜的冷卻效果，提高寬幅吹塑膜泡的穩(wěn)定性及棚膜的透明度，改善流滴性，提高生產(chǎn)效率。    (3)進(jìn)行人字板、撐叉板的改造，減小摩擦阻力，采用中心+表面+間隙的卷取技術(shù)，有效解決棚膜折疊部位蠕變問(wèn)題，提高薄膜平整性。    (4)結(jié)合樹(shù)脂原料的選擇、耐老化劑的選擇與含量調(diào)整，通過(guò)吹脹比、上牽引輥壓力的控制及適當(dāng)改造，減少薄膜折痕開(kāi)裂的產(chǎn)生。        此外，覆膜及使用技術(shù)對(duì)功能性薄膜性能產(chǎn)生的影響有：        在流滴消霧性方面，溫室結(jié)構(gòu)應(yīng)合理、棚膜骨架的傾角不能太?。桓材r(shí)薄膜應(yīng)張緊、抻平、壓牢，盡量減少橫向皺折和障礙；合理控制溫室內(nèi)的濕度，減少漫灌，采用高畦及地膜、滴灌、暗溝灌水等措施以保證薄膜的流滴效果和流滴持效期。        在耐老化性能方面，棚膜骨架漆成白色減少“背板效應(yīng)”，骨架上不留毛刺；覆膜時(shí)注意薄膜張緊程度，以免天冷回縮抻壞膜；注意農(nóng)藥的噴灑濃度和位置等。    3  結(jié)束語(yǔ)        據(jù)農(nóng)業(yè)部門(mén)預(yù)計(jì)，至2010年，全國(guó)園藝設(shè)施面積將增加到3 800萬(wàn)畝左右，耐候功能膜的年需求量增加到300kt左右，約占棚膜年銷量的40％；地膜覆蓋栽培面積將擴(kuò)大到3．1億畝，地膜的年耗用增加到780kt左右；畜牧、水產(chǎn)專用暖棚面積擴(kuò)大到150萬(wàn)畝左右，氨化、青貯、纏繞膜的年需求量將達(dá)到300kt左右；農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮和包裝用膜及塑料容器的需求量將在“十五”的基礎(chǔ)上翻兩番。農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對(duì)功能性農(nóng)膜不僅在數(shù)量而且在質(zhì)量、品種和性能上都提出了更高的要求。今后幾年在農(nóng)膜的功能性上需著重解決的是：        開(kāi)發(fā)適合不同作物(糧食、蔬菜、經(jīng)濟(jì)作物)的光合作用條件的各種有色地膜、除草地膜、雙色地膜和可控完全降解地膜；        加快涂覆型流滴消霧膜的開(kāi)發(fā)研制，解決耐老化與防霧滴同步、防滴又消霧的問(wèn)題；進(jìn)一步提高、發(fā)展高保溫、高光效薄膜制造技術(shù)水平，使棚膜集耐老化、防霧滴、高保溫、高光效等多種功能于一身；        在推廣已有專用棚膜的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)膜光質(zhì)調(diào)節(jié)功能的研究，按不同作物對(duì)光質(zhì)和光溫環(huán)境要求，進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)光、除蟲(chóng)、減病、遮光、降溫、透氣等專用棚膜。        此外，農(nóng)膜功能性的提高和產(chǎn)量的擴(kuò)大，也對(duì)助劑和聚合物加工行業(yè)提出了更高的要求。我們期望國(guó)產(chǎn)高質(zhì)量的專用牌號(hào)樹(shù)脂及高效、抗農(nóng)藥型耐候劑、長(zhǎng)效流滴劑、氟系消霧劑、高透明低磨耗的保溫劑、抗靜電劑、與植物光合作用曲線更吻合且衰減慢的光轉(zhuǎn)換劑等盡快出現(xiàn)，期望更多功能膜助劑、國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂的創(chuàng)新。         目前，北京華盾公司正牽頭進(jìn)行GB4455—1994《農(nóng)業(yè)用聚乙烯吹塑薄膜》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂和《農(nóng)業(yè)用乙烯—醋酸乙烯酯共聚物(EVA)棚膜》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂，國(guó)內(nèi)包括樹(shù)脂、助劑研究單位和農(nóng)膜行業(yè)骨干的18個(gè)單位都參加了標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)工作?，F(xiàn)已完成了第二次征求意見(jiàn)，準(zhǔn)備在今年報(bào)批。我們相信，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，會(huì)為我國(guó)功能性農(nóng)膜的發(fā)展、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和行業(yè)的規(guī)范起到推動(dòng)作用。（文/田巖）