纳米改性多功能温室棚膜新技术

溫室大棚是現代農業的重要設施之一，它改變了傳統種植方法對自然條件的依賴。有效地提高了單位面積上作物的產量和質量，相對降低了生產成本。因此溫室大棚種植技術在農業和種植業中正在逐步取代傳統種植技術而被人們所接受，據統計目前我國棚膜覆蓋面積約160多萬公頃，各種棚膜年使用量約150萬噸，年更新需求量約70萬噸，并呈逐年遞增趨勢。已形成了一個巨大的產業結構。

    塑料薄膜是目前世界各國用于溫室大棚的主要覆蓋材料，通過研究和實踐證明，在其它種植條件不變的情況下，塑料薄膜的功能直接決定了作物的好壞。因此發達國家都非常重視功能薄膜的研究，日本和以色列尤為突出。科學家通過研究發現，絕大多數植物生長最理想的環境是除了合理的水、肥以外還需要以下幾個條件：

    1.充足的可見光（波長為400---800納米）均勻照射；

    2.在植物的生長期內有效地濾除光線中385納米以下波長的紫外線，濾除紫外線后植物生長得更好。（但茄子、草莓例外，它們需要較多紫外線色澤才會更鮮艷；

    3.有較多的7---12微米波長的遠紅外線照射。保持溫室內有適合不同植物的不同溫度。因此這也是衡量溫室大棚優劣的重要指標。

    溫室大棚由于棚膜的隔絕，人為造成大棚內外溫度和濕度的差別，必然產生在溫濕度較高的大棚內的棚膜面出現水滴凝聚和棚內產生霧的現象。發達國家由于溫室大棚的智能系統完備，可通過人工加熱升溫和通風來解決流滴和霧的問題。我國由于經濟的原因，絕大多數溫室大棚仍需要依賴陽光的能量來自然升溫。由于停留在薄膜內面的水滴和棚內的霧會導致陽光的能量被反射而造成棚內溫度上升緩慢和植物葉面長時間不干燥，容易發生冷害或病蟲害。這種情況特別是在我國北方和南方的部分較冷地區容易發生。因此結合我國的情況，對溫室覆蓋用的材料應該具有以下功能特點：南方溫度較高和光照較強的地區應具有使用壽命長，能濾除光線中385納米以下波長紫外線，有流滴功能的散射光型薄膜。北方及南方較冷和日溫差較大地區應具有使用壽命長，能濾除光線中385納米以下波長紫外線，阻隔7---12微米波長范圍紅外線，有流滴功能和優良消霧功能的直射光型薄膜。

    溫室大棚的棚膜都是用塑料熔化后經過吹塑或壓延工藝加工而成，我國目前溫室覆蓋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塑料的含量達到5%以上時，這種PE膜也叫EVA膜，其特點是保溫性能較好。溫室大棚的薄膜的濾除紫外線功能，流滴功能，消霧功能，都是通過在塑料中加入化學的有機功能助劑如紫外線吸收劑，流滴劑，消霧劑來實現的。但由于這些功能助劑本身是人工合成的有機物，受到紫外線照射后會被分解，逐漸喪失功能，其分解產物還會加快薄膜的老化。另外有機助劑在薄膜中還會逐漸向表面遷移，而遷移到薄膜表面的有機助劑會粘附灰塵，造成透明度和透光率迅速下降。因此這種添加有機功能助劑生產出的功能棚膜剛扣棚的時候功能好、透明度、透光率高，一旦使用后功能下降快，而到使用壽命的中后期功能幾乎消失，表現為薄膜變黃變脆，表面吸附灰塵無法清洗干凈，透明度越來越差，透光率下降，流滴、消霧功能喪失。目前厚度為0.08mm的PE膜、EVA膜只能使用8---12個月就充分說明了這一點。特別是有機紫外線吸收劑，由于存在單一的吸收峰，不可能只添加用一種就實現寬譜吸收紫外線，而多種配合使用又會造成添加量過大使薄膜強度降低和薄膜表面發粘和嚴重粘附灰塵。從而無法實現高效長效屏蔽紫外線的功能。我國目前多數的棚膜生產廠家在使用紫外線吸收劑技術上還局限于單一的通過吸收紫外線來解決紫外線對薄膜的光老化問題，和發達國家通過屏蔽紫外線來提高作物的產量和品質，同時達到生物防治作用的技術相比還有一定差距。

