专利名称：农作物保养膜及其制备方法
技术领域：
本发明属于农用膜及其制备技术领域，具体涉及一种同时具有优良的透气、透明、保温、透湿、选择性吸收光和可降解性等综合性能，能用于农作物生长过程中起保护助长作用和在农作物成熟后起保鲜、延长保质期作用的塑料薄膜。
背景技术：
众所周知，农作物的生长也需要呼吸和保养，将农用膜制造成为具有类似于人体皮肤对人所起的作用，即一方面具有可供呼吸的毛细管通道，能透气透湿，另一方面又具有转光、助长和可降解等功效，才能既大大提高农作物生产的产量和质量，将农业种植技术的应用成果提高到一个新的台阶，从而彻底改变现有农作物生长的环境条件，又能满足农作物在储存期内保质要求，调节储存环境湿度、温度和气体浓度，减少或避免农作物丰收果实的变质和腐烂，使之全部产生经济效益。因此研究开发既能透气透湿、又能起转光、助长和可降解等功效，且性能价格比高的新型农用薄膜，是发展农业和提倡科学种植农作物的迫切要求，也是农用高分子材料科学技术的发展方向和趋势。
目前，国内外已有的农用薄膜大多仅具有一种或二种功能，如CN1283649A、JP2000117871A2、JP04088929A2、US4170087、US4134875、US4075784、CN1072425等分别报道的转光膜、防紫外线膜、防雾膜、助长膜、防雾滴膜。对于具有多种功能的农用膜，虽然也有报道，但相对较少。如CN85107610报道的农业薄型多功能大棚用薄膜，该膜对近紫外线有阻隔作用，可减少作物菌病危害，且保温、耐老化性较好，但无助长、转光、透气、透湿等功能。又如CN86101146报道的农用多功能复合膜，该膜是将功能物质(肥料、农药、色素)掺入到聚烯烃类的乳液中，搅拌均匀后喷或涂抹在聚乙烯薄膜上，在常温或热风下吹干形成的。该膜虽然功能较多，且可调节，对环境无污染，设备投资少，便于大规模生产，但复合功能助剂层易被损坏，不能长期发挥功效，且无透气、透湿功能。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术存在的缺陷，提供一种同时具有透气、透明、保温、透湿、选择性吸收光和可降解性等多种性能的农作物保养膜。本发明的另一目的是提供制备这种多功能农作物保养膜的方法。
本发明提供的农作物保养膜为吹塑膜，其中含有塑料基料、塑料降解剂、化学发泡剂，其特征在于还含有吸湿剂、转光剂、无机填料和加工助剂，且各组份的重量份含量为塑料基料50～200份，吸湿剂1～30份，转光剂0.1～8份，塑料降解剂0.5～20份，化学发泡剂0.1～6份，无机填料5～40份，加工助剂0.5～60份。
上述农作物保养膜中还含有着色剂0～10份。
上述农作物保养膜中含有的塑料基料选自树脂聚烯烃、聚氯乙烯和乙烯—醋酸乙烯共聚物的至少一种，其中树脂聚烯烃可为低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯，MI＝0.2～50/10min。吸湿剂选自碳酸钙、滑石、高岭土、氯化钙、淀粉、聚乙烯醇及其衍生物、纤维素及其衍生物的至少一种。