农用薄膜研发及应用研究进展
传统塑料农膜
根据树脂原料的不同，农业生产中常用的塑料薄膜主要有聚氯乙烯(PVC)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜、乙烯一酯酸乙烯共聚物(EVA)薄膜等。首先将树脂材料、母料核、改性剂、偶联层和分散层制成塑料母料，通过压延或吹塑工艺制成不同类型的薄膜。农膜覆盖在生产中的主要作用为增温、保墒、调节光照、防草以及调控土壤盐碱度等方面。最早使用的农膜为PVC膜，其保温性、耐候性较好，但比重较大，膜面易吸灰尘，透光性差，且燃烧时产生HCl等有毒气体；PE膜质量轻，柔软易造型，透光性好，是我国主要使用的农膜之一，但耐候性、保温性差，易形成水滴；EVA膜的透光性、保温性、耐候性均优于PVC和PE膜，是近年来应用于农业中的新型薄膜材料。几十年来，地膜覆盖技术促进了农业经济的快速发展，但塑料农膜的降解过程缓慢，需要100年以上，由此带来的土壤质量下降与环境污染问题也逐渐突出。
功能性农膜
随着设施栽培的快速发展．对农膜功能的要求不断提高。功能性农膜应运而生。其以聚烯烃(PO)、低密度聚乙烯(LDPE)或PVC树脂为主要原料，添加功能性助剂．经混合、挤出、吹塑工艺制成。功能性农膜的增产、早熟及改善品质效果更显著。目前主要以高耐候、高透光、长效流滴防雾及改善光质的多功能膜为研究热点。
耐候性农膜
农膜的耐老化性是其他所有功能的前提，棚膜的耐老化要求高于地膜。通过优化树脂材料和稳定剂可适度延长农膜的使用年限。一般采用高分子量及支链较少的材料做为基础树脂，选择高效耐老化剂，使用多层共挤技术生产耐老化农膜。20世纪80年代耐老化农膜树脂主要为LDPE；20世纪90年代采用LDPE和线性低密度聚乙烯(LLDPE)共混树脂；目前采用共混树脂添加mLLDPE为基础树脂。目前已知的性能最优的耐老化剂为受阻胺光稳定剂，20世纪80年代主要用GW一540+2002，20世纪90年代以后开始利用复配抗氧化剂配方，目前国外采用无毒聚合型受阻胺作为主要的耐老化剂，并且进入国内市场，但价格较高。国产的BW6911和6911／B215耐老化剂价格便宜，性能与国外产品相当。
转光膜
由太阳辐射到地表的太阳能中。300．750 nm的光谱辐射能所占比例约为50％，而能被叶绿素大量吸收而有效提高光合作用的光主要是蓝紫光区(400480 nm)和红橙光区(600~680 nln)，290～350 nm的紫外光和510。580 nm的黄绿光对光合作用影响较小．作物所需的光谱强度不足，还要吸收不利于生长的大部分光谱，限制了光合速率的提甜131。在农用膜中添加转光剂可实现透过光光谱的转换。可将紫外光或黄绿光转换成光合作用所需的蓝紫光及红橙光，从而增加叶片叶绿素的含量和叶片面积．促进作物生长。目前使用的转光剂主要有稀土无机转光剂、稀土有机转光剂、碱土金属硫化物和荧光染料转光剂等，通过附染法、母料法、三层共挤法等工艺制备农用转光膜。转光膜的基本原理是体系中存在不稳定的离子或磷电子，可被紫外光或绿光的光能激发，处于高能状态，能量传给中心离子后，电子由不稳定的激发态回到稳定的基态，伴随一定波长光谱的发出，发射光的能量低于激发光的能量。较使用普通农用膜的设施蔬菜，转光膜可增加温度3℃～50C．增产20％左右。提前7～10 d上市。
防雾无滴膜
普通棚膜内表面易凝结水滴，易引起作物病害，且降低了设施内的透光率，限制了设施栽培作物产量和品质的提高。20世纪90年代，国内外农膜行业通过试验和应用研究。选择EVA基础树脂添加流滴剂和消雾剂造母粒。通过三层共挤吹塑技术研制出防雾无滴膜。流滴剂以脂肪酸多醇酯、有机胺类和聚氧乙烯类等多种非离子表面活性剂复配物，采用特殊型高表面活性剂作为消雾剂，主要有氟和硅表面活性剂．其中，氟系消雾剂的消雾性能优于硅系。基础树脂、流滴剂、消雾剂及其他活性剂之间有“配合效应”，不同功能性助剂并用存在显著的差异性，必须筛选出最佳流滴一消雾体系。但是，这种添加型防雾流滴膜中的功能性助剂，易从膜分子中析出流失，膜的功能持续期较短。近年来，国内外研究发现，采用涂覆流滴、消雾助剂的方法可实现流滴持效期与膜耐老化性基本同步。并已开发出良好的外涂流滴、消雾体系。目前，国内塑料大棚和13光温室使用的防雾无滴膜，初始透光率I>90％，初始雾度≤25％，流滴持效期可达18个月以上，使用效果显著优于有滴膜阎。
