一种大棚用调光转换功能膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种大棚用调光转换功能膜的制备方法，利用制备得到的上转换荧光蓄光功能粉体制备储能调光材料，然后采用熔融挤压吹塑成膜的方法，以树脂，储能调光材料，加工助剂为原料，经双螺杆挤出机在进行吹塑成膜制备得到大棚用调光转换功能膜。与现有技术相比，本发明专利技术具有红光利用率大，储能性能优异，且具有夜间发射荧光的作用，在农业用地膜、大棚用保温薄膜等领域具有广阔的应用前景。

A preparation method of dimming conversion functional film for greenhouse

The invention relates to a preparation method of dimming conversion functional film for greenhouse. The energy storage and dimming material is prepared by using the up-conversion fluorescent light storage functional powder, and then the dimming conversion functional film for greenhouse is prepared by melt extrusion blow-moulding, using resin, energy storage and dimming material and processing aids as raw materials, and by blow-moulding in a twin screw extruder. Compared with the existing technology, the invention has the advantages of high utilization rate of red light, excellent energy storage performance, and the function of emitting fluorescence at night. It has broad application prospects in the fields of agricultural land film, thermal insulation film for greenhouse and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种大棚用调光转换功能膜的制备方法
本专利技术涉及农业生产
，尤其是涉及一种大棚用调光转换功能膜的制备方法。
技术介绍
我国设施农业已成为世界上面积最大的太阳能利用工程，技术水平越来越接近世界先进水平，设施农业的发展极大地缓解了我国人多地少的矛盾，其中大棚塑料薄膜是促进农作物生长、增产及增收的关键。然而，目前大棚中的作物光利用率低、大棚过度加热等问题严重制约设施农业的进一步发展，特别是太阳光经过大棚薄膜后，红外光比例增加而可见光、紫外光比例减小，直接影响蔬菜育苗、花瓣着色等农业生产过程，进而影响蔬菜品质。利用上转换光学材料将长波长的红外光转变为可见光，是解决大棚塑料薄膜过度加热、提高光利用率的有效途径。因此，开发对太阳光具有高的选择性透过、有效转换红外光为可见光、缓解大棚温度过高的新型大棚塑料薄膜具有重要意义。上转换材料(up-conversionmaterial)是指吸收多个低能级的长波光，经多光子加和转换，再辐射出高能的短波光的材料，如可将人眼看不见的红外光转变为可见光。近年来，伴随着纳米技术等诸多学科的发展，上转换材料在光动力、显示技术、防伪技术等领域都大放异彩，日本、美国、欧洲一些国家已有将上转换调光材料应用于农业、建筑领域的实际案例，有效实现了节能。我国也有开展上转换调光薄膜材料的研究，但由于起步较晚，相关研究和产业化方面与国外差距较大，国内亟需开发环境友好、光谱可调的设施大棚薄膜材料，并开展其在大棚种植中的应用。目前的上转换光学材料主要是从材料的制备方面，但对于材料的应用尤其是用于农业膜领域的报道较少。专利波长转换膜、农业用膜、结构物及涂膜形成用组合物(CN200880011302.1)，提供了一种与以往的波长转换膜相比可长时间维持光波长转换功能的波长转换膜。波长转换膜(10)包含无机类紫外线阻断材料和波长转换材料,由1层或2层以上构成,其中的至少1层是包含热塑性树脂的基材膜层(12)。