转光剂选自有机荧光素，如2，5-二(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)-噻吩、1，4-二-(乙-苯基噁唑基)苯、1，4-二-[2-(4-甲基)-5-苯基噁唑基]苯、1，4-二-(2-甲基苯乙烯基)-苯；无机荧光素，如钒酸钇的铕激活体、磷酸锶镁的锡激活体、钨酸钙的铅激活体、硅酸钡的铅激活体、磷酸锌钙的铊激活体、氯化钙磷酸锶的铕激活体、磷酸锶的锡激活体、硅酸钇钒的铕激活体、卤磷酸钙的锑激活体；荧光增白剂，如4，4，-双(2-苯并噁唑基)二苯乙烯、4，4，-双(2-二甲氧基苯乙烯基)联苯、1，4-二(2-苯并噁唑基)萘；紫外光吸收剂，如二苯甲酮、苯并三唑的至少一种。塑料降解剂选自淀粉、聚乙烯醇及其衍生物、废蛋白质、纤维素及其衍生物、聚乳酸、聚氨基酸、过渡金属化合物、羰基化合物、多核芳香化合物的至少一种，过渡金属化合物可为乙酰丙酮化镍、乙酰丙酮化锌、乙酰丙酮化铁、乙酰丙酮化铜、乙酰丙酮化钴，铁、铜与二硫代氨基甲酸盐的络合物，钴、镍与二硒代氨基甲酸盐的络合物，铁肟、二茂铁、月桂酸、棕榈酸或硬脂酸的Cr3+、Sn2+、Fe2+、Mn2+或Co2+的盐类等；羰基化合物可为安息香二甲醚、4-氯二苯酮、戊二酮铁等；多核芳香化合物可为蒽、菲、芘、芳香取代二烯烃。化学发泡剂选自偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠、N，N-二硝基五次甲基四胺、偶氮二碳酸钡的至少一种。无机填料选自活化碳酸钙、滑石、高岭土、硅灰石、二氧化钛、白碳黑、活化氧化锌、三氧化二铝的至少一种，其粒径为1纳米至3100微米。加工助剂选自钙、镁、锡、锌、钡、锶、镧的饱和及不饱和酸盐、氧化聚乙烯蜡、低分子量聚乙烯、硅烷衍生物、聚氧化乙烯醚、有机锡的至少一种。但当塑料基料选用聚氯乙烯时，加工助剂为邻苯二甲酸酯、磷酸酯、钙、镁、锡、锌、钡、锶、镧的饱和及不饱和酸盐、丙烯酸酯类化合物、氧化聚乙烯蜡、低分子量聚乙烯、饱和及不饱和脂肪族酸酯及酰胺、饱和脂肪族一元醇及多元醇、直链烷烃的至少一种。着色剂可选自常规的红色、黄色、绿色、蓝色、紫色、银色和黑色的无机颜料、有机颜料或含羧基有机还原染料的荧光剂。
本发明提供的这种多功能农作物保养膜是由本发明提供的方法制备的，该方法的工艺步骤和工艺条件如下，其中所用的原料份数均为重量份数(1)将塑料基料5～40份和配比份数的吸湿剂、转光剂、塑料降解剂、化学发泡剂、着色剂、加工助剂，加入密炼机中，在温度100～150℃下恒温混合密炼3～15分钟；(2)将密炼好的熔融胶料用螺杆挤出机在温度100～150℃，螺杆转速10～70转/分钟下，挤出切粒，得可发性塑料功能母料；(3)将塑料基料5～60份和配比份数的无机填料及可发性塑料功能母粒一起加入高速混合机中混合均匀后，再将其加入螺杆挤出机中，在挤出温度10～160℃、螺杆转速10～80转/分钟下挤出造粒，获农作物保养膜母粒；(4)将塑料基料与农作物保养膜母粒按2∶8～7∶3的比例混合，用螺杆挤出机挤出吹塑制成农作物保养膜。或(1)将配比份数的塑料基料、吸湿剂、转光剂、塑料降解剂、化学发泡剂、着色剂、无机填料和加工助剂一起加入高速混合机中，在温度80～110℃混合5～15分钟；(2)将混合好的粉料加入螺杆挤出机中，在挤出温度100～145℃、螺杆转速10～80转/分钟下挤出造粒，获可发性农作物保养膜专用料；(3)将可发性农作物保养膜专用料用螺杆挤出机挤出吹塑制成农作物保养膜。
