一种多功能农用转光膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于薄膜转光技术领域。一种多功能农用转光膜，至少包括两层，第一层为蓝光膜，第二层为红光膜；所述蓝光膜和红光膜均包括薄膜基体和转光剂，薄膜基体的重量百分比含量为97.0～99.9％，转光剂的重量百分比含量为0.1～3％。本发明专利技术的多功能农用转光膜优点是能够充分利用太阳光谱中植物无法吸收利用的光能量，同时将其转换成有利于植物进行光合作用的蓝光和红光，提高了光转换效率。

A multifunctional agricultural light transfer film and its preparation method

The invention belongs to the field of thin film light transfer technology. A multifunctional light conversion film, including at least two layers, the first layer is blue film, the second layer is red film; the blue and red film membrane comprises a thin film substrate and the light conversion agent, the weight percentage of film base was 97 ~ 99.9%, the weight percentage of light conversion agent is 0.1 ~ 3%. The multifunctional agricultural conversion film of the invention has the advantage of making full use of the light energy that plants cannot absorb and utilize in the solar spectrum, and converting it into blue and red light that is conducive to photosynthesis of plants, which improves the efficiency of optical conversion.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能农用转光膜及其制备方法
本专利技术属于薄膜转光
，特别是涉及一种多功能农用转光膜及其制备方法。
技术介绍
农用塑料薄膜主要由树脂和增塑剂、抗氧剂、光稳定剂、防雾滴剂、着色剂等组成，助剂的引入大大改进了塑料的加工性、机械强度和抗老化性及防雾滴等性能，这种薄膜用于封闭大棚起到了透光保温的作用，但是设计生产这种棚膜时，作物的光生理特性及透过光质的改善未引起足够重视。在影响植物生长的诸多环境因素中，光是最重要的因素之一。所谓“万物生长靠太阳”，植物对于光的要求，主要为光照颜色、光谱、光照强度和光照时间。作为植物生长发育的重要生态因子，光对植物的形态建成与生长具有重大影响，尤其是光质组成与比例对植物的生长、色素组成、光合作用和物质代谢起调控作用。许多研究表明，植物生长和叶片色素的发育受光调控，红光有利于同化碳水化合物，蓝光有利于同化蛋白质类物质。不同植物对光谱成分变化的生理响应亦不同，双子叶植物比单子叶植物对光谱成分变化更敏感。从叶绿素a和b的吸收光谱来看，有两个峰区：(1)蓝紫区400～480nm，其中425nm为叶绿素a吸收峰，440～460nm为叶绿素b，叶黄素及α-胡萝卜素吸收峰；(2)红橙区600～680nm，其中643nm为叶绿素b吸收峰，660nm为叶绿素a的吸收峰。光生态学研究表明，400～480nm的蓝紫区及600～680nm的红橙光有利于植物的光合作用，而能将日光中280～380nm的紫外光及被作物茎叶大量反射掉的绿黄光(510～580nm)转换成蓝光及红橙光的物质则可用作农用转光剂加入到塑料棚膜中，以改善光质。农用转光膜的开发始于上世纪80年代末期，当时主要用于人参的人工栽培，后来把这一技术逐渐推广用于水稻育秧、蔬菜种植等方面。