中国专利一种新型红色转光膜及其制备方法与应用(ZL201510177689.X)，新型红色转光膜包括转光剂和载体；选用红色荧光粉作为转光剂，选用纤维素作为载体；纤维素是地球上储量最丰富的天然高分子，具有安全无毒和可再生的优点，其合成材料不仅力学性能优良，又可生物降解。转光膜在200～600nm之间存在高效激发，可以将紫外光和一部分可见光转换成对植物生长有用的红光，提高光能利用率；可作为农业棚膜和地膜，应用于作物种植和育苗等方面。中国专利用于农业的红光纳米荧光粉及其制备方法(CN200710107205.X)，一种用于农业的红光纳米荧光粉，其包括被铕激活的稀土族元素硫氧化物荧光粉，其特征在于：该荧光粉粉末中添加氧化镧，此时纳米尺寸及纳米孔隙的荧光粉粉末具有片状-椭圆形态，其粉末表面覆盖不透光的孔隙，使该粉末比面积与孔隙比面积的比值可为适当的值。但对于具有多功能的光学转化材料，尤其是能够进行昼夜转化以及保温效果的报道，仅有中国专利昼夜光转换农业薄膜及其制备方法(CN200610075947.4)，涉及一种昼夜光转换农业薄膜组合物及其制备方法，组合物包括0.05％-1％无机荧光粉；0.1％-0.3％有机光稳定剂，98.7％-99.85％有机聚合物，其中无机荧光粉包括蓝光荧光粉和红光荧光粉二者的比例可以是1∶3-2∶1。该制备方法包括下列步骤：透过给料口向高压聚乙烯颗粒料中加入蓝光荧光粉和红光荧光粉的添加剂；任选地向聚乙烯给料口中另外加入阻热分解之物质；加入有机光稳定剂；将所有的组份和任选的防氧化剂和紫外减低剂混合,以液态浸泡并煮沸；以及将该组合物送入挤压机中，加热至适当温度，以制备均质之农业薄膜产品。但并没有提供仅有优异的夜光温度保护，以及日光高温过程的散热保护的报道。因此本申请以具有上转化调光性能，荧光蓄光性能和储能保温散热功能的多功能的农用大棚膜并无报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大棚用调光转换功能膜的制备方法，解决了目前农业大棚薄膜红光透过率大，对大棚内温升过快，影响植物生长速率，同时夜间保温性差，需要对大棚外加热源保温，且夜间植物的光合作用差等问题。本申请利用乳化微胶囊技术，通过制备合成具有宽相转化温度的储热材料，并结合上转换和荧光蓄光功能粉体，实现在农用膜上智能调控温度，实现农用膜低温保温，高温降温的效果，达到保证植物生长所需的适宜温度；并利用上转换和荧光蓄光功能粉体的光能转换效果，把长波长的太阳光红光转换为植物可吸收的可见光，并通过荧光蓄光功能粉体的白天吸收太阳光蓄光，晚上释放荧光提供植物吸收的可见光，达到植物增产的目的。同时针对大棚内高温低温环境的改变难以实现对太阳光的有效吸收和指示的问题，通过在储能调光材料改变本身的颜色，从而在低温下变成紫色，在保证其上转换调光的基础上，有利于吸热，快速提高大棚内问题，而在高温时转换为反射红光，而降低红外吸收，降低大棚内温度的目的；所制备的大棚用调光转换功能农业膜具有红光利用率大，储能性能优异，且具有夜间发射荧光的作用，在农业用地膜、大棚用保温薄膜等领域具有广阔的应用前景。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：所述的大棚用调光转换功能农业膜的厚度为0.1～1.5mm，红外光滤除率为75～90％，红外光到可见光的能量转化率为50～80％，可见光透过率为70～80％，蓄光性能为自然光照辐射10min的光强度为3000～50000mcd/m2，10h后光强度降低为原来的45～60％，储能性能储能转变温度15～35℃,调光转化性能为在低于15℃由黄色转变为紫色，在高于35℃由黄色转变为红外，在15℃到35℃之间为黄色。所述的大棚用调光转换功能农业膜包含树脂，储能调光材料，抗老化剂，增塑剂，其他助剂；优选的树脂采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种，优选的抗老化剂为UV-531或UV-770中一种，优选的增塑剂为DEHP、DOP、DBP中的一种；所述的树脂在大棚用调光转换功能农业膜的质量分数为93～96％，储能调光材料在大棚用调光转换功能农业膜的质量分数为3～5％，在大棚用调光转换功能农业膜的质量分数为0.5～1％，增塑剂在大棚用调光转换功能农业膜的质量分数为0.5～1％，其他助剂为余量。