上述方法中，制备可发性塑料功能母粒、可发性农作物保养膜专用料和农作物保养膜所用的螺杆挤出机为单螺杆挤出机，制备农作物保养膜母粒所用的螺杆挤出机为双螺杆挤出机；制备农作物保养膜挤出吹塑的工艺条件按基体物质，即塑料基料的常规加工条件加工。
用本发明方法制备的农作物保养膜的力学性能按GB13735-92标准检测，其拉伸强度纵、横向≥10MPa，断裂伸长纵、横向≥90％，直角撕裂负荷纵、横向≥40KN/M；透气性按GB/T1038-2000标准检测，其氧气量≥2500cm3/m2·24h·atm；透水蒸气按GB1037-88标准检测，其水蒸气透过量≥60g/m2·24h。
本发明与已有技术相比，具有以下优点1、由于本发明提供的农作物保养膜中具有许多微小的毛细管通道，故其透气透湿性大大高于一般的农用膜，使覆盖其中的农作物可呼吸，并始终处于适宜于生长的、类似于自然条件的环境中，对农作物更具亲和性。
2、由于本发明提供的农作物保养膜集透气、透明、保温、保鲜、透湿、选择性吸收光和转光等性能于一体，使农作物保养膜具有保护、助长、防病虫害等综合功能，更有利于提高农作物的产量和质量。
3、本发明提供的农作物保养膜还具有生物自动降解性，便于废品处理，减少对环境的污染。
4、由于本发明提供的农作物保养膜是用低成本的树脂聚烯烃为基料，将功能性助剂加入到薄膜内部，因而不仅避免了多层复合膜的功能助剂层易被损坏的弊病，而且还能使助剂的功能长期发挥功效。
5、由于本发明提供的农作物保养膜的制备方法是先分两次分别制备可发性塑料功能母粒和农作物保养膜母粒，且还采用了恒温密炼工序和添加了有利于加工的助剂，使之用普通的挤出吹膜技术就能制备出具有高性能/价格比的、易于推广应用的新一代多功能农作物保养膜。
6、采用本发明提供的制备方法可以很容易根据产品使用要求调节农作物保养膜的综合性能，使之适应性更广，以替代传统的农用薄膜、单一功能薄膜和部分保鲜膜。
7、本发明提供的制备方法工艺简单、成熟，农用膜生产厂家和母粒生产厂家均可根据需要选择使用。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
实施例1(1)将低密度聚乙烯(MI＝2g/10min)17份，高密度聚乙烯(MI＝1.8g/10min)6份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(VA含量≥10％)3份，淀粉8份，聚乙烯醇5份，钒酸钇的铕激活体0.5份，废蛋白质3份，4，4，-双(2-苯并噁唑基)二苯乙烯0.01份，安息香二甲醚0.05份，偶氮二甲酰胺1份，硬脂酸锌0.5份，硬脂酸钙0.5份，氯化钙1份，硅油1份，碳黑0.01份，低分子量聚乙烯0.5份，加入密炼机中，在温度125℃下恒温混合密炼8分钟；(2)将密炼好的熔融胶料用单螺杆挤出机，在温度100～140℃，螺杆转速30转/分钟下，挤出切粒得可发性塑料功能母粒；(3)将低密度聚乙烯(MI＝5g/10min)30份，粒径0.01～30um活化碳酸钙20份，粒径0.01～30um活性氧化锌5份和所得的可发性塑料功能母粒一起加入高速混合机中混合均匀后，再将其加入双螺杆挤出机中，在挤出温度100～160℃，螺杆转速50转/分钟下挤出造粒，获农作物保养膜母粒；(4)将低密度聚乙烯(MI＝2g/10min)与农作物保养膜母粒按2/8的比例混合，用单螺杆挤出机按常规工艺吹塑制成农作物保养膜，挤出熔体温度175℃，薄膜厚度0.05mm。
