一种LB光波优化生态农用大棚膜及其生产方法.pdf

本发明公开了一种LB光波优化生态农用大棚膜及其生产工艺，属化工领域。该种LB光波优化生态农用大棚膜，是利用界面分子膜(LB)、纳米材料、紫外线吸收剂、颜料和转光剂，结合内添加方法生产的三层共挤农用大棚膜。按本发明方法制造的LB光波优化生态农用大棚膜表面更加清洁明亮，具有优化自然光波的功能，能达到长期流滴消雾效果，增加棚内杀菌除臭的效果，减少棚内病虫的孽生，减轻农药对薄膜的侵蚀，使薄膜耐老化期延长，分解棚内空气中农药等有害气体，增进菜农身体健康等有益效果。

1、  一种LB光波优化生态农用大棚膜，其特征是，由三层共挤聚烯烃薄膜和界面分子LB膜组成；
所述的共挤聚烯烃薄膜外层由紫外线吸收剂、纳米二氧化钛、纳米二氧化锌和纳米二氧化硅与聚乙烯粉料经搅拌、造粒，加工成外层母料；其中，外层母料中紫外线吸收剂的重量百分比含量为3-5％；纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅综合重量百分比含量为3-7％，聚乙烯粉料的重量百分比含量为88-94％；
所述的共挤聚烯烃薄膜中层由纳米二氧化钛、纳米二氧化锌和纳米二氧化硅与聚乙烯粉料经搅拌、造粒，加工成中层母料；其中，中层母料中纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅综合重量百分比含量为3-7％，聚乙烯粉料的重量百分比含量为93-97％；
所述的共挤聚烯烃薄膜内层由纳米二氧化钛、纳米二氧化锌和纳米二氧化硅与聚乙烯粉料经搅拌、造粒，加工成中层母料；其中，内层母料中纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅综合重量百分比含量为5-10％，聚乙烯粉料的重量百分比含量为90-95％；
将外层、中层和内层母料分别与聚烯烃原料掺混，然后分别进入外层、中层和内层挤出机，挤出三层共挤聚烯烃薄膜，各母料与聚烯烃原料均按1∶9的重量比例掺混；
用光效喷涂液喷涂薄膜内层界面，形成界面分子LB膜；
所述纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅是指粒径≤30nm的纳米级产品。

2、  根据权利要求1所述的一种LB光波优化生态农用大棚膜，其特征是，所述的光效喷涂液是：由下列重量百分比的原料组成：高活性表面活性剂1％-6％；经化学处理的纳米级硅微粉或钛、锌微粉1％-6％；硅溶胶0.5％-6％，蒸馏水52％-87％，异丙醇10.5％-30％；所述的高活性表面活性剂选用含氟和/或含硅表面活性剂。

3、  根据权利要求1所述的一种LB光波优化生态农用大棚膜，其特征是，所述的光效喷涂液是：由1-3％高活性表面活性剂、3-10％纳米级钛胶体和87-96％蒸馏水组成，均为重量百分比；所述的高活性表面活性剂选用含氟和/或含硅表面活性剂；所述的纳米级钛胶体选用粒径≤20nm、胶体固含量≤30％的二氧化钛胶体。

4、  根据权利要求1所述的一种LB光波优化生态农用大棚膜，其特征是，所述的外层母料和中层母料中纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅三者的用量之比均为5∶4∶1。

5、  根据权利要求1所述的一种LB光波优化生态农用大棚膜，其特征是，所述的内层母料中纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅三者的用量之比均为2.5∶2∶5.5。

