专利名称：光转换农用薄膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种农用薄膜，特别是涉及一种对紫外线有转换作用，且光转换性能稳定及使用寿命长的农用薄膜。
大量用在农作物大棚、保护秧苗和温室的是传统聚乙烯和聚氯乙烯膜，这些聚合物膜覆盖材料比硅酸盐玻璃便宜2～4倍，并可随时根据农作物种类的不同改造大棚的结构，调节气体交换和光照强度。
从1981～1982年开始出现了有助于植物光转换强度的聚合物材料，此类聚合物材料作用机理是由于植物增加了红色或橙黄色光的吸收从而增强了在叶绿素合成中光合作用的生物物理机制，产生了对空气中CO2吸附的补充增加，增大了碳水化合物的合成和分解出氧气的速度。紫外线光在太阳光中的比例为3-6％，人们认为，太阳光的紫外线对绿色植物没有用。研究者为了把对植物无用的紫外光转换成有用的红一橙光，在聚会物膜中添加了一系列有机化合物如氮杂环配体，用红外荧光灯进行了在固定和临时温室中的实验。同时，在多年的观察中，发现了以上聚合物光转换材料的许多缺点●光转换时间短。
●对各种农作物重复性差，如对白菜的增产作用在西红柿和胡萝卜中不能再现。
●有机光转换材料价格高，导致农膜造价高。
●有机光转换聚合物材料机械强度低、气候稳定性差，导致农膜使用寿命短。
●有机光转换材料添加剂有高毒性和生态危险性。
如发明专利申请公开说明书CN 1105040A公开了一种农用薄膜，用钇(Y)、镧(La)、钆(Ga)、铕(Eu)配合物材料作为荧光添加剂，组成是镧系金属与二元脂肪羧酸及氮杂环配体的配合物，缺点是该荧光添加剂为镧系金属螯合在有机物和氮杂环配体中形成的有机配合物，会随着光照时间的增加而分解，同时聚合物材料机械强度低，导致农用薄膜光转换性能稳定性差及使用时间短。
由于以上农用薄膜的缺点，本发明研制出了新一代光转换农用薄膜。本光转换农用薄膜由聚乙烯、无机光转换添加剂及光转换稳定剂组成。无机光转换添加剂为两种以上的镧系元素的硫氧化物无机发光材料，其化学通式为MxY2-xSO2，式中M表示镧(La)、铕(Eu)、钆(Gd)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)中的一种或一种以上任意比例组合；Y为化学元素钇；X表示0＜X＜2。
光转换稳定剂为丁二酸与四胺类的聚合物。
本发明中在无机光转换添加剂粒子表面进行光转换稳定剂的化学或物理吸附，因此无机光转换添加剂和光转换稳定剂之间并不发生化学反应。所以不生成如发明专利申请公开说明书CN 1105040A中以及其他类似发明专利申请公开说明书或专利中的镧系金属有机配合物及螯合物。
本发明光转换农用薄膜中的无机光转换添加剂在聚乙烯膜中均匀分布，将太阳光中的紫外线转换成对绿色植物(蔬菜、水果、花草、接枝和树苗等)生长有益的红橙光。
这种新型光转换农用薄膜的特性为●可吸收自然光中280～400纳米的紫外光，并把吸收的紫外光90％以上转换为红橙色光。
●在其覆盖下能稳定提高农作物产量15～30％。
●对生态无害，气候适应稳定。
●光转换农用薄膜机械拉伸强度与国标GB 4455-94“农业用聚乙烯吹塑薄膜”中优等品农用薄膜机械拉伸强度14MPa相比，提高到了20～25MPa；而与国标GB 4455-94中优等品农用薄膜纵、横向断裂伸长率300％、350％相比，纵、横向断裂伸长率都提高到了600％，使得光转换农用薄膜寿命增长。
本发明的目的和实质是随着应用时间增长，光转换农用薄膜的光转换性能和物理机械特性稳定。为此目的在聚乙烯中加入尽可能均匀的粉状无机光转换添加剂，在无机光转换添加剂粒子表面进行光转换稳定剂的化学或物理吸附。为了聚合物桨的熔融和达到好的流动性使用布料装置并加以搅拌，使加入的组分均匀分布在聚乙烯中。这样光转换稳定剂与无机光转换添加剂粒子一部分靠表面物理吸附而微弱地结合在一起，溶解在熔融聚乙烯中而另一化学吸附部分的光转换稳定剂留在无机光转换添加剂粒子的表面，显著增加了所添加组份在光转换农用薄膜中的均匀分散性。
