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農(nóng)業(yè)棚膜用聚乙烯基礎(chǔ)樹(shù)脂

瀏覽次數(shù)：21646     時(shí)間：2016-04-17

我國(guó)是世界上農(nóng)用塑料薄膜使用量最多的國(guó)家。塑料薄膜在農(nóng)田的應(yīng)用所取得的保熵保濕增產(chǎn)的效果，已得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)公認(rèn)。目前[1]，我國(guó)已成為世界上，棚、地膜覆蓋的第一大國(guó)，農(nóng)用棚膜的覆蓋面積近200萬(wàn)公頃，地膜覆蓋面積達(dá)100萬(wàn)公頃，年需合成樹(shù)脂（主要是聚乙烯）1.2mt以上。其中棚膜的消費(fèi)量約7萬(wàn)噸，每年農(nóng)用棚、地膜樹(shù)脂已成為合成樹(shù)脂的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。
農(nóng)用棚膜可分為普通棚膜和功能性棚膜兩大類(lèi)。功能性棚膜具有某些特殊功能，如轉(zhuǎn)光、防老化、防流滴、防霧等功能。功能性棚膜的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)已成為當(dāng)今世界農(nóng)膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展潮流和方向。農(nóng)用棚膜的選材目的是尋找一種或多種具有穩(wěn)定產(chǎn)品性能，相互間有協(xié)同作用，易于生產(chǎn)加工，有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)又易得的塑料原材料品種和輔助功能助劑品種等。
無(wú)論普通農(nóng)膜或功能性農(nóng)用棚膜，基礎(chǔ)樹(shù)脂的性能是決定其產(chǎn)品物理機(jī)械性能、防流滴防霧性能、保溫性能、透光性能等的關(guān)鍵因素之一。
1  棚膜的特性與基礎(chǔ)樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系
聚乙烯棚膜采用的基礎(chǔ)樹(shù)脂主要是：LDPE或LDPE＋LLDPE共混，還有一些采取多層共擠出生產(chǎn)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劑。
通常認(rèn)為[2]，功能膜用樹(shù)脂應(yīng)選LDPE MFR=0.2g/l0min～0.8g/l0min的重包裝級(jí)原料；LLDPE選MFR=lg/l0min；EVA 樹(shù)脂選MFR=0.3g/l0min～0.7g/10min。但是通過(guò)對(duì)樹(shù)脂的理化分析、農(nóng)田曝曬試驗(yàn)、定期取樣檢測(cè)及專(zhuān)家評(píng)估認(rèn)為，農(nóng)用樹(shù)脂的分子量與分子量分布、支鏈數(shù)等指標(biāo)對(duì)耐候性的影響與MFR具有同等甚至更實(shí)際的指導(dǎo)意義。
對(duì)于各類(lèi)聚乙烯棚膜來(lái)講，基礎(chǔ)樹(shù)脂的選擇應(yīng)滿(mǎn)足[3]：(1) 分子量較高，分子量分布較窄，支鏈數(shù)、雙鍵數(shù)低，所含發(fā)色團(tuán)（羰基）越低越好，具有較低的催化劑殘留量，保證產(chǎn)品有優(yōu)良的力學(xué)性能及優(yōu)良的耐老化性；(2)樹(shù)脂的晶體尺寸較小，保證產(chǎn)品有良好的可見(jiàn)光透過(guò)率；(3)有利于流滴劑、防霧劑、保溫劑發(fā)揮效能； (4)同一品種的樹(shù)脂較低的樹(shù)脂結(jié)晶度。
1.1影響棚膜力學(xué)性能的因素
PE薄膜的力學(xué)性能與其相對(duì)分子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量分布()、支化度、結(jié)晶度及加工工藝條件、添加劑等有關(guān)。一般情況下，與LDPE薄膜相比，LLDPE薄膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、直角撕裂強(qiáng)度約分別高60～70%、60～80%、50～70%。但LLDPE熔體粘度較大，熔體強(qiáng)度較低，擠出吹塑寬幅棚膜時(shí)加工性能不及LDPE。為提高力學(xué)性能，改善加工性能，降低原料成本，我國(guó)普遍采用LDPE與LLDPE共混樹(shù)脂生產(chǎn)PE寬幅棚膜。
1.2基礎(chǔ)樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)對(duì)棚膜老化性能的影響
從分子結(jié)構(gòu)看，分子量高、分子量分布窄，則耐老化性較好，并且耐氧化性和光穩(wěn)定性在很大程度上依賴(lài)于分子中的短支鏈數(shù)。例如，LLDPE耐老化性能優(yōu)于LDPE。同時(shí)，除分子結(jié)構(gòu)外，LLDPE中過(guò)渡金屬離子含量(催化劑殘留量)對(duì)薄膜耐老化性能也有明顯影響。例如，某牌號(hào)LLDPE的MFR較小，相對(duì)分子質(zhì)量較高，支鏈數(shù)較少，但催化劑殘留量(如：Ti等)較多。用其吹塑的薄膜在自然氣候曝露試驗(yàn)中，力學(xué)性能保留率明顯降低 [4]。
通常以CH3/100C表征短支鏈數(shù)，CH3/100C數(shù)值越高，基礎(chǔ)樹(shù)脂的穩(wěn)定性越差。這是由于支化度愈高，叔碳?xì)滏I愈多，即鏈結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)愈多，因此高聚物穩(wěn)定性愈差。這些弱鍵易受到O2的攻擊，生成氫過(guò)氧化物，并易產(chǎn)生自由基，進(jìn)一步由自由基引發(fā)連鎖氧化反應(yīng)。
1.3基礎(chǔ)樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)對(duì)棚膜光學(xué)性能的影響
LDPE/LLDPE棚膜透光率、霧度的影響因素較多。不僅與LDPE、LLDPE分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形態(tài)、結(jié)晶尺寸及結(jié)晶度有直接關(guān)系，而且與擠出機(jī)溫度、口模與口模內(nèi)成型段流道清潔度、吹塑膜泡冷卻等工藝技術(shù)條件也有重要關(guān)系。一般情況下，LDPE薄膜的透光率高于LLDPE薄膜，霧度低于LLDPE薄膜。LDPE與LLDPE共混樹(shù)脂熔體在冷卻過(guò)程中的結(jié)晶過(guò)程非常復(fù)雜，通?？赏ㄟ^(guò)適當(dāng)提高擠出機(jī)溫度并強(qiáng)化吹塑膜泡冷卻，以提高薄膜的透光率，降低霧度。
1.4基礎(chǔ)樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)對(duì)流滴性的影響
內(nèi)添加型流滴劑作用機(jī)理與基礎(chǔ)樹(shù)脂的結(jié)晶度密切相關(guān)。流滴劑一般分布在樹(shù)脂的非結(jié)晶區(qū)，并由此向薄膜表面遷移。若流滴劑在結(jié)晶體內(nèi)，被結(jié)晶體包圍，不能形成有效通道使流滴劑遷移至薄膜表面，從而使流滴劑失效。所以農(nóng)膜的結(jié)晶狀態(tài)對(duì)流滴劑的分布、遷移速度、流滴效果都會(huì)產(chǎn)生較大影響。因此，結(jié)晶度高除影響農(nóng)膜透明度外，還易對(duì)流滴性產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。如：結(jié)晶度高的農(nóng)膜，就存在著流滴劑在膜面分布不均勻，流滴持效期短，水膜流動(dòng)性不好等缺陷。

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