6、  根据权利要求1所述的一种LB光波优化生态农用大棚膜，其特征是，所述的紫外线吸收剂采用UV-326或UV-9。

7、  根据权利要求1所述的一种LB光波优化生态农用大棚膜，其特征是，大棚膜厚度在60-120um，光效自组装杂化膜厚度为30-200nm。

8、  生产权利要求1所述的LB光波优化生态农用大棚膜的方法，其特征是，步骤如下：
1)、将紫外线吸收剂和纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅按照一定比例与聚乙烯粉料经高速搅拌，经双螺杆挤出机造粒，加工成外层母料；
2)、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅按照一定比例与聚乙烯粉料经高速搅拌，经双螺杆挤出机造粒，加工成中层母料；
3)、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅按照一定比例与聚乙烯粉料经高速搅拌，双螺杆挤出机造粒，加工成内层母料；
4)、将外层、中层和内层母料分别与聚烯烃原料掺混，然后分别进入外层、中层和内层挤出机，挤出三层共挤聚烯烃薄膜；各母料与聚烯烃原料均按1∶9的重量比例掺混；
5)、用内喷涂装置将光效喷涂液喷涂在薄膜的膜泡内，用自动稳压装置调节膜泡的进气量和排气量，以适量的排除水蒸气；
6)、根据作物生长需要在各层母料中添加300-5000PPM荧光颜料或光转换剂。