目前市场上所用的农用转光膜基本上仅具有单一的光转换功能，或者转化成红光、或者转换成蓝光，缺乏对具体光谱成分的分析导致光质处理不纯，光强不一致、低于植物光补偿点等，并没有考虑到每种植物对光质组成的特殊需求。相关研究表明，不同植物在进行光合作用时所需要的最佳红蓝光比例并不相同，比如：生菜：定植和育苗光源分别采用红蓝光6∶1和7∶1的光源最适合其生长。因此，特别需要开发一种能够对光谱的光质组成进行有效调控的转光膜。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中转光薄膜光质组成不可控，对于不同的植物无法给出最佳的红蓝光比例的缺点，本专利技术提供了一种光转换效率高的多功能农用转光膜及其制备方法。为解决上述现有技术的不足，本专利技术所采用的技术方案如下：一种多功能农用转光膜，至少包括两层，第一层为蓝光膜，第二层为红光膜；所述蓝光膜和红光膜均包括薄膜基体和转光剂，薄膜基体的重量百分比含量为97.0～99.9％，转光剂的重量百分比含量为0.1～3％。作为优选，蓝光膜的厚度为0.05～0.15mm，红光膜的厚度为0.05～0.15mm，转光膜总厚度为0.1～0.3mm。作为优选，蓝光膜的转光剂的化学组成为：Ca3B5O10Cl:Eu2+；红光膜的转光剂的化学组成为：Mg7Ge2-xO10F2:xMn4+，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.3。进一步的，蓝光转光剂的制备方法包括以下步骤：(1)按照1:3的摩尔比称取Eu(NO3)3和尿素原料，并将其同时溶解到去离子水中，所配置的溶液中Eu2+离子浓度为0.5～1mol/L；(2)按化学计量比称取所需的CaCO3、CaCl2、H3BO3和过量的NH4Cl粉末，再从步骤(1)中量取Eu(NO3)3和尿素溶液，将所有原料在玛瑙研钵中研磨混合均匀至胶体状；(3)将上述胶体转移至刚玉坩埚中，并将坩埚放入已经预热至600～800℃的马弗炉中；溶液燃烧至完全，冷却至室温后研磨粉碎即得蓝光转光剂。进一步的，所述红光转光剂的制备方法包括以下步骤：(1)以MgCO3、MgF2、GeO2和MnO2为原料，按照化学式Mg7Ge2-xO10F2:xMn4+的化学计量比称取各原料，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.3；(2)将步骤(1)获得的原料在玛瑙研钵中充分研磨后混合均匀；(3)将步骤(2)获得的混合物放入刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚和混合物一起放入箱式炉进行灼烧，灼烧温度为1200～1400℃，灼烧时间为4～6小时，烧结气氛为空气，灼烧完成后样品随炉降温至室温，取出获得烧结体；(4)将步骤(3)获得的烧结体进行球磨粉碎，即得所述转光剂。作为优选，所述蓝光膜和红光膜的薄膜基体成分为聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯中的一种或几种组合。一种多功能农用转光膜的制备方法，所述转光膜的制备方法包括以下步骤：(1)蓝光转光母粒制备，按重量百分比称取蓝光转光剂10～30％，薄膜基体树脂60～80％，其它改性助剂0～20％，然后在150～200℃的塑炼机中混合均匀，最后利用造粒机挤出，风冷造粒制作成蓝光转光母粒；(2)红光转光母粒制备，按重量百分比称取红光转光剂10～30％，薄膜基体树脂60～80％，其它改性助剂0～20％，然后在150～200℃的塑炼机中混合均匀，最后利用造粒机挤出，风冷造粒制作成红光转光母粒；(3)多功能转光膜制备，蓝光膜和红光膜分别按重量百分比称取转光母粒1～10％，薄膜基体材料90～99％，分别在混料机中搅拌混合均匀，然后分别送入两台挤出机中，模头为双层复合中心进料型，双层薄膜物料分别经过两台挤出机的熔融、塑化、挤出和双层共挤模头螺旋体继续塑化，通过口模共同挤出获得双层多功能转光薄膜，膜层总厚度为0.1～0.3mm。作为优选，蓝光膜的转光剂的化学组成为：Ca3B5O10Cl:Eu2+。红光膜的转光剂的化学组成为：Mg7Ge2-xO10F2:xMn4+，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.3。