武 玮1，宁显辉1，杨 帆2，何 飞1，侯安妮1，田洪铭3（1.中国石油西南化工销售云南分公司，昆明 650021； DOI: 10.16815/jki.11-5436/s.2020.28.007
2.中国石油独山子石化公司，新疆克拉玛依 833600；
3.昆明慧丰农业科技有限公司，昆明 650500）
|摘要|结合云南现代设施农业发展需要以及当地特殊的地理环境，开发基于国产茂金属聚乙烯多功能棚膜具有较高经济效益和社会效益。文章利用国产茂金属线性聚乙烯、高压聚乙烯及自制散射母料、抗农药耐候母料开发0.06 mm厚的超薄型散射长寿大棚膜，性能指标符合国家标准GB/T 4455-2019的规定。经过实地扣棚实验，使用寿命超过3 年，满足云南高原区域对功能性大棚膜的需要。
云南省高原地区纬度低、海拔高，昼夜温差大，太阳辐射强度大，全年日照时间长，使得当地的大棚对大棚膜的耐老化性能有更高的要求。而且随着硫磺熏蒸大棚技术的应用，以及酸性农药的影响，大棚膜抗酸性农药的问题亟待解决。云南地区种植玫瑰、草莓、蓝莓等高附加值作物时，要避免阳光直射，需要更多的散射光，以保证作物的高品质，而且散射辐射比例升高可促进作物光合作用，提高植物的光能利用率[1]。
近年来，茂金属线性聚乙烯在大棚膜生产中广泛应用，虽然加工设备和工艺也越来越成熟，但主要还是以埃克森美孚、陶氏等进口茂金属线性聚乙烯为主，大棚膜的原料成本居高不下，影响了高品质茂金属线性聚乙烯大棚膜在广大农户中的推广。因此，开发基于国产茂金属线性聚乙烯超薄型高透光、漫散射、抗农药长寿大棚膜，对云南高原现代设施农业发展具有重大意义。
国产茂金属线性聚乙烯薄膜性能对比
中国石油独山子石化公司2015年11月份采用UCC气相聚乙烯生产工艺，以聚合级乙烯、1-己烯为原料，使用进口EZP茂金属聚乙烯催化剂，开发生产茂金属线性聚乙烯EZP2010HA，目前已经大规模产业化生产。EZP2010HA与普通LLDPE、埃克森美孚2010HA薄膜性能对比见表1。实验采用中国石油独山子石化研究院的
德国COLIN 公司BL180/600型吹膜机，吹胀比1:2.5，薄膜厚度为25 μm 。实验证明中国石油独山子石化生产EZP2010HA 的力学性能与进口埃克森美孚公司的2010HA 相当，优于普通线性聚乙烯的性能，在大棚膜生产中完全可以全部替代进口的茂金属线性聚乙烯产品，大幅度降低原料成本。
抗农药型耐老化母料和散射母料的研发制备
目前大棚膜的耐候母料主要使用受阻胺光稳定剂（HALS ）944、622等和复合抗氧剂B215[2]
，这对日常太阳辐射引起的棚膜老化起到良好保护作用。但随着硫磺熏蒸和酸性农药的使用，944、622等传统的受阻胺光稳定剂中基团带有碱性，易与酸性物质发生反应，导致耐老化性能失效。巴斯夫的复合光稳定XT100中含有NOR371，因为具有NOR 结构，与酸性物质不发生化学反应，特别适合抗农药大棚膜的耐老化
[3]。抗农药耐候母料试验原料配方：使用中
国石油兰州石化2426H 、巴斯夫XT100、巴斯夫抗氧剂B215经过共混、挤出、造粒成抗农药的耐候母料，配方见表2。
高透光、漫散射大棚膜不降低透光率，可以保持透光率在90%以上，且增加雾度实现散射效果，并随着散射母料添加量的增加而雾度增加。现在市场上的散射助剂有2种，一种是无机微粉散射助剂，因为无机物对光线有阻碍作用，导致透光率损失较大，透光率难以达到90%，影响大棚内作物进行光合作用；另外一种采用特殊小粒径有机硅弹性体微球，由于有机硅弹性体的折射率与茂金属聚烯烃有较大差异而增加雾度，并且有机硅微球本身具有透明性，不引起透光率的损失，同时因反射光的减少，透光率反而略有增加。为了保障植物充分的光合作用，采用涌奇新材料技术（上海）有限公司的最新专利产品粒径1 μm 的有机硅弹性体微球HL100进
行散射母料生产，具体配方工艺如下：◆混料工艺
由于有机硅弹性体微球与聚烯烃混合较为困难，所以按照每批散射母料150 kg 进行原料混合，HL160添加比例为10%，其余原料助剂如表3。
先将134 kg 中国石油兰州石化高压LDPE1810D 粒料加入混合机，然后再加入0.5 kg 抗氧剂B215，混合10 min ；再加入15 kg HL160，混合30 min ，出料，装进若干纸袋中以方便后续加料。
◆造粒挤出工艺