    為了解決有機功能助劑在薄膜中存在的問題，人們一直在嘗試用無機功能助劑來替代有機助劑。無機材料的特點是不會被紫外線分解，功能長久。但由于普通無機材料加入薄膜后，會嚴重影響到透光使薄膜變得半透明或不透明而不能使用。直到納米技術的出現這一問題才得到解決。通過納米粉體生產技術，可以得到比細菌還小的無機納米粒子，它們都有不影響可見光穿透的特點；同時不同材料的無機納米粒子還具有不同的特性，有的可以高效長效的屏蔽紫外線，有的可以阻隔紅外線。另外納米粒子表面的缺陷具有強烈的吸附功能。再通過無機納米粒子的分散應用技術將具有不同功能的無機納米粒子進行功能組合在薄膜加工時穩定地以納米尺度狀態分散在薄膜中，就可得到納米改性多功能棚膜。納米改性多功能棚膜與普通功能棚膜相比有哪些優點呢？讓我們從使用壽命、紫外線屏蔽、保溫性能、透光率、防塵功能、流滴消霧性能、生物防治性能、性能價格比、功能初始值和使用期功能平均值十方面進行比較：

納米改性多功能棚膜：

    （1）使用壽命長，可耐農藥，抗硫磺熏蒸，無硫磺熏蒸環境下，0.08mm厚PE膜使用壽命可達24個月；

    （2）紫外線屏蔽功能好，與薄膜壽命同步，不衰減；

    （3）保溫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，使用壽命內不低于80—85%；

    （5）防塵功能好，控制有機助劑向表面遷移，不粘附灰塵；

    （6）流滴消霧性能持效期比相同普通多功能棚膜長20%，可配合外噴涂的流滴消霧劑確保薄膜在使用壽命內都有流滴消霧功能，充分發揮長壽的優勢，降低種植成本；

    （7）有生物防治功能；

    （8）性能價格比高；

    （9）功能初始值高；

    （10）使用期功能平均值下降緩慢。

普通多功能棚膜：

    （1）使用壽命短，不能接觸農藥和硫磺熏蒸，0.08mm厚PE膜使用壽命為8---12個月；

    （2）使用初期好，但衰減快，中后期差；

    （3）保溫功能稍差；

    （4）使用初期高，下降快，中后期差；

    （5）防塵功能較差，有機助劑向表面遷移量較大，粘附灰塵；

    （6）流滴消霧性能持效期較短，流滴消霧功能喪失后（約3—6個月）由于薄膜老化和透光率下降較快，到12個月時已基本沒有使用價值；

    （7）無生物防治功能；

    （8）性能價格比低；

    （9）功能初始值低；

    （10）使用期功能平均值下降快。

    對功能棚膜的評價，不但要看其功能的初始值（新棚膜的功能測試值），而且還要看其使用壽命內的功能平均值。這是消費者在購買功能棚膜時應注意的問題。通過對納米改性多功能棚膜和普通多功能棚膜的比較，不難看出納米改性多功能棚膜具有使用壽命長、整個使用期內透光率高、紫外線屏蔽率不衰減和由此產生的防病蟲害功能、可配合外噴涂的流滴消霧劑確保薄膜在使用壽命內都有流滴消霧性能、綜合降低種植成本的優勢。如果能改變一些用戶在長期使用普通棚膜中養成的一季或一年一換的用膜習慣，不但可以降低種植成本，還能夠減少資源浪費。

    根據資料分析，目前世界上許多國家都在研制納米改性多功能棚膜，但只有少數幾個國家能進行工業化生產。專家預測由于納米改性多功能棚膜性能價格比較高，符合環保的發展主流，必然是普通功能棚膜的換代產品。特別是我國大棚用膜普遍趨于超薄化方向發展，0.07—0.10mm厚度的功能薄膜將成為主流產品，這種厚度對薄膜的使用壽命提出了更高的要求；另外隨著無公害蔬菜產業的發展，對農藥的使用盡量要求少用或不用，而硫磺熏蒸是解決無公害蔬菜病蟲害的有效方法，因此納米改性多功能棚膜以其長壽和耐農藥、抗硫磺熏蒸的優勢必然會在這些領域占據更多的市場份額。

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