农用薄膜树脂的选择与应用（一）

　　一、前言
　　我国是一个农业大国，13亿人口中9亿分布在广大农村乡下，决定了农业是国民经济的基础，实现农业的可持续发展是关系到我国国民经济健康发展和社会稳定的大事，政府一向把农业放在首位来抓。农用薄膜是我国塑料工业中最重要的部分，是现代化农业发展中生重要的生产资料，农用塑料在现代农业科学技术中起着越来越重要的作用。中国农用薄膜产量居世界首位，是其他所有国家总和的1.6倍。据不完全统计，目前全行业已拥有大小规模不等的农膜生产企业近千家，生产能力200万吨以上，实际年产量超过100万吨，其中年生产能力超过万吨的约60家。
　　大型骨干企业约30家，其生产能力和年产量均占全国总量的60％，棚膜的耗用量已达70万吨，地膜年销量45万吨，农地膜覆盖面积在2.2亿亩以上，农地膜实际消费量已经超过110万吨。据农业部的预测，2005年，我国可覆盖的地膜面积和棚膜面积分别为5.5亿亩和5000万亩。园艺设施栽培面积将达到2300万亩左右。农用塑料对农业起着增产、增收、防灾、减灾、节水的作用，从而对促进农业的持续发展，保证农产品的有效供应，增加农民的收入，保持社会稳定都具有十分重要的意义。
　　二、农膜生产对基础树脂性能要求
　　农用棚膜用原料主要有PE、PVC、EVA，国外还有PET及ETFE（乙烯－四氟乙烯共聚物）。地膜目前主要以LLDPE为主，为增加透明度和降低负荷，也有少量共混一点LDPE的。
　　根据农膜的功能，选用正确的树脂，对农膜的耐老化、保温性、透光率、流滴性等技术指标起着重要的作用。
　　对原料的基本要求
1、良好的光学性能，即较高的透光率、较低的雾度；
2、良好的光泽度；
3、良好的耐老化性能；
4、良好的物理机械性能；
5、良好的保温性能，即较高的红外线阻透率；
6、与功能助剂有良好的相溶性；
7、良好的成型加工性能；
8、最优的性价比。
　　根据使用条件选择覆盖材料
　　实际上一种原料很难兼顾到以上全部性能，在应用中需根据使用条件加以取舍。例如：普通、节能型温室多采用PVC、EVA做覆盖材料，大中冷棚采用低VA含量EVA、PE做覆盖材料；而小拱棚基本全部使用PE做覆盖材料。
　　（一）、树脂与耐老化性的关系
　　农用塑料在使用过程中，受到阳光照射、高低温变化、降水作用和农药喷施、二氧化硫等因素的影响，会逐渐老化，其中最重要的是阳光中紫外线的辐射。因此选择耐紫外线老化的树脂是制备长寿命薄膜的必需。
　　1、基础树脂种类
　　不同的基材其耐老化性是不同的。导致高聚物降解的敏感波长和高聚物典型化学键键能见下表：
表1 常见农用树脂光降解敏感波长
聚合物种类 光降解最敏感波长（nm）
PE 300
EVA 280
PVC 310

表2波长能量和聚合物典型化学键键能
波长（nm） 光线能量（kJ/E） 化学键类型 化学键能（kJ/mol）
290 419 C-H 380-420
300 398 C-C 340-350
320 375 C-O 320-380
350 339 C-Cl 300-400
　　可以看出紫外线的能量明显高于高聚物的典型化学键能，相比较而言，EVA中的C-　O、PVC中的C-Cl更易断裂，导致高聚物降解。
　　2、基础树脂的分子结构
　　一般情况下，MFR（熔体流动速率）是选择树脂的首要指标，MFR低的树脂相对老化性能要好。另外，分子量、分子量分布、支化度、合成过程中残留杂质的影响也不容忽视。
　　分子量高、分子量分布窄耐老化性好在行业中已达成共识。而支链数多表明高聚物本身的叔碳原子增多，这些弱键易受攻击而导致降解。这就是一些MFR较小而其老化性能却较差的原因。
　　（二）、光学性能与树脂的关系
　　农膜基础树脂的光学性能主要受结晶度和结晶尺寸的影响。结晶度越低，结晶尺寸越小，则透光率越高、雾度越小。农膜常用聚合物的光学性能由优到劣的排列为PVC＞EVA＝mLLDPE＞LDPE＞LLDPE。其中PVC为无规非晶相结构，光学性能极优。如表3实测数据所示：
表3薄膜品种与透光率和雾度
薄膜品种 厚度（mm） 透光率（％） 雾度（％）
PVC三防膜 0.12 92 2
EVA三防膜 0.08 90 9
PE三防膜 0.08 89 17
　　(三)保温性与树脂的关系
　　1、基材的红外线阻透率
　　红外线阻透率是衡量薄膜保温性能的主要指标。因为棚内热量主要是土壤热量以红外线的方式向外辐射的。各种基材的红外线阻透率如表4：
表4薄膜品种与红外线阻透率
品种 PVC / % EVA（VA14%） / % EVA（VA5%） / % PE / %
7-14um远红外线阻透率 80 72 55 25
　　2、不同材质的导热性
农膜作为保温材料，要求其导热系数越低越好，PVC等基材的导热系数由低向高排列依次PVC＜EVA＜PE。
综上，以PVC为材质的农膜保温性最优，其次是EVA、PE。
　　（四）树脂与助剂的相容性
　　通常情况下，分子极性大、结晶度低的树脂与助剂相容性好于分子极性弱、结晶度高的树脂。在实际应用中也证明了这一点。以内添加型双防膜为例：PVC双防膜的流滴期可以做到6个月；EVA双防膜流滴期在4-5个月；PE双防膜的流滴期只在3-4个月范围内。