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農業棚膜用聚乙烯基礎樹脂

瀏覽次數：47339     時間：2016-04-17

我國是世界上農用塑料薄膜使用量最多的國家。塑料薄膜在農田的應用所取得的保熵保濕增產的效果，已得到農業生產公認。目前[1]，我國已成為世界上，棚、地膜覆蓋的第一大國，農用棚膜的覆蓋面積近200萬公頃，地膜覆蓋面積達100萬公頃，年需合成樹脂（主要是聚乙烯）1.2mt以上。其中棚膜的消費量約7萬噸，每年農用棚、地膜樹脂已成為合成樹脂的重要應用領域之一。
農用棚膜可分為普通棚膜和功能性棚膜兩大類。功能性棚膜具有某些特殊功能，如轉光、防老化、防流滴、防霧等功能。功能性棚膜的開發與生產已成為當今世界農膜產業的發展潮流和方向。農用棚膜的選材目的是尋找一種或多種具有穩定產品性能，相互間有協同作用，易于生產加工，有利于農作物的生長，經濟又易得的塑料原材料品種和輔助功能助劑品種等。
無論普通農膜或功能性農用棚膜，基礎樹脂的性能是決定其產品物理機械性能、防流滴防霧性能、保溫性能、透光性能等的關鍵因素之一。
1  棚膜的特性與基礎樹脂分子結構的關系
聚乙烯棚膜采用的基礎樹脂主要是：LDPE或LDPE＋LLDPE共混，還有一些采取多層共擠出生產如：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。
通常認為[2]，功能膜用樹脂應選LDPE MFR=0.2g/l0min～0.8g/l0min的重包裝級原料；LLDPE選MFR=lg/l0min；EVA 樹脂選MFR=0.3g/l0min～0.7g/10min。但是通過對樹脂的理化分析、農田曝曬試驗、定期取樣檢測及專家評估認為，農用樹脂的分子量與分子量分布、支鏈數等指標對耐候性的影響與MFR具有同等甚至更實際的指導意義。
對于各類聚乙烯棚膜來講，基礎樹脂的選擇應滿足[3]：(1) 分子量較高，分子量分布較窄，支鏈數、雙鍵數低，所含發色團（羰基）越低越好，具有較低的催化劑殘留量，保證產品有優良的力學性能及優良的耐老化性；(2)樹脂的晶體尺寸較小，保證產品有良好的可見光透過率；(3)有利于流滴劑、防霧劑、保溫劑發揮效能； (4)同一品種的樹脂較低的樹脂結晶度。
1.1影響棚膜力學性能的因素
PE薄膜的力學性能與其相對分子質量、相對分子質量分布()、支化度、結晶度及加工工藝條件、添加劑等有關。一般情況下，與LDPE薄膜相比，LLDPE薄膜的拉伸強度、斷裂伸長率、直角撕裂強度約分別高60～70%、60～80%、50～70%。但LLDPE熔體粘度較大，熔體強度較低，擠出吹塑寬幅棚膜時加工性能不及LDPE。為提高力學性能，改善加工性能，降低原料成本，我國普遍采用LDPE與LLDPE共混樹脂生產PE寬幅棚膜。
1.2基礎樹脂分子結構對棚膜老化性能的影響
從分子結構看，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定性在很大程度上依賴于分子中的短支鏈數。例如，LLDPE耐老化性能優于LDPE。同時，除分子結構外，LLDPE中過渡金屬離子含量(催化劑殘留量)對薄膜耐老化性能也有明顯影響。例如，某牌號LLDPE的MFR較小，相對分子質量較高，支鏈數較少，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中，力學性能保留率明顯降低 [4]。
通常以CH3/100C表征短支鏈數，CH3/100C數值越高，基礎樹脂的穩定性越差。這是由于支化度愈高，叔碳氫鍵愈多，即鏈結構的弱點愈多，因此高聚物穩定性愈差。這些弱鍵易受到O2的攻擊，生成氫過氧化物，并易產生自由基，進一步由自由基引發連鎖氧化反應。
1.3基礎樹脂的分子結構對棚膜光學性能的影響
LDPE/LLDPE棚膜透光率、霧度的影響因素較多。不僅與LDPE、LLDPE分子結構、結晶形態、結晶尺寸及結晶度有直接關系，而且與擠出機溫度、口模與口模內成型段流道清潔度、吹塑膜泡冷卻等工藝技術條件也有重要關系。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共混樹脂熔體在冷卻過程中的結晶過程非常復雜，通常可通過適當提高擠出機溫度并強化吹塑膜泡冷卻，以提高薄膜的透光率，降低霧度。
1.4基礎樹脂的分子結構對流滴性的影響
內添加型流滴劑作用機理與基礎樹脂的結晶度密切相關。流滴劑一般分布在樹脂的非結晶區，并由此向薄膜表面遷移。若流滴劑在結晶體內，被結晶體包圍，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。所以農膜的結晶狀態對流滴劑的分布、遷移速度、流滴效果都會產生較大影響。因此，結晶度高除影響農膜透明度外，還易對流滴性產生負面效應。如：結晶度高的農膜，就存在著流滴劑在膜面分布不均勻，流滴持效期短，水膜流動性不好等缺陷。

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