一、前言
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),13億人口中9億分布在廣大農(nóng)村鄉(xiāng)下,決定了農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是關(guān)系到我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的大事,政府一向把農(nóng)業(yè)放在首位來(lái)抓。農(nóng)用薄膜是我國(guó)塑料工業(yè)中最重要的部分,是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中生重要的生產(chǎn)資料,農(nóng)用塑料在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)中起著越來(lái)越重要的作用。中國(guó)農(nóng)用薄膜產(chǎn)量居世界首位,是其他所有國(guó)家總和的1.6倍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全行業(yè)已擁有大小規(guī)模不等的農(nóng)膜生產(chǎn)企業(yè)近千家,生產(chǎn)能力200萬(wàn)噸以上,實(shí)際年產(chǎn)量超過(guò)100萬(wàn)噸,其中年生產(chǎn)能力超過(guò)萬(wàn)噸的約60家。
大型骨干企業(yè)約30家,其生產(chǎn)能力和年產(chǎn)量均占全國(guó)總量的60%,棚膜的耗用量已達(dá)70萬(wàn)噸,地膜年銷(xiāo)量45萬(wàn)噸,農(nóng)地膜覆蓋面積在2.2億畝以上,農(nóng)地膜實(shí)際消費(fèi)量已經(jīng)超過(guò)110萬(wàn)噸。據(jù)農(nóng)業(yè)部的預(yù)測(cè),2005年,我國(guó)可覆蓋的地膜面積和棚膜面積分別為5.5億畝和5000萬(wàn)畝。園藝設(shè)施栽培面積將達(dá)到2300萬(wàn)畝左右。農(nóng)用塑料對(duì)農(nóng)業(yè)起著增產(chǎn)、增收、防災(zāi)、減災(zāi)、節(jié)水的作用,從而對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,保證農(nóng)產(chǎn)品的有效供應(yīng),增加農(nóng)民的收入,保持社會(huì)穩(wěn)定都具有十分重要的意義。
二、農(nóng)膜生產(chǎn)對(duì)基礎(chǔ)樹(shù)脂性能要求
農(nóng)用棚膜用原料主要有PE、PVC、EVA,國(guó)外還有PET及ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)。地膜目前主要以LLDPE為主,為增加透明度和降低負(fù)荷,也有少量共混一點(diǎn)LDPE的。
根據(jù)農(nóng)膜的功能,選用正確的樹(shù)脂,對(duì)農(nóng)膜的耐老化、保溫性、透光率、流滴性等技術(shù)指標(biāo)起著重要的作用。
對(duì)原料的基本要求
1、良好的光學(xué)性能,即較高的透光率、較低的霧度;
2、良好的光澤度;
3、良好的耐老化性能;
4、良好的物理機(jī)械性能;
5、良好的保溫性能,即較高的紅外線阻透率;
6、與功能助劑有良好的相溶性;
7、良好的成型加工性能;
8、最優(yōu)的性價(jià)比。
根據(jù)使用條件選擇覆蓋材料
實(shí)際上一種原料很難兼顧到以上全部性能,在應(yīng)用中需根據(jù)使用條件加以取舍。例如:普通、節(jié)能型溫室多采用pvc、EVA做覆蓋材料,大中冷棚采用低VA含量EVA、PE做覆蓋材料;而小拱棚基本全部使用PE做覆蓋材料。
(一)、樹(shù)脂與耐老化性的關(guān)系
農(nóng)用塑料在使用過(guò)程中,受到陽(yáng)光照射、高低溫變化、降水作用和農(nóng)藥噴施、二氧化硫等因素的影響,會(huì)逐漸老化,其中最重要的是陽(yáng)光中紫外線的輻射。因此選擇耐紫外線老化的樹(shù)脂是制備長(zhǎng)壽命薄膜的必需。
1、基礎(chǔ)樹(shù)脂種類(lèi)
不同的基材其耐老化性是不同的。 可以看出紫外線的能量明顯高于高聚物的典型化學(xué)鍵能,相比較而言,EVA中的C-O、PVC中的C-Cl更易斷裂,導(dǎo)致高聚物降解。
2、基礎(chǔ)樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)
一般情況下,MFR(熔體流動(dòng)速率)是選擇樹(shù)脂的首要指標(biāo),MFR低的樹(shù)脂相對(duì)老化性能要好。另外,分子量、分子量分布、支化度、合成過(guò)程中殘留雜質(zhì)的影響也不容忽視。
分子量高、分子量分布窄耐老化性好在行業(yè)中已達(dá)成共識(shí)。而支鏈數(shù)多表明高聚物本身的叔碳原子增多,這些弱鍵易受攻擊而導(dǎo)致降解。這就是一些MFR較小而其老化性能卻較差的原因。
(二)、光學(xué)性能與樹(shù)脂的關(guān)系
農(nóng)膜基礎(chǔ)樹(shù)脂的光學(xué)性能主要受結(jié)晶度和結(jié)晶尺寸的影響。結(jié)晶度越低,結(jié)晶尺寸越小,則透光率越高、霧度越小。農(nóng)膜常用聚合物的光學(xué)性能由優(yōu)到劣的排列為PVC>EVA=mLLDPE>LDPE>LLDPE。其中PVC為無(wú)規(guī)非晶相結(jié)構(gòu),光學(xué)性能極優(yōu)。如表3實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)所示:表3薄膜品種與透光率和霧度薄膜品種厚度(mm)透光率(%)霧度(%)PVC三防膜0.12922EVA三防膜0.08909PE三防膜0.088917
(三)保溫性與樹(shù)脂的關(guān)系
1、基材的紅外線阻透率
紅外線阻透率是衡量薄膜保溫性能的主要指標(biāo)。因?yàn)榕飪?nèi)熱量主要是土壤熱量以紅外線的方式向外輻射的。
2、不同材質(zhì)的導(dǎo)熱性
農(nóng)膜作為保溫材料,要求其導(dǎo)熱系數(shù)越低越好,PVC等基材的導(dǎo)熱系數(shù)由低向高排列依次PVC<EVA<PE。
綜上,以PVC為材質(zhì)的農(nóng)膜保溫性最優(yōu),其次是EVA、PE。
(四)樹(shù)脂與助劑的相容性
通常情況下,分子極性大、結(jié)晶度低的樹(shù)脂與助劑相容性好于分子極性弱、結(jié)晶度高的樹(shù)脂。
在實(shí)際應(yīng)用中也證明了這一點(diǎn)。以內(nèi)添加型雙防膜為例:PVC雙防膜的流滴期可以做到6個(gè)月;EVA雙防膜流滴期在4-5個(gè)月;PE雙防膜的流滴期只在3-4個(gè)月范圍內(nèi)。