农业棚膜用聚乙烯基础树脂

浏览次数：20097     时间：2016-04-17

我国是世界上农用塑料薄膜使用量最多的国家。塑料薄膜在农田的应用所取得的保熵保湿增产的效果，已得到农业生产公认。目前[1]，我国已成为世界上，棚、地膜覆盖的第一大国，农用棚膜的覆盖面积近200万公顷，地膜覆盖面积达100万公顷，年需合成树脂（主要是聚乙烯）1.2mt以上。其中棚膜的消费量约7万吨，每年农用棚、地膜树脂已成为合成树脂的重要应用领域之一。
农用棚膜可分为普通棚膜和功能性棚膜两大类。功能性棚膜具有某些特殊功能，如转光、防老化、防流滴、防雾等功能。功能性棚膜的开发与生产已成为当今世界农膜产业的发展潮流和方向。农用棚膜的选材目的是寻找一种或多种具有稳定产品性能，相互间有协同作用，易于生产加工，有利于农作物的生长，经济又易得的塑料原材料品种和辅助功能助剂品种等。
无论普通农膜或功能性农用棚膜，基础树脂的性能是决定其产品物理机械性能、防流滴防雾性能、保温性能、透光性能等的关键因素之一。
1  棚膜的特性与基础树脂分子结构的关系
聚乙烯棚膜采用的基础树脂主要是：LDPE或LDPE＋LLDPE共混，还有一些采取多层共挤出生产如：LDPE/EVA/LDPE、LLDPE/EVA/LDPE、LDPE/EVA/LDPE＋EVA。功能性棚膜一般采用母料方式添加助剂。
通常认为[2]，功能膜用树脂应选LDPE MFR=0.2g/l0min～0.8g/l0min的重包装级原料；LLDPE选MFR=lg/l0min；EVA 树脂选MFR=0.3g/l0min～0.7g/10min。但是通过对树脂的理化分析、农田曝晒试验、定期取样检测及专家评估认为，农用树脂的分子量与分子量分布、支链数等指标对耐候性的影响与MFR具有同等甚至更实际的指导意义。
对于各类聚乙烯棚膜来讲，基础树脂的选择应满足[3]：(1) 分子量较高，分子量分布较窄，支链数、双键数低，所含发色团（羰基）越低越好，具有较低的催化剂残留量，保证产品有优良的力学性能及优良的耐老化性；(2)树脂的晶体尺寸较小，保证产品有良好的可见光透过率；(3)有利于流滴剂、防雾剂、保温剂发挥效能； (4)同一品种的树脂较低的树脂结晶度。
1.1影响棚膜力学性能的因素
PE薄膜的力学性能与其相对分子质量、相对分子质量分布()、支化度、结晶度及加工工艺条件、添加剂等有关。一般情况下，与LDPE薄膜相比，LLDPE薄膜的拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度约分别高60～70%、60～80%、50～70%。但LLDPE熔体粘度较大，熔体强度较低，挤出吹塑宽幅棚膜时加工性能不及LDPE。为提高力学性能，改善加工性能，降低原料成本，我国普遍采用LDPE与LLDPE共混树脂生产PE宽幅棚膜。
1.2基础树脂分子结构对棚膜老化性能的影响
从分子结构看，分子量高、分子量分布窄，则耐老化性较好，并且耐氧化性和光稳定性在很大程度上依赖于分子中的短支链数。例如，LLDPE耐老化性能优于LDPE。同时，除分子结构外，LLDPE中过渡金属离子含量(催化剂残留量)对薄膜耐老化性能也有明显影响。例如，某牌号LLDPE的MFR较小，相对分子质量较高，支链数较少，但催化剂残留量(如：Ti等)较多。用其吹塑的薄膜在自然气候曝露试验中，力学性能保留率明显降低 [4]。
通常以CH3/100C表征短支链数，CH3/100C数值越高，基础树脂的稳定性越差。这是由于支化度愈高，叔碳氢键愈多，即链结构的弱点愈多，因此高聚物稳定性愈差。这些弱键易受到O2的攻击，生成氢过氧化物，并易产生自由基，进一步由自由基引发连锁氧化反应。
1.3基础树脂的分子结构对棚膜光学性能的影响
LDPE/LLDPE棚膜透光率、雾度的影响因素较多。不仅与LDPE、LLDPE分子结构、结晶形态、结晶尺寸及结晶度有直接关系，而且与挤出机温度、口模与口模内成型段流道清洁度、吹塑膜泡冷却等工艺技术条件也有重要关系。一般情况下，LDPE薄膜的透光率高于LLDPE薄膜，雾度低于LLDPE薄膜。LDPE与LLDPE共混树脂熔体在冷却过程中的结晶过程非常复杂，通常可通过适当提高挤出机温度并强化吹塑膜泡冷却，以提高薄膜的透光率，降低雾度。
1.4基础树脂的分子结构对流滴性的影响
内添加型流滴剂作用机理与基础树脂的结晶度密切相关。流滴剂一般分布在树脂的非结晶区，并由此向薄膜表面迁移。若流滴剂在结晶体内，被结晶体包围，不能形成有效通道使流滴剂迁移至薄膜表面，从而使流滴剂失效。所以农膜的结晶状态对流滴剂的分布、迁移速度、流滴效果都会产生较大影响。因此，结晶度高除影响农膜透明度外，还易对流滴性产生负面效应。如：结晶度高的农膜，就存在着流滴剂在膜面分布不均匀，流滴持效期短，水膜流动性不好等缺陷。

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