一种LB光波优化生态农用大棚膜及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种LB光波优化生态农用大棚膜，是利用界面分子膜(LB)、纳米材料、紫外线吸收剂、颜料和转光剂，结合内添加方法生产三层共挤农用大棚膜。本发明还涉及该种LB光波优化生态农用大棚膜的生产方法。属农业科技与环境领域。
背景技术
太阳是万物生长的光源，农用大棚膜的流滴消雾功能就是让阳光更好的照射棚内作物以提高产量。但是太阳光波各波段对作物生长作用是不一样的，太阳光波促使万物生长，万物之中当然也包括有害的生物。如果能优化自然界的光波波段，抑制害虫生长，促进农作物光合效果提高产量，将花期提前缩短作物生长期，根据不同作物调整光波，促使作物根、茎、叶各有侧重的成长等，就能够用日渐减少的土地和丰富的自然光能源，大幅度提高农作物的产量，并大量减少化肥农药用量，生产出绿色生态食品。
LB和纳米材料技术发展到今天，已具备实现调控光波的科技水平，只是至今为止没有系统地应用到农膜产品之中。近年来已经有稀土转光剂科技成果出现，能在可见光部分实现部分转换，但是没有能够大规模地应用到农膜领域；紫外线吸收剂也仅用在薄膜耐老化上。
如何使农用大棚膜尽量屏蔽有害光波，转移无用光为有用光，并将红外线的热量保留在大棚之内，是高效生产出绿色生态食品迫切解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种LB光波优化生态农用大棚膜及其生产方法，该大棚膜利用LB技术、纳米材料、紫外线吸收剂、颜料和转光剂来调控自然界的光波，光波调控范围从290nm紫外线到400-800nm可见光，直至800nm以上的红外线和远红外线，尽量屏蔽有害光波，转移无用光为有用光，并将红外线的热量保留在大棚之内。优化利用大自然赋予我们的光能源，来达到优化生态农业的目的。
本发明的技术方案是：一种LB光波优化生态农用大棚膜，其特征是，由三层共挤聚烯烃薄膜和LB膜组成；
所述的共挤聚烯烃薄膜外层由紫外线吸收剂、纳米二氧化钛、纳米二氧化锌和纳米二氧化硅与聚乙烯粉料经搅拌、造粒，加工成外层母料；其中，外层母料中紫外线吸收剂的重量百分比含量为3-5％；纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅综合重量百分比含量为3-7％，聚乙烯粉料的重量百分比含量为88-94％；
所述的共挤聚烯烃薄膜中层由纳米二氧化钛、纳米二氧化锌和纳米二氧化硅与聚乙烯粉料经搅拌、造粒，加工成中层母料；其中，中层母料中纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅综合重量百分比含量为3-7％，聚乙烯粉料的重量百分比含量为93-97％；
所述的共挤聚烯烃薄膜内层由纳米二氧化钛、纳米二氧化锌和纳米二氧化硅与聚乙烯粉料经搅拌、造粒，加工成内层母料；其中，内层母料中纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅综合重量百分比含量为5-10％，聚乙烯粉料的重量百分比含量为90-95％；
将外层、中层和内层母料分别与聚烯烃原料掺混，然后分别进入外层、中层和内层挤出机，挤出三层共挤聚烯烃薄膜，各母料与聚烯烃原料均按1∶9的重量比例掺混；
用光效喷涂液喷涂薄膜内层界面，形成LB膜；
所述纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅是指粒径≤30nm的纳米级产品。
本发明的所述的光效喷涂液是：由下列重量百分比的原料组成：高活性表面活性剂1-6％；经化学处理的纳米级硅微粉或钛、锌微粉1-6％；硅溶胶0.5-6％，蒸馏水52-87％，异丙醇10.5-30％；所述的高活性表面活性剂选用含氟和/或含硅表面活性剂。
本发明的所述的光效喷涂液是：由1-3％高活性表面活性剂、3-10％纳米级钛胶体和87-96％蒸馏水组成，均为重量百分比；所述的高活性表面活性剂选用含氟和/或含硅表面活性剂；所述的纳米级钛胶体选用粒径≤20nm、胶体固含量≤30％的二氧化钛胶体。
本发明的所述的外层母料和中层母料中纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅三者的用量之比均为5∶4∶1。
本发明的所述的内层母料中纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅三者的用量之比为2.5∶2∶5.5。
本发明的紫外线吸收剂采用UV-326或UV-9。
按照本发明工艺所生产的大棚膜厚度一般在60-120um，光效自组装杂化分子膜厚度为30-200nm。生产LB光波优化生态农用大棚膜的方法，其特征是，步骤如下：