该农作物保养膜用作梨树、柚树套袋能有效防止病虫害，提高果实质量，并且还能作为橙桔、草莓等多种水果的保鲜袋。该膜可在一年以后逐渐自动降解。
实施例2(1)将低密度聚乙烯(MI＝5g/10min)10份，高密度聚乙烯(MI＝5g/10min)10份，淀粉10份，聚乙烯醇5份，钒酸钇的铕激活体1.0份，废蛋白质8份，4，4，-双(2-苯并噁唑基)二苯乙烯0.02份，乙酰丙酮化锌0.02份，安息香二甲醚0.05份，偶氮二甲酰胺1.8份，硬脂酸钙0.5份，月桂酸0.3份，马来酸二丁基锡0.6份，氯化钙3份，碳黑0.01份，低分子量聚乙烯1.0份，硅油0.5份，加入密炼机中，在温度120℃下恒温混合密炼15分钟；(2)将密炼好的熔融胶料用单螺杆挤出机，在温度100～140℃，螺杆转速40转/分钟下，挤出切粒得可发性塑料功能母粒；(3)将低密度聚乙烯(MI＝5g/10min)25份，粒径0.01～30um活化碳酸钙20份，粒径0.01～30um活性氧化锌2份和所得的可发性塑料功能母粒一起加入高速混合机中混合均匀后，再将其加入双螺杆挤出机中，在挤出温度100～160℃，螺杆转速40转/分钟下挤出造粒，获农作物保养膜母粒；(4)将低密度聚乙烯(MI＝5g/10min)与农作物保养膜母粒按5/5的比例混合，用单螺杆挤出机按常规工艺吹塑制成农作物保养膜，挤出熔体温度175℃，薄膜厚度0.05mm。
该农作物保养膜用作梨树、柚树套袋能有效防止病虫害，提高果实质量，并且还能作为橙桔、草莓等多种水果的保鲜袋。该膜可在一年以后逐渐自动降解。
实施例3(1)将聚氯乙烯94份，邻苯二甲酸二辛酯40份，邻苯二甲酸二异壬酯10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(VA含量≥10％)6份，聚乙烯醇缩甲醛5份，粒径1～30um氢氧化铝8份，粒径1～100um活化碳酸钙8份，废蛋白质8份，1，4-二(2-苯并噁唑基)萘0.01份，二茂铁0.6份，硬脂酸锡0.3份，戊二酮铁0.03份，偶氮二碳酸钡0.8份，马来酸二丁基锡0.8份，氯化钙磷酸锶的铕激活体0.3份，硬脂酸锌0.5份，硬脂酸钙1份，硬脂醇0.5份，粒径0.01～30um活性氧化锌2份，山梨醇单棕榈酸酯1.5份，酞青蓝0.15份，一起加入高速混合机中，在温度80～110℃下混合5～15分钟后，再将其加入单螺杆挤出机中，在挤出温度100～145℃，螺杆转速30转/分钟下挤出造粒，获可发性农作物保养膜专用料；(2)将聚氯乙烯可发性农作物保养膜专用料用单螺杆挤出机按常规工艺吹塑制成农作物保养膜，挤出熔体温度165℃，薄膜厚度0.1mm。
该蓝色农作物保养膜用于水稻、甜玉米农作物的育秧栽培，促进秧苗发育，抑制病虫害，不烂秧，收获率高，另外，还用作黄瓜、甜瓜、番茄辣椒、扁豆、蚕豆、草莓的覆盖膜，使这些农作物的收获量和品质大大提高。该膜可在一年以后逐渐自动降解。
