一种功能地膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种功能地膜，所述功能地膜的组分包括聚合物和纳米陶瓷，所述纳米陶瓷选自通式为MxWOyNz的钨青铜结构化合物、透明导电体、IVB族过渡金属的氮化物或碳化物、碳素材料中的至少一种，其中M为碱金属、碱土金属或稀土元素中的一种或多种元素混合，0≤x≤1，W为钨，O为氧，N为氮，2.5≤y+z≤3，0≤z/y≤1，优选地0≤z/y≤0.25。本发明专利技术提供的功能地膜在保证透光的情况下更加隔热，或保证透热的情况下不透光，解决了传统透明地膜透光透热和黑色地膜不透光不透热的问题，有利于作物的生长。有利于作物的生长。有利于作物的生长。

【技术实现步骤摘要】
一种功能地膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于地膜覆盖栽培
，涉及一种功能地膜及其制备方法，所述功能地膜对太阳辐射能中的可见光波段和近红外波段具有独立可控的选择性透过。

技术介绍

[0002]地膜覆盖栽培，是现代农业耕种的一种方式，通过以塑料薄膜覆盖地表，从而对土壤起到控光、保温、保墒、抑制杂草生长、防虫、调节土壤微环境、美观、以及防止水土流失等作用。地膜覆盖栽培技术于上世纪50年代在先进农业国开始应用并取得明显增产增收效果。我国在上世纪80年代开始在全国范围推广使用，并制定了相应国家标准，推广使用的效果显著。
[0003]常用地膜一般由聚乙烯(PE)或聚烯烃(PO)树脂为主原料，采用吹塑法制备而成，厚度范围通常为5～25微米。目前常用地膜种类主要为透明地膜和黑色地膜。
[0004]透明地膜具有其原材料树脂的一般特性，透光率高，增温性好，具有保水保肥、疏松土壤等多重效应，是使用量最大、应用最广泛的地膜种类。但由于透光率过高，在炎热夏季容易造成土壤温度上升过高，导致水分过度蒸发，影响作物生长。
[0005]黑色地膜是在原料中加入适量炭黑制成，可将透光率降至5％以下，甚至不透明，起到灭草、保湿、护根等作用。由于太阳辐射能透过率极低，对土壤的增温效果不足。
[0006]地膜覆盖栽培的历史和发展表明，不同地区、不同气候、不同季节及不同作物生长对太阳辐射能中的可见光(380～780nm)和近红外热辐射(780～2500nm)透过性能有着不同的需求。而目前的地膜无法满足这种发展的需求。
[0007]例如，由于温室效应所带来的全球气温上升，使夏天越来越热，透明地膜的使用造成了低温的过度上升和水分的大量蒸发，透明而同时又隔热的新型地膜亟待问世。
[0008]又如，使用黑色地膜可以有效地阻止杂草生长，但由于对太阳辐射能的过度阻隔，造成地温增温幅度降低，影响作物生长。