1)、将紫外线吸收剂和纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅按照一定比例与聚乙烯粉料经高速搅拌，经双螺杆挤出机造粒，加工成外层母料；
2)、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅按照一定比例与聚乙烯粉料经高速搅拌，经双螺杆挤出机造粒，加工成中层母料；
3)、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅按照一定比例与聚乙烯粉料经高速搅拌，双螺杆挤出机造粒，加工成内层母料；
4)、将外层、中层和内层母料分别与聚烯烃原料掺混，然后分别进入外层、中层和内层挤出机，挤出三层共挤聚烯烃薄膜；各母料与聚烯烃原料均按1∶9的重量比例掺混；
5)、用内喷涂装置将光效喷涂液喷涂在薄膜的膜泡内，用自动稳压装置调节膜泡的进气量和排气量，以适量的排除水蒸气；
6)、根据作物生长需要，在各层母料中添加相对本层母料300-5000PPM的荧光颜料或光转换剂。(即添加材料为本层母料的百万分之300-5000。
本发明生产该种LB光波优化生态农用大棚膜的方法并不限于本说明书所述方法，还可以用已经公开的申请号为200710113745.9、名称为一种光增效农用大棚膜及其生产工艺中所述生产方法来实现。
本发明的原理是：
1、利用紫外线吸收剂UV-326或UV-9添加在薄膜的外层，能吸收一部分290-400nm的紫外光；
2、使用纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅，根据需要组成不同组分混合在一起，分别添加到外、中、内层中，再加上紫外线吸收剂的作用，将320-385nm紫外线屏蔽掉99％以上；
3、根据作物生长需要添加荧光颜料或光转换剂，使可见光产生红移或蓝移，即使光波向红光R(600-700nm)和远红光FR(700-800nm)转换，或向蓝光B(400-500m)转换，或根据需要作其它方向转换；用颜料特别是荧光颜料或已知的稀土转光剂转换可见光，放弃过去用固定助剂和比例生产方式，可单独使用颜料和稀土转光剂，也可以复配使用，最大范围、更精确的调控光波，以适应不同作物在不同时间段的生长。
4、用本发明人发明制作的光效喷涂液喷涂薄膜内层界面，用日光中的紫外线在薄膜表面实现光催化反应，用其所产生的氢氧自由基破坏有机气体分子的能量键，使有机气体成为单一的气体分子，加快有机物质、气体的分解，将接近棚面空气中细菌杀除，并可消除部分动物臭，使其降解成水或还原成为无害物质。
本发明的有益效果在于：
由于LB光波优化生态农用大棚膜能屏蔽320-385nm紫外线，害虫的可视光消失，抑制了其活动和繁殖，使害虫及其传播的菌孢锐减，减少农药用量，使农产品成为绿色生态产品；
由于LB光波优化生态农用大棚膜能使可见光红移或蓝移，可以满足不同作物对光波的需要。比如：增加R/FR值，可抑制顶芽疯长，产出更多的花、梗和果，还可促进植物根系生长。可见光光波对植物的影响多种多样，而本产品可以根据需要达到各种效果；
由于内层多添加一些纳米级二氧化硅，能支持薄膜流滴消雾效果的同时，能有效阻隔和反射红外线，增加大棚夜间保温效果；
本发明制造的LB光波优化生态农用大棚膜保留了界面分子膜的多种效用：1)达到长期流滴消雾效果；2)运用光催化原理增加棚内杀菌除臭的效果；3)喷涂中加入抗静电剂，使棚膜表面更加清洁明亮；4)光催化作用减少棚内病虫的孽生；5)减轻农药对薄膜的侵蚀，使薄膜耐老化期延长；6)分解棚内空气中农药等有害气体，增进菜农身体健康。
具体实施方式
第一部分生产设备
本发明利用现有三层共挤薄膜机组加上本公司已公开的实用新型专利，专利号为：200720023344.X，名称为制备自组装分子膜装置来生产。
第二部分光效喷涂液的制备：
光效喷涂液有两种：
一种吹塑界面分子膜大棚膜用喷涂液(在先中国专利申请200810015058.8)，它由下列重量百分比的原料组成：
高活性表面活性剂1％-6％；经化学处理的纳米级硅微粉或钛、锌微粉1-6％；硅溶胶0.5-6％，蒸馏水52-87％，异丙醇10.5-30％；所述的高活性表面活性剂选用含氟和/或含硅表面活性剂。所述的高活性表面活性剂选用有机硅表面活性剂和/或十二烷基三甲基氟化氨，两者之间不需要特定的配比关系。经化学处理的纳米级硅微粉或钛、锌微粉，包括纳米级二氧化硅、纳米级二氧化钛、纳米级二氧化锌等，可以单独使用一种，也可多种组合使用，多种时并不需要特定的配比关系。