实施例4(1)将低密度聚乙烯(MI＝7g/10min)4份，高密度聚乙烯(MI＝9g/10min)10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(VA含量≥10％)10份，聚乙烯醇缩甲醛5份，糠壳粉15份，废蛋白质10份，乙酰丙酮化铜0.01份，二硫代氨基甲酸铜0.005份，磷酸锌钙的铊激活体0.5份，1，4-二-(2-甲基苯乙烯基)-苯0.2份，偶氮二甲酰胺3份，低分子量聚乙烯0.8份，氧化铝3份，硬脂酸1.0份，碳黑3份，聚氧化乙烯醚1.0份，白油1.0份，加入密炼机中，在温度145℃下恒温混合密炼8分钟；(2)将密炼好的熔融胶料用单螺杆挤出机，在温度90～145℃，螺杆转速30转/分钟下，挤出切粒得可发性塑料功能母粒；(3)将低密度聚乙烯(MI＝7g/10min)10份，粒径0.01～100um活化碳酸钙30份，粒径10～300um活性氧化锌2份和所得的可发性塑料功能母粒一起加入高速混合机中混合均匀后，再将其加入双螺杆挤出机中，在挤出温度100～150℃，螺杆转速25转/分钟下挤出造粒，获农作物保养膜母粒；(4)将低密度聚乙烯(MI＝7g/10min)与农作物保养膜母粒按6/4的比例混合，用单螺杆挤出机按常规工艺吹塑制成农作物保养膜，挤出熔体温度175℃，薄膜厚度0.05mm。
该黑色农作物保养膜用作地膜覆盖土壤，保温、恒温、透气、透湿促进农作物生长。该膜可在一年以后逐渐自动降解。
实施例5(1)将线性低密度聚乙烯(MI＝0.9g/10min)10份，共聚聚丙烯(MI＝5.5g/10min)15份，淀粉20份，磷酸三苯酯2份，乙酸基乙酰纤维素4份，废蛋白质6份，2，5-二(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)-噻吩0.4份，钨酸钙的铅激活体0.5份，聚乳酸5份，二硒代氨基甲酸镍0.08份，偶氮二甲酰胺1.4份，N，N-二硝基五次甲基四胺0.6份，油酰胺1份，高岭土5份，硬脂酸0.5份，聚氧化乙烯0.5份，酞青蓝0.16份，色淀红0.04份，加入密炼机中，在温度145℃下恒温混合密炼8分钟；
(2)将密炼好的熔融胶料用单螺杆挤出机，在温度90～145℃，螺杆转速30转/分钟下，挤出切粒得可发性塑料功能母粒；(3)将线性低密度聚乙烯(MI＝0.9g/10min)40份，粒径1～100um活化碳酸钙30份，粒径1～100um滑石粉10份和所得的可发性塑料功能母粒一起加入高速混合机中混合均匀后，再将其加入双螺杆挤出机中，在挤出温度100～150℃，螺杆转速25转/分钟下挤出造粒，获农作物保养膜母粒；(4)将线性低密度聚乙烯(MI＝0.9g/10min)与农作物保养膜母粒按3/7的比例混合，用单螺杆挤出机按常规工艺吹塑制成农作物保养膜，挤出熔体温度175℃，薄膜厚度0.05mm。
该农作物保养膜用作窝苣、白菜、韭菜、芹菜、菠菜等蔬菜种植，可提高蔬菜的质量和产量。该膜可在一年以后逐渐自动降解。
权利要求
1.一种农作物保养膜，该膜为吹塑膜，其中含有塑料基料、塑料降解剂、化学发泡剂，其特征在于还含有吸湿剂、转光剂、无机填料和加工助剂，且各组份的重量份含量为塑料基料50～200份，吸湿剂1～30份，转光剂0.1～8份，塑料降解剂0.5～20份，化学发泡剂0.1～6份，无机填料5～40份，加工助剂0.5～60份。
2.根据权利要求1所述的农作物保养膜，其特征在于该膜中还含有着色剂0～10份。
3.根据权利要求1或2所述的农作物保养膜，其特征在于吸湿剂选自碳酸钙、滑石、高岭土、氯化钙、淀粉、聚乙烯醇及其衍生物、纤维素及其衍生物的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的农作物保养膜，其特征在于加工助剂选自钙、镁、锡、锌、钡、锶、镧的饱和及不饱和酸盐、氧化聚乙烯蜡、低分子量聚乙烯、硅烷衍生物、聚氧化乙烯醚、有机锡的至少一种。
