纳米改性多功能温室棚膜新技术

浏览次数：20529     时间：2016-04-17

温室大棚是现代农业的重要设施之一，它改变了传统种植方法对自然条件的依赖。有效地提高了单位面积上作物的产量和质量，相对降低了生产成本。因此温室大棚种植技术在农业和种植业中正在逐步取代传统种植技术而被人们所接受，据统计目前我国棚膜覆盖面积约160多万公顷，各种棚膜年使用量约150万吨，年更新需求量约70万吨，并呈逐年递增趋势。已形成了一个巨大的产业结构。 
    塑料薄膜是目前世界各国用于温室大棚的主要覆盖材料，通过研究和实践证明，在其它种植条件不变的情况下，塑料薄膜的功能直接决定了作物的好坏。因此发达国家都非常重视功能薄膜的研究，日本和以色列尤为突出。科学家通过研究发现，绝大多数植物生长最理想的环境是除了合理的水、肥以外还需要以下几个条件：
    1.充足的可见光（波长为400---800纳米）均匀照射；
    2.在植物的生长期内有效地滤除光线中385纳米以下波长的紫外线，滤除紫外线后植物生长得更好。（但茄子、草莓例外，它们需要较多紫外线色泽才会更鲜艳；
    3.有较多的7---12微米波长的远红外线照射。保持温室内有适合不同植物的不同温度。因此这也是衡量温室大棚优劣的重要指标。
温室大棚由于棚膜的隔绝，人为造成大棚内外温度和湿度的差别，必然产生在温湿度较高的大棚内的棚膜面出现水滴凝聚和棚内产生雾的现象。发达国家由于温室大棚的智能系统完备，可通过人工加热升温和通风来解决流滴和雾的问题。我国由于经济的原因，绝大多数温室大棚仍需要依赖阳光的能量来自然升温。由于停留在薄膜内面的水滴和棚内的雾会导致阳光的能量被反射而造成棚内温度上升缓慢和植物叶面长时间不干燥，容易发生冷害或病虫害。这种情况特别是在我国北方和南方的部分较冷地区容易发生。因此结合我国的情况，对温室覆盖用的材料应该具有以下功能特点：南方温度较高和光照较强的地区应具有使用寿命长，能滤除光线中385纳米以下波长紫外线，有流滴功能的散射光型薄膜。北方及南方较冷和日温差较大地区应具有使用寿命长，能滤除光线中385纳米以下波长紫外线，阻隔7---12微米波长范围红外线，有流滴功能和优良消雾功能的直射光型薄膜。
    温室大棚的棚膜都是用塑料熔化后经过吹塑或压延工艺加工而成，我国目前温室覆盖用的棚膜主要是聚乙烯薄膜（PE膜）和聚氯乙烯薄膜（PVC膜），在PE膜中如果EVA塑料的含量达到5%以上时，这种PE膜也叫EVA膜，其特点是保温性能较好。温室大棚的薄膜的滤除紫外线功能，流滴功能，消雾功能，都是通过在塑料中加入化学的有机功能助剂如紫外线吸收剂，流滴剂，消雾剂来实现的。但由于这些功能助剂本身是人工合成的有机物，受到紫外线照射后会被分解，逐渐丧失功能，其分解产物还会加快薄膜的老化。另外有机助剂在薄膜中还会逐渐向表面迁移，而迁移到薄膜表面的有机助剂会粘附灰尘，造成透明度和透光率迅速下降。因此这种添加有机功能助剂生产出的功能棚膜刚扣棚的时候功能好、透明度、透光率高，一旦使用后功能下降快，而到使用寿命的中后期功能几乎消失，表现为薄膜变黄变脆，表面吸附灰尘无法清洗干净，透明度越来越差，透光率下降，流滴、消雾功能丧失。目前厚度为0.08mm的PE膜、EVA膜只能使用8---12个月就充分说明了这一点。特别是有机紫外线吸收剂，由于存在单一的吸收峰，不可能只添加用一种就实现宽谱吸收紫外线，而多种配合使用又会造成添加量过大使薄膜强度降低和薄膜表面发粘和严重粘附灰尘。从而无法实现高效长效屏蔽紫外线的功能。我国目前多数的棚膜生产厂家在使用紫外线吸收剂技术上还局限于单一的通过吸收紫外线来解决紫外线对薄膜的光老化问题，和发达国家通过屏蔽紫外线来提高作物的产量和品质，同时达到生物防治作用的技术相比还有一定差距。
    为了解决有机功能助剂在薄膜中存在的问题，人们一直在尝试用无机功能助剂来替代有机助剂。无机材料的特点是不会被紫外线分解，功能长久。但由于普通无机材料加入薄膜后，会严重影响到透光使薄膜变得半透明或不透明而不能使用。直到纳米技术的出现这一问题才得到解决。通过纳米粉体生产技术，可以得到比细菌还小的无机纳米粒子，它们都有不影响可见光穿透的特点；同时不同材料的无机纳米粒子还具有不同的特性，有的可以高效长效的屏蔽紫外线，有的可以阻隔红外线。另外纳米粒子表面的缺陷具有强烈的吸附功能。再通过无机纳米粒子的分散应用技术将具有不同功能的无机纳米粒子进行功能组合在薄膜加工时稳定地以纳米尺度状态分散在薄膜中，就可得到纳米改性多功能棚膜。纳米改性多功能棚膜与普通功能棚膜相比有哪些优点呢？让我们从使用寿命、紫外线屏蔽、保温性能、透光率、防尘功能、流滴消雾性能、生物防治性能、性能价格比、功能初始值和使用期功能平均值十方面进行比较：
纳米改性多功能棚膜：
（1）使用寿命长，可耐农药，抗硫磺熏蒸，无硫磺熏蒸环境下，0.08mm厚PE膜使用寿命可达24个月；    
    （2）紫外线屏蔽功能 好，与薄膜寿命同步，不衰减；
（3）保温功能 比相同材料的普通多功能棚膜提高20%； 
    （4）透光率、透明度高，下降慢，使用寿命内不低于80—85%；
    （5）防尘功能好，控制有机助剂向表面迁移，不粘附灰尘；
    （6）流滴消雾性能持效期比相同普通多功能棚膜长20%，可配合外喷涂的流滴消雾剂确保薄膜在使用寿命内都有流滴消雾功能，充分发挥长寿的优势，降低种植成本；
    （7）有生物防治功能；
    （8）性能价格比高；
（9）功能初始值高；
    （10）使用期功能平均值下降缓慢。
普通多功能棚膜：
    （1）使用寿命短，不能接触农药和硫磺熏蒸，0.08mm厚PE膜使用寿命为8---12个月；
    （2）使用初期好，但衰减快，中后期差；
    （3）保温功能稍差；
    （4）使用初期高，下降快，中后期差；
    （5）防尘功能较差，有机助剂向表面迁移量较大，粘附灰尘；
    （6）流滴消雾性能持效期较短，流滴消雾功能丧失后（约3—6个月）由于薄膜老化和透光率下降较快，到12个月时已基本没有使用价值； 
    （7）无生物防治功能； 
    （8）性能价格比低； 
    （9）功能初始值低；

    （10）使用期功能平均值下降快。

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