技术实现思路

[0009]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能对太阳辐射能中的可见光波段和近红外波段分别具有独立可控的选择性透过的新型地膜。
[0010]本专利技术提供一种功能地膜，所述功能地膜的成分包括聚合物和纳米陶瓷，所述纳米陶瓷选自通式为MxWOyNz的钨青铜结构化合物、透明导电体、IVB族过渡金属的氮化物或碳化物、碳素材料中的至少一种，其中M为碱金属、碱土金属或稀土元素中的一种或多种元素混合，0≤x≤1，W为钨，O为氧，N为氮，2.5≤y+z≤3，0≤z/y≤1，优选地0≤z/y≤0.25。
[0011]优选地，所述聚合物选自聚烯烃，更优选为聚乙烯。
[0012]优选地，所述碱金属选自锂、钠、钾、铷或铯，碱土金属选自铍、镁、钙、锶、钡或镭。
[0013]优选地，所述M为铯。
[0014]优选地，所述透明导电体选自铝掺杂氧化锌AZO、锡掺杂氧化铟ITO、镓掺杂氧化锌
GZO、铟掺杂氧化镉ICO、铟掺杂氧化锌IZO、锑掺杂氧化锡ATO和氟掺杂氧化锡FTO中的至少一种。
[0015]优选地，所述IVB族过渡金属的氮化物或碳化物为TiN、ZrN、TiC或ZrC，包括其固溶体。
[0016]优选地，所述碳素材料为炭黑。
[0017]优选地，所述纳米陶瓷的体积含量为0.01
‑
5％，平均粒径为5
‑
150nm。
[0018]本专利技术还提供如上所述的功能地膜的制备方法，在聚合物原料中，以干法或湿法的加料方式加入纳米陶瓷，然后利用熔融挤出吹塑的方法获得所述功能地膜；或者以干法或湿法的加料方式预先将纳米陶瓷分散在聚合物原料中，经熔融挤出制备成为母粒，然后将一种或多种母粒与聚合物原料按一定配比熔融挤出吹塑获得所述功能地膜。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0020](1)本专利技术提供的功能地膜在保证透光的情况下更加隔热，或保证透热的情况下不透光，解决了传统透明地膜透光透热和黑色地膜不透光不透热的问题，有利于作物的生长；
[0021](2)本专利技术提供的功能地膜，在聚合物中均匀分散纳米陶瓷颗粒，对太阳辐射能中的可见光波段和近红外波段分别具有独立可控的选择性透过，其透过率选择范围达到0.5～88％，可广泛用于不同地区、不同季节与不同作物的地膜覆盖栽培，获得控光、控温、保墒、抑杂草、防虫、防病害、调节土壤和微生物活动、防止水土流失、美化外观等功效。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的功能地膜(a)和市售普通透明地膜(b)的代表性分光透过率光谱图。
具体实施方式
[0023]以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。
[0024]本专利技术提供一种功能地膜，所述功能地膜的成分包括聚合物和纳米陶瓷。所述聚合物选自聚烯烃，更优选为聚乙烯，其各种性能没有特别限定，可采用本领域适合用于地膜的公知的聚烯烃或其它树脂，优选PE树脂。
[0025]所述纳米陶瓷选自通式为MxWOyNz的钨青铜结构化合物、透明导电体、IVB族过渡金属的氮化物或碳化物、碳素材料中的至少一种，其中M为碱金属、碱土金属或稀土元素中的一种或多种元素混合，0≤x≤1，W为钨，O为氧，N为氮，2.5≤y+z≤3，0≤z/y≤1，优选地0≤z/y≤0.25。
[0026]其中，通式为MxWOyNz的钨青铜结构化合物、透明导电体、IVB族过渡金属的氮化物或碳化物这三类材料可以根据不同需求单独使用，或以一定比例配合使用，以获得良好的可见光透过率与红外辐射遮蔽效果；而碳素材料由于对太阳光的较均匀的吸收特性，可以有效调节选择性吸收的整体幅度，最大范围内适应于各种农作物的栽培。
[0027]具体来说，所述碱金属选自锂、钠、钾、铷或铯，碱土金属选自铍、镁、钙、锶、钡或镭，优先选择铯为钨青铜结构化合物的通式中的M。所述透明导电体选自铝掺杂氧化锌AZO、
锡掺杂氧化铟ITO、镓掺杂氧化锌GZO、铟掺杂氧化镉ICO、铟掺杂氧化锌IZO、锑掺杂氧化锡ATO和氟掺杂氧化锡FTO中的至少一种。所述IVB族过渡金属的氮化物或碳化物为TiN、ZrN、TiC或ZrC，包括其固溶体。所述碳素材料优选为炭黑。
[0028]所述纳米陶瓷的平均粒径为5
‑
150nm。粒径越小，则光学性能愈加，机械强度愈好。但粒径过小，由于比表面积增加，颗粒表面能量急剧上升，使其在聚合物中的均匀分散变得困难。
[0029]所述纳米陶瓷在聚合物树脂中的体积分数为0.01～5％。所述纳米陶瓷在聚合物树脂中的体积分数越高，则对地膜光热的选择性透过性调节幅度越大，而对太阳光热的整体透过率减小。反之，则选择性透过调节率变小，而太阳光热整体透过率增加。在上述范围内选用不同体积分数，可以满足大部分作物的生长需求。
[0030]在一些实施例中，地膜的厚度为5～25微米，但只要满足地膜性能与成本要求，地膜的厚度并不受上述范围限制。例如，如将厚度增加至5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能地膜，其特征在于，所述功能地膜的组分包括聚合物和纳米陶瓷，所述纳米陶瓷选自通式为MxWOyNz的钨青铜结构化合物、透明导电体、IVB族过渡金属的氮化物或碳化物、碳素材料中的至少一种，其中M为碱金属、碱土金属或稀土元素中的一种或多种元素混合，0≤x≤1，W为钨，O为氧，N为氮，2.5≤y+z≤3，0≤z/y≤1，优选地0≤z/y≤0.25。2.根据权利要求1所述的一种功能地膜，其特征在于，所述聚合物选自聚烯烃，更优选为聚乙烯。3.根据权利要求1所述的一种功能地膜，其特征在于，所述碱金属选自锂、钠、钾、铷或铯，碱土金属选自铍、镁、钙、锶、钡或镭。4.根据权利要求1所述的一种功能地膜，其特征在于，所述M为铯。5.根据权利要求1所述的一种功能地膜，其特征在于，所述透明导电体选自铝掺杂氧化锌AZO、锡掺杂氧化铟ITO、镓掺杂氧化锌GZO、铟掺杂氧化镉ICO、铟掺杂氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：金平实，孙光耀，罗宏杰，
申请(专利权)人：金平实，
类型：发明
国别省市：