5.根据权利要求3所述的农作物保养膜，其特征在于加工助剂选自钙、镁、锡、锌、钡、锶、镧的饱和及不饱和酸盐、氧化聚乙烯蜡、低分子量聚乙烯、硅烷衍生物、聚氧化乙烯醚、有机锡的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的农作物保养膜，其特征在于当塑料基料选用聚氯乙烯时，加工助剂为邻苯二甲酸酯、磷酸酯、钙、镁、锡、锌、钡、锶、镧的饱和及不饱和酸盐、丙烯酸酯类化合物、氧化聚乙烯蜡、低分子量聚乙烯、饱和及不饱和脂肪族酸酯及酰胺、饱和脂肪族一元醇及多元醇、直链烷烃的至少一种。
7.根据权利要求3所述的农作物保养膜，其特征在于当塑料基料选用聚氯乙烯时，加工助剂为邻苯二甲酸酯、磷酸酯、钙、镁、锡、锌、钡、锶、镧的饱和及不饱和酸盐、丙烯酸酯类化合物、氧化聚乙烯蜡、低分子聚乙烯、饱和及不饱和脂肪族酸酯及酰胺、饱和脂肪族一元醇及多元醇、直链烷烃的至少一种。
8.根据权利要求1～7所述的农作物保养膜的制备方法，其特征在于(1)将塑料基料5～40份和配比份数的吸湿剂、转光剂、塑料降解剂、化学发泡剂、着色剂、加工助剂，加入密炼机中，在温度100～150℃下恒温混合密炼3～15分钟；(2)将密炼好的熔融胶料用螺杆挤出机在温度100～150℃，螺杆转速10～70转/分钟下，挤出切粒得可发性塑料功能母粒；(3)将塑料基料5～60份和配比份数的无机填料及可发性塑料功能母粒一起加入高速混合机中混合均匀后，再将其加入螺杆挤出机中，在挤出温度100～160℃、螺杆转速10～80转/分钟下挤出造粒，获农作物保养膜母粒；(4)将塑料基料与农作物保养膜母粒按2∶8～7∶3的比例混合，用螺杆挤出机挤出吹塑制成农作物保养膜，或(1)将配比份数的塑料基料、吸湿剂、转光剂、塑料降解剂、化学发泡剂、着色剂、无机填料和加工助剂一起加入高速混合机中，在温度80～110℃下混合5～15分钟；(2)将混合好的粉料加入螺杆挤出机中，在挤出温度100～145℃、螺杆转速10～80转/分钟下挤出造粒，获可发性农作物保养膜专用料；(3)将可发性农作物保养膜专用料用螺杆挤出机挤出吹塑制成农作物保养膜。
全文摘要
本发明公开的农作物保养膜为吹塑膜，其中含有塑料基料、塑料降解剂、化学发泡剂，其特征在于还同时含有吸湿剂、转光剂、无机填料、着色剂和加工助剂。本发明提供的制备方法是先将部分塑料基料及功能助剂经恒温密炼熔融、挤出制成可发性塑料功能母粒；然后将其与部分塑料基料、无机填料混合熔融挤出制成农作物保养膜母粒；最后再将其与剩余的塑料基料混合，熔融吹塑制成农作物保养膜。本发明方法工艺简单、成熟，其制备的农作物保养膜不仅具有长效的保护、助长、防病虫害等多种功能，还因具有许多微小的毛细管通道，使覆盖其中的农作物可呼吸，对农作物更具亲和性，加之还可以根据使用要求调节功能，故适应性更广。
文档编号C08K5/09GK1431247SQ0311716
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月15日 优先权日2003年1月15日
发明者吴智华 申请人:四川大学