其他功能性农膜
农用膜的透光率是评价膜质量的重要参数，也是农民选择棚膜的首先指标。因此，高透光率的塑料薄膜将是农膜市场的主导产品。选择高透光、添加剂少的基础树脂。并在树脂材料中添加增透剂，增加体系内的晶核数，减少晶核粒径，可有效提高透光率，降低雾度。有研究发现，先将纳米无机复合粒子与其他功能助剂制成母粒，利用三层共挤技术生产的纳米无机粒子改性棚膜，以及添加成核透明剂的LLDPE棚膜．结晶均匀细密，透光率较普通棚膜提高2％。雾度降低38％～46％，有较好保温性能，且耐老化性显著优于普通棚膜。膜下杂草防除问题是限制地膜覆盖栽培技术应用的关键因素．除草地膜的应用可有效防除膜下杂草。主要有2种除草地膜，一种是物理除草地膜，主要是绿色、黑色等有色地膜，通过抑制植物的光合作用达到除草目的：另一种是化学除草地膜，将除草剂添加至地膜中，利用除草剂的缓慢扩散，在土壤表面形成灭草层，添加改良系除草母粒(GXML)的PE地膜除草效果较好例。日本通过浸入植物精油的方法开发出了具有防虫、杀菌作用的多功能农用地膜。随着生产技术的提高．农膜行业在耐候、流滴、防虫除草等功能的基础上，又生产出了利用光质调节的专色膜。
生态可降解型农膜
农膜覆盖技术推动了农业生产的快速发展，同时．由于其自然降解十分缓慢，也导致了农业生态环境的“白色污染”，造成土壤质量下降，降低了作物产量和品质。因此，开发利用可降解的环保型农膜，是今后农膜行业发展的必然趋势，国内外已经研制出了一系列可降解农膜阅。
生物降解农膜
生物降解膜分为完全生物降解膜和添加型生物降解膜。完全降解膜来源于淀粉、纤维素、壳聚糖及其他多糖类天然材料，以玉米淀粉基农膜为主．可完全自然降解，不会造成环境污染。降解的机理是微生物侵入薄膜后，使聚合物水解，分裂成低聚物，微生物分泌的酶可降解聚合物生成水溶性的小分子化合物，最终分解为CO2和水。添加型生物降解地膜是生物降解膜的研发重点。它是由天然高分子与合成高分子混合加工而成．其代表产品为聚乙烯淀粉生物降解地膜。美国采用40％～60％淀粉与改性聚乙烯醇共混生产出生物降解农膜；日本制成淀粉含量高达40％～85％的PE生物降解塑料：国内生产的添加型生物降解农膜淀粉含量一般为10％～30％嘲。目前生产的生物降解农膜还属于不完全降解膜，仅其中添加的少量天然高分子能够降解，大部分PE、PVC等合成高分子聚酯无法生物降解而残留在土壤中。长期积累易造成农业环境污染。
植物纤维农膜
植物纤维农膜是利用植物纤维作物原料生产的农膜，它可在自然环境中被微生物降解．生成有机废料，改善土壤结构和培肥地力，有效解决了农膜的环境污染问题，是发展可降解农膜的主要方向之一。目前生产的植物纤维地膜有纸地膜、麻纤维地膜、草浆地膜等。植物纤维地膜的透光性低于塑料薄膜．但不影响作物正常生长，保温、保水性较好。且抗撕裂强度，干、湿断裂强度等强力指标均满足使用要求。日本和欧美国家已推广使用利用壳聚糖和植物纤维素生产的纸地膜。我国以麻类纤维为主要原料．利用无纺布制造工艺和特有的后整理工艺、梳理成网与气流成网相结合的工艺，生产出了符合使用要求的环保型麻纤维地膜，其降解的最终产物为有机质、CO2和水．基本没有污染。
多功能可降解液态农膜
多功能可降解液态膜是以植物纤维、秸秆、壳聚糖等天然高分子材料为原料的新型液态农膜。这种膜喷洒地面后可形成特殊的土膜结构．抑制土表蒸发，提高土壤的持水保水能力．还可与土壤颗粒联结成理想的团聚体，改良土壤团里结构．促进植株生长，提高产量，改善品质，可完全降解，不会造成环境污染。日本和欧洲一些国家已经将多功能可降解液态膜应用于蔬菜、果树和花卉种植。近年来，我国研发了腐殖酸液态营养地膜，并在马铃薯、花生、玉米种植中起到了显著效果。
来源：PE聚乙烯产业链