一种大棚用调光转换功能膜的制备方法，具体制备步骤如下：(一)上转换荧光蓄光功能粉体的制备以上转换光学粉体Y2O2S:Eu3+和偏铝酸(HAlO2)、氢氧化锶(Sr(OH)2)、氯化铕(EuCl3)和无水乙醇为原料，采用球磨研磨的方法，对原料进行研磨混合，然后再采用水热合成的方法，再在10～15MPa的高压245～300℃的高温下进行高温高压干法水热合成，然后再在氩气保护气下600～800℃条件下煅烧反应，制备得到上转换荧光蓄光功能粉体。所述的上转换荧光蓄光功能粉体的各组分及其质量百分数如下：目前的上转换主要是稀土掺杂类材料，Y2O2S:Eu3+作为常用的上转换光学材料，具有优异的将长波转换为可见光的性能，能够把1～14微米的红外光，转化为500～800nm的可见光材料，但其荧光蓄光性能差，远未达到荧光蓄光材料的性能，因此通过原位水解合成的方法，利用超高温高压的水热合成反应，活化反应体系的稀土元素，把具有长余辉稀土发光性能的铝酸锶掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大棚用调光转换功能膜的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(一)上转换荧光蓄光功能粉体的制备以上转换光学粉体Y2O2S:Eu3+和偏铝酸、氢氧化锶、氯化铕和无水乙醇为原料，球磨混合后采用水热合成，再在10～15MPa的高压245～300℃的高温下进行高温高压干法水热合成，然后再在氩气保护气下600～800℃条件下煅烧反应，制备得到上转换荧光蓄光功能粉体；(二)储能调光材料的制备以甘油脂肪酸酯，羊油酯，聚丙二醇400为原料，在100～120℃条件下进行熔融，然后加入醋酸为催化剂，反应5～6h，然后再加入温敏变色粉体进行混合制备得到储能材料初产物；然后以步骤(一)制备的上转换荧光蓄光功能粉体，聚乙二醇10000为原料，把聚乙二醇溶解成5wt％的水溶液，加入荧光蓄光功能粉体进行超声分散制备得到调光材料初产物；在储能材料初产物中加入Tx‑10的乳化液进行高速乳化，制备得到储能乳化液，再在储能乳化液中加入调光材料初产物和丁醛进行高温乳化后再进行熟化交联，经离心后水洗三次，再在‑10℃条件下进行冷冻干燥48h制备得到储能调光材料；(三)大棚用调光转换功能膜的制备采用熔融挤压吹塑成膜的方法，以树脂，储能调光材料，加工助剂为原料，经双螺杆挤出机在进行吹塑成膜制备得到大棚用调光转换功能膜。...

【技术特征摘要】
1.一种大棚用调光转换功能膜的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(一)上转换荧光蓄光功能粉体的制备以上转换光学粉体Y2O2S:Eu3+和偏铝酸、氢氧化锶、氯化铕和无水乙醇为原料，球磨混合后采用水热合成，再在10～15MPa的高压245～300℃的高温下进行高温高压干法水热合成，然后再在氩气保护气下600～800℃条件下煅烧反应，制备得到上转换荧光蓄光功能粉体；(二)储能调光材料的制备以甘油脂肪酸酯，羊油酯，聚丙二醇400为原料，在100～120℃条件下进行熔融，然后加入醋酸为催化剂，反应5～6h，然后再加入温敏变色粉体进行混合制备得到储能材料初产物；然后以步骤(一)制备的上转换荧光蓄光功能粉体，聚乙二醇10000为原料，把聚乙二醇溶解成5wt％的水溶液，加入荧光蓄光功能粉体进行超声分散制备得到调光材料初产物；在储能材料初产物中加入Tx-10的乳化液进行高速乳化，制备得到储能乳化液，再在储能乳化液中加入调光材料初产物和丁醛进行高温乳化后再进行熟化交联，经离心后水洗三次，再在-10℃条件下进行冷冻干燥48h制备得到储能调光材料；(三)大棚用调光转换功能膜的制备采用熔融挤压吹塑成膜的方法，以树脂，储能调光材料，加工助剂为原料，经双螺杆挤出机在进行吹塑成膜制备得到大棚用调光转换功能膜。2.根据权利要求1所述的一种大棚用调光转换功能膜的制备方法，其特征在于，所述上转换荧光蓄光功能粉体采用以下质量百分数的原料制备得到：3.根据权利要求1所述的一种大棚用调光转换功能膜的制备方法，其特征在于，所述温敏变色粉体为液晶温敏变色颜料，其在15℃到35℃为黄色，高于35℃为红色，低于15℃为紫色。4.根据权利要求1所述的一种大棚用调光转换功能膜的制备方法，其特征在于，所述储能材料初产物中甘油脂肪酸酯的质量分数为20～24％，羊油酯的质量分数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶品华，张延风，王润锴，严丽丽，江振林，陆杰，张文启，王锦成，孙彦刚，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31