光转换农用薄膜中加入的无机光转换添加剂、光转换稳定剂和聚乙烯的比例如下无机光转换添加剂 0.05～0.5％光转换稳定剂 0.1～1％聚乙烯100％以下实施例1在专门设备上制备浓缩母粒，先进行无机光转换添加剂、光转换稳定剂和聚乙烯的机械混合，由2个螺旋给料机和基本的熔融室组成。聚乙烯用高压聚乙烯，一个给料机用于无机光转换添加剂，另一个用于光转换稳定剂，随着熔融浆的运动进行3种组分均匀混料制得浓缩剂。添加的无机光转换添加剂、光转换稳定剂浓度比例分别比上述光转换农用薄膜中加入的无机光转换添加剂0.05～0.5％、光转换稳定剂0.1～1％提高50～100倍。
得到的浓缩剂经造粒变成标准尺寸的浓缩母粒，然后按照1∶45～1∶55(浓缩母粒∶聚乙烯粒)在干燥混合器中充分混合后，再运用传统的生产聚乙烯农膜技术制备光转换农用薄膜。实施例2预先用“湿法”混和无机光转换添加剂和光转换稳定剂得到均匀浆。光转换稳定剂的组成为5-10％，得到的混合物连续搅拌加热到90～100℃，冷却。然后以0.1公斤/分的速度由缝式(窄口)给料机进入混合器，同时熔融的聚乙烯以1.5～2公斤/分的速度，螺旋轴的转速为40～80次/分。得到的混浆进行造粒，获得中间产品—浓缩母粒，添加剂含量在5％以下。
最后一个过程是按照1∶45～1∶55(浓缩母粒∶聚乙烯粒)在干燥混合器熔融，通过一个加热的螺旋混合器，以0.8～1公斤/分的速度和210℃的温度注塑成型，拉膜，管道热空气压力0.8～1％大气压。
在经本发明制得的任意体积光转换农用薄膜内无机光转换添加剂和光转换稳定剂的重量组成比为0.5∶1～2∶1，以保证光转换农用薄膜好的耐磨性和高的机械强度，使用寿命为3～3.5年。
本发明的产品现已得到广泛应用。统计结果表明与传统不含有无机光转换添加剂和光转换稳定剂的农用薄膜相比，生产规模为1吨/年光转换农用薄膜的价格只提高25～28％，生产规模为50吨/年光转换农用薄膜的价格只提高12～15％。
该光转换农用薄膜在生产中生态安全、无毒、无爆炸性、不可燃。
权利要求
1.一种光转换农用薄膜，用聚乙烯为薄膜基料，利用两种以上的镧系元素，如镧(La)、钇(Y)、铕(Eu)、钆(Ga)等的无机硫氧化物发光材料作为无机光转换添加剂，其化学通式为MxY2-xSO2式中M镧(La)、铕(Eu)、钆(Ga)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)的一种或一种以上任意比例组合。Y为化学元素钇。X表示0＜X＜2。
2.本发明中的光转换农用薄膜利用的光转换稳定剂为丁二酸与四胺类的聚合物。
3.本发明中的光转换农用薄膜由聚乙烯、权利要求书1中的无机光转换添加剂及权利要求书2中的光转换稳定剂组成，三种材料的添加比例为聚乙烯100％以下无机光转换添加剂 0.05～0.5％光转换稳定剂 0.1～1％
4.光转换农用薄膜生产过程中第一阶段为制备浓缩母粒，浓缩母粒由聚乙烯、权利要求书1中的无机光转换添加剂及权利要求书2中的光转换稳定剂组成。其中按权利要求书1加入的无机光转换添加剂和按权利要求书2加入的光转换稳定剂的浓度比权利要求书3中这两种物质浓度高50～100倍。
5.本发明中的光转换农用薄膜的特点是按权利要求书1加入的无机光转换添加剂和按权利要求书2加入的光转换稳定剂在任意体积光转换农用薄膜内的重量组成比为0.5∶1～2∶1，保证该光转换农用薄膜拉伸强度高，保持3～3.5年的光转换稳定性和使用寿命。
全文摘要
本发明为一种光转换农用薄膜。用聚乙烯为薄膜基料,利用两种以上的镧系元素,如:镧(La)、钇(Y)、铕(Eu)、钆(Ga)等的硫氧化物发光材料作为无机光转换添加剂,并加入一种以上的有机酸胺类的化合物作为光转换稳定剂。该光转换农用薄膜可吸收自然光中280～400纳米的紫外光,并把吸收的紫外光90%以上转换为红橙色光。该光转换农用薄膜拉伸强度高,可以保证3～3.5年的光转换稳定性和使用寿命。
文档编号A01G13/02GK1240105SQ9810271
公开日2000年1月5日 申请日期1998年6月23日 优先权日1998年6月23日
发明者嵇世山, 索辛, 波尔查辛, 列瓦诺维奇 申请人:北京浩志科技发展有限公司