所述的其它改性助剂为水杨酸对叔丁基苯醋、2,6二叔丁基对甲酚、聚乙烯蜡和芥酸酰胺中的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)能够充分利用太阳光谱中植物无法吸收利用的光能量，同时将其转换成有利于植物进行光合作用的蓝光和红光；(2)采用了蓝光膜和红光膜分离而不是将两种转光剂简单混合的方式，有利于避免两种转光剂因为混合在一起而造成转光效率下降的缺点，提高了光转换效率；(3)采用蓝光膜和红光膜复合的结构，可以独立调控两种膜的厚度和转光剂含量等因素，进而控制太阳光透过薄膜的光质组成，为不同的植物提供最佳的光照条件。(4)该制备方法可以使得稀土无机转光剂均匀地分散在有机薄膜载体中，避免转光剂在有机薄膜中出现团聚和分布不均匀的现象。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的蓝光转光剂激发光谱和发射光谱；图2为本专利技术实施例1提供的红光转光剂激发光谱和发射光谱；图3为本专利技术实施例1提供的转光膜的发射光谱。具体实施方式下面结合说明书附图1-3和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1一种多功能农用转光膜，至少包括两层，第一层为蓝光膜，第二层为红光膜；所述蓝光膜和红光膜均包括薄膜基体和转光剂，薄膜基体的重量百分比含量为97.0～99.9％，转光剂的重量百分比含量为0.1～3％。蓝光膜的厚度为0.05～0.15mm，红光膜的厚度为0.05～0.15mm，转光膜总厚度为0.1～0.3mm。蓝光膜的转光剂的化学组成为：Ca3B5O10Cl:Eu2+。蓝光转光剂C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能农用转光膜，其特征在于至少包括两层，第一层为蓝光膜，第二层为红光膜；所述蓝光膜和红光膜均包括薄膜基体和转光剂，薄膜基体的重量百分比含量为97.0～99.9％，转光剂的重量百分比含量为0.1～3％。

【技术特征摘要】
1.一种多功能农用转光膜，其特征在于至少包括两层，第一层为蓝光膜，第二层为红光膜；所述蓝光膜和红光膜均包括薄膜基体和转光剂，薄膜基体的重量百分比含量为97.0～99.9％，转光剂的重量百分比含量为0.1～3％。2.根据权利要求1所述的一种多功能农用转光膜，其特征在于蓝光膜的厚度为0.05～0.15mm，红光膜的厚度为0.05～0.15mm，转光膜总厚度为0.1～0.3mm。3.根据权利要求1所述的一种多功能农用转光膜，其特征在于蓝光膜的转光剂的化学组成为：Ca3B5O10Cl:Eu2+；红光膜的转光剂的化学组成为：Mg7Ge2-xO10F2:xMn4+，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.3。4.根据权利要求3所述的一种多功能农用转光膜，其特征在于所述蓝光转光剂的制备方法包括以下步骤：(1)按照1:3的摩尔比称取Eu(NO3)3和尿素原料，并将其同时溶解到去离子水中，所配置的溶液中Eu2+离子浓度为0.5～1mol/L；(2)按化学计量比称取所需的CaCO3、CaCl2、H3BO3和过量的NH4Cl粉末，再从步骤(1)中量取Eu(NO3)3和尿素溶液，将所有原料在玛瑙研钵中研磨混合均匀至胶体状；(3)将上述胶体转移至刚玉坩埚中，并将坩埚放入已经预热至600～800℃的马弗炉中；溶液燃烧至完全，冷却至室温后研磨粉碎即得蓝光转光剂。5.根据权利要求3所述的一种多功能农用转光膜，其特征在于所述红光转光剂的制备方法包括以下步骤：(1)以MgCO3、MgF2、GeO2和MnO2为原料，按照化学式Mg7Ge2-xO10F2:xMn4+的化学计量比称取各原料，其中x的取值范围为0.01≤x≤0.3；(2)将步骤(1)获得的原料在玛瑙研钵中充分研磨后混合均匀；(3)将步骤(2)获得的混合物放入刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚和混合物一起放入箱式炉进行灼烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼坚，
申请(专利权)人：浙江转喆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33