造粒的关键是保证有机硅弹性体微球在聚烯烃中均匀分散，挤出机螺杆如图1，长径比48:1，为了提高剪切力在双螺杆上增加几组60°、90°的啮合块，保证分散更均匀。挤出机转数300~400 r/min ，挤出机前段、中段、后端温度分别为180℃、190℃、195℃。用自制散射母料吹25 μm 膜进行显微观看效果如图2a ，图2b 有机硅弹性体微球聚集，分散不好。
超薄型（0.06 mm 厚）漫散射、抗农药长寿大棚膜的生产配方、工艺和在昆明晋宁区实地扣棚实验的效果
昆明慧丰农业科技有限公司采用中国石油独山子石化茂金属聚乙烯EZP2010HA 、中国石油兰州石化高压聚乙烯1810D 、中国石油大庆石化线性聚乙烯9047、自制抗农药母料和散射母料
12×190=2280
2256
真空排气
自然排气
加料
15
5
图1 挤出机螺杆示意图/cm
生产0.06 mm厚超薄型漫散射抗农药长寿大棚膜具体配方如表4所示。生产工艺采用国内主流比较经济的三层共挤IBC内冷国产吹膜设备，配有米克重自动加料系统和在线自动测厚系统，以保证薄膜厚度的均匀。挤出加工温度曲线采取“驼峰式”，前后端温度低，中间高[4]，具体参数见表5。
力学性能检测超薄型（0.06 mm厚）高透光、漫散射抗农药长寿大棚膜力学性能检测结果见表6，使用国产茂金属线性聚乙烯生产的超薄型（0.06 mm厚）高透光、漫散射、抗农药长寿大棚膜的力学性能，各项指标优良超过新修订的国家标准，具有较大的成本优势，可以完全满足云南地区农户的大规模使用。漫散射棚膜与高透明棚膜对比效果如图3。
昆明晋宁区实地扣棚效果2017年9月份中国石油化工销售云南分公司为推广国产茂金属线性聚乙烯联合中国石油独山子石化研究院与昆明慧丰农业科技有限公司在中国鲜切花主产地昆明晋宁区进行超薄型（0.06 mm厚）高透光、漫散射抗农药长寿大棚膜扣棚实验，到目前为止该大棚膜使用寿命已经超过3年，大棚膜完好没有破损，经检测力学性能和透光率有所下降，具体见表6~7。大棚膜的使用寿命主要取决于力学性能，大棚膜光学性能将决定大棚内作物产量。当大棚膜的透光率下降到影响作物产量和品质时，虽然大棚膜没有破损，依然能够保持大棚膜的完好，但是也应及时更换大棚膜。
总结
综上所述，中国石油西南化工销售云南分公司、中国石油独山子石化研究院与昆明慧丰
表6 超薄型（0.06 mm厚）高透光、漫散射抗农药长寿大
表7 超薄型（0.06 mm厚）高透光、漫散射抗农药长寿大棚膜使用3年后性能测试（测试单位：中国石油独山子石化
表4超薄型（0.06 mm厚）高透光、漫散射抗农药长寿大
图2 有机硅弹性体微球分散效果对比图图3 漫散射棚膜与高透明棚膜对比效果
a.有机硅弹性体微体分散效果好 a.高透明棚膜
b.漫散射棚膜
注：光学显微镜放大1000倍。
b.有机硅弹性体微体分散效果不好
农业科技有限公司采用中国石油独山子石化茂金属线性聚乙烯EZP2010HA开发生产的0.06 mm 厚超薄型高透光、漫散射抗农药长寿大棚膜的性能达到了新修订的国家标准，棚膜的使用寿命超过3年，满足云南现代设施农业对棚膜抗农药、长寿命、高透光、漫散射的性能需要，发挥了云南区域光照强的气候优势。而且由于大棚膜生产配方中采用国产茂金属线性聚乙烯全部替代进口原料，极大降低大棚膜的生产成本，为云南现代高原设施农业高端种植提供了有力支持和保障。
中国石油独山子石化茂金属线性聚乙烯大规模、系列化生产实现了大棚膜聚烯烃原料的国产化，突破了国外高端聚烯烃的垄断地位，创造了良好的经济、社会效益。由于种植作物的不同，对大棚膜的功能需求也将不同；为植物提供最佳的生长环境，也将推动更多特殊功能大棚膜的研发和完善。
参考文献
[1] 刘文科，查凌雁.植物工厂植物光质生理及调控[M].北京：中
国农业科学技术出版社,2019.
[2] 石巍，张军.受阻胺光稳定剂和抗氧剂并用对聚合物紫外光稳
定性的影响[J].塑料科技,2010(3):98-102.
[3] 周大纲.硫磺熏蒸PO涂覆棚膜的防老化技术进展[J].塑料助
剂,2017(5):10-11.
[4] 徐冬梅，徐晓，杜唯唯，等.高强度茂金属聚乙烯大棚膜[J].
中国包装工业,2007(4):37-38.
[引用信息]武玮，宁显辉，杨帆，等.基于国产茂金属聚乙烯超薄型多功能大棚膜的开发及应用[J].农业工程技术
,2020,40(28):41-44.
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