其生产方法，步骤如下：先将异丙醇注入不锈钢容器，再将一种或几种高活性表面活性剂溶于异丙醇，搅拌均匀，再注入蒸馏水，搅拌均匀，再注入硅溶胶，搅拌均匀，再按照不同产品需求的配方加入一种或多种经化学处理的纳米级硅微粉或钛、锌微粉搅拌均匀，然后复配成吹塑界面分子膜大棚膜用喷涂液。每万m²聚烯烃薄膜材料需该种吹塑薄膜界面分子膜用喷涂液20-100kg。
另一种界面分子膜光效杀菌养殖大棚膜用喷涂液(在先中国专利申请200810015057.3)，它由1-3％高活性表面活性剂、3-10％纳米级钛胶体和87-96％蒸馏水组成，均为重量百分比；所述的高活性表面活性剂选用含氟和/或含硅表面活性剂；所述的纳米级钛胶体选用粒径≤20nm、胶体固含量≤30％的二氧化钛胶体。所述的高活性表面活性剂选用有机硅表面活性剂和/或十二烷基三甲基氟化氨，二者之间不需要特定的配比关系。应用时，每万m²聚烯烃薄膜材料需该种界面分子膜光效杀菌养殖大棚膜用喷涂液20-100kg。本发明的生产工艺步骤如下：先将蒸馏水注入不锈钢容器，再将含氟或含硅表面活性剂溶于蒸馏水，搅拌均匀，再注入纳米级钛胶体，搅拌均匀，然后复配成界面分子膜光效杀菌养殖大棚膜用喷涂液。
根据作物生长需要，在各层母料中添加相对本层母料300-5000PPM的荧光颜料或光转换剂。(即添加材料为本层母料的百万分之300-5000。荧光颜料或光转换剂添加在哪一层母料中，根据作物生长需要来定，目的是使可见光产生红移或蓝移，即使光波向红光R(600-700nm)和远红光FR(700-800nm)转换，或向蓝光B(400-500m)转换，或根据需要作其它方向转换；用颜料特别是荧光颜料或已知的稀土转光剂转换可见光，放弃过去用固定助剂和比例生产方式，可单独使用颜料和稀土转光剂，也可以复配使用，最大范围、更精确的调控光波，以适应不同作物在不同时间段的生长。
第三部分实施例：
实施例1：用三层吹塑农膜机组生产8米宽0.08mm厚LB光波优化生态农用大棚膜：
UV-9 1kg
粒径≤30nm二氧化钛2.5kg
粒径≤30nm二氧化锌2kg
粒径≤30nm二氧化硅2kg
喷涂液(200810015058.8一种吹塑界面分子膜大棚膜用喷涂液及其生产方法)15kg
喷涂液(200810015057.3一种界面分子膜光效杀菌养殖大棚膜用喷涂液及其生产方法)15kg
将UV-9和比例为5∶4∶1的纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅加入粉状线形低密度聚乙烯LLDPE放入高速搅拌机搅拌均匀，经双螺杆挤出机造成外层母料；将5∶4∶1纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅加入粉状LLDPE放入高速搅拌机搅拌均匀，经双螺杆挤出机造成中层母料；将2.5∶2∶5.5纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅加入粉状LLDPE放入高速搅拌机搅拌均匀，经双螺杆挤出机造成外内层母料。再分别按照1∶9比例加入聚烯烃原料经薄膜挤出机组进行吹塑生产。
在吹塑生产过程中聚烯烃膜泡内用内喷涂设备将两种喷涂液(200810015058.8一种吹塑界面分子膜大棚膜用喷涂液及及其生产方法和200810015057.3一种界面分子膜光效杀菌养殖大棚膜用喷涂液及其生产方法)喷涂在薄膜内层。这种薄膜透明度很高，流滴消雾效果1年以上，并有着明显的光波生态效果，棚内作物农药喷洒量可减少70％以上，产量能提高15％以上。
实施例2：用三层吹塑农膜机组生产8米宽0.08mm厚LB光波优化生态农用大棚膜：
UV-9 1kg
粒径≤30nm二氧化钛3.5kg
粒径≤30nm二氧化锌3kg
粒径≤30nm二氧化硅3kg
喷涂液(200810015058.8一种吹塑界面分子膜大棚膜用喷涂液及其生产方法)20kg
喷涂液(200810015057.3一种界面分子膜光效杀菌养殖大棚膜用喷涂液及其生产方法)20kg
将UV-9和比例为5∶4∶1的纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅加入粉状LLDPE放入高速搅拌机搅拌均匀，经双螺杆挤出机造成内层和中层母料；将2.5∶2∶5.5纳米二氧化钛、纳米二氧化锌、纳米二氧化硅加入粉状LLDPE放入高速搅拌机搅拌均匀，经双螺杆挤出机造成外层母料。在分别按照1∶9比例加入聚烯烃原料经薄膜挤出机组进行吹塑生产。在吹塑生产过程中聚烯烃膜泡内用内喷涂设备将两种喷涂液(200810015058.8一种吹塑界面分子膜大棚膜用喷涂液及及其生产方法和200810015057.3一种界面分子膜光效杀菌养殖大棚膜用喷涂液及其生产方法)喷涂在薄膜内层。这种薄膜透明度很高，流滴消雾效果1年以上，并有着明显的光波生态效果，棚内作物农药喷洒量可减少70％以上，产量能提高15％以上。