①规格:0.2mm厚。
②配方:见表4-3-1。
表4-3-1 低密度聚乙烯(LDPE)棚膜含光稳定剂量单位:%
③试验结果,见图4-3-1。
④判断与分析:从图4-3-1可以看出,随光稳定剂含量的增加,光稳定性提高。其中复合受阻胺类光稳定剂HALS-10显示最佳的光稳定性。
图4-3-1 LDPE棚膜的光稳定性
注:基本稳定处理:0.03%酚类抗氧剂AO-3 +5%高岭土。暴晒:美国佛罗里达,朝南45°,有铝架衬底。试验标准:千兰勒(kLY),到50%伸长保持率。
(二)防老化低密度聚乙烯棚膜[3]
①规格:0.05~0.2mm厚。
②配方:见表4-3-2。
表4-3-2 LDPE棚膜含光稳定剂量 单位:%
③试验结果:见表4-3-3。
表4-3-3 LDPE棚膜的光稳定剂
注:基本稳定处理:0.03%酚类抗氧剂AO-3。暴晒:美国佛罗里达,朝南45°,没有背衬。试验标准:千兰勒(kLY)到50%伸长保持率。
④判断与分析:从表4-3-3可以看出,配方2、配方3、配方5、配方7在光稳定剂含量不变的情况下,低密度聚乙烯薄膜厚度越厚,防老化性能越好,其中聚合型受阻胺类光稳定剂HALS-3显示最好(配方7)。同时,还可以看出复合光稳定剂的配方4、配方6、配方8,由于有二苯甲酮类光稳定剂UVA-3的复配,所以随薄膜厚度增加,防老化性能越好,即复合效果越好。
(三)防老化低密度聚乙烯/线型低密度聚乙烯棚膜[24-25]
①规格:0.1mm厚。
②配方:见表4-3-4。
表4-3-4 LDPE/LLDPE棚膜组成含量单位:%
③试验结果,见表4-3-5和表4-3-6。
表4-3-5 LDPF/LLDPF棚膜实地扣棚老化试验结果
注:暴晒:北京市海淀区东升乡八家村五队大棚专业队(3月份开始)。棚内栽培作物:油菜、西红柿、生菜等。
表4-3-6 LDPE/LLDPE棚膜实地扣棚老化试验结果
注:暴晒:北京通州区张家湾北京甜瓜特菜生产基地(3月开始)。棚内栽培作物:甜瓜类。
④判断与分析:从表4-3-5、表4-3-6可以看出,同一光稳定剂生产厂家,同一成型加工的棚膜,在北京通州区和海淀区两个试验点,其表征老化终点的断裂伸长保持率数值差距很大,主要原因是通州区张家湾试验点地处北京东南,气温偏高,空气污染严重,尤其种植作物为甜瓜,在生长期内(3个月)常处于35~40℃的高温环境中,积温大大高于北京海淀区东升乡试验棚,因此试验条件严酷,导致结果相差很大。
同时,还可以看出同一光稳定剂,由于生产厂家不一样. 技术水平不同,结果防老化性能相差很大。
(四)防老化线型低密度聚乙烯棚膜[23]
①配方:见表4-3-7。
表4-3-7 线型低密度聚乙烯(LLDPE)棚膜含光稳定剂量单位:%
②试验结果:见表4-3-8。
表4-3-8 LLDPE棚膜的光稳定性
注:暴晒:美国佛罗里达,朝南45 °(3月份),没有背衬。
③判断与分析:从表4-3-8可以看出,随着膜的厚度增加,而防老化性能提高。同时可以看出,气相法线型低密度聚乙烯经光稳定处理的比溶液法线型低密度聚乙烯防老化性能好(配方4与配方6比较)。
(五)防老化乙烯-醋酸乙烯共聚物棚膜[14]
①规格:0.15mm厚。
②配方:见表4-3-9。
③试验结果:见表4-3-10。
表4-3-9 乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)棚膜含光稳定剂量单位:%
表4-3-10 EVA棚膜的光稳定性
注:基本稳定处理:0.05%抗氧剂。暴晒:美国佛罗里达。试验标准:月和千兰勒(kLY)到50%伸长保持率。
④判断与分析:从表4-3-10可以看出,随着膜的光稳定剂含量增加,而防老化性能提高。同时还可以看出配方5的防老化性能最好。
(六)防老化防雾滴聚乙烯棚膜[26]
①规格:LDPF,0.08mm厚。
②配方:见表4-3-11。
表4-3-11 防老化、防雾滴聚乙烯(LDPE)棚膜组成含量
③试验结果:图4-3-2、图4-3-3和表4-3-12至表4-3-16。
表4-3-12 防老化、防雾滴LDPE棚膜大气老化试验结果
注:测试标准:《GB/T 3681—2011塑料 自然日光气候老化、玻璃过滤后日光气候老化和菲涅耳镜加速日光气候老化的暴露试验方法》。产品标准:《GB 4455—2006农业用聚乙烯吹塑棚膜》。暴晒:广州、朝南23°(12月份开始)。
表4-3-13 常州、大连实地扣棚老化试验结果
注:暴晒:a. 常州市蔬菜研究所(12月份开始)。b. 大连市农业科学研究所(12月份开始)。
棚内栽培作物:a. 常州:番茄、长豇豆等。b. 大连:水萝卜、番茄等。
表4-3-14 常州、大连实地扣棚防雾滴试验结果(12月份开始)
注:防雾滴效果评价:参照全国农膜防雾滴剂应用效果评分标准[27],由专业固定人员观测。试验标准:有滴面积≥50%为失去无滴性。
表4-3-15 常州实地扣棚透光试验结果(12月份开始)
表4-3-16 常州实地扣棚保温试验结果(12月份开始)
图4-3-2 氙弧灯人工加速老化试验羰基指数变化结果
注:加速老化试验条件:102/18;辐照强度:0.35W/m2(340nm);黑板温度:63 ±3℃;相对湿度:60%±5%。
图4-3-3 氙弧灯人工加速老化试验断裂伸长保持率变化结果
注:加速老化试验条件:102/18;辐照强度:0.35W/m2(340nm);黑板温度:63 ±3℃;相对湿度:60%±5%。
④判断与分析:从图4-3-2可以看出,随氙弧灯人工加速老化时间增加,棚膜羰基指数也增加。配方1#在1000h就已断裂;配方3#近6000h才断裂,而配方2#近6000h还没有断裂,并且羰基指数也最低。从图4-3-3可以看出,随氙弧灯人工加速老化时间增加,棚膜断裂伸长保持率下降。配方2#显示出最好的防老化性能。
从表4-3-12、表4-3-13可以看出,棚膜断裂伸长保持率变化比拉伸强度保持率变化敏感,因此,一般作为判断老化的主要指标[28]。如果以断裂伸长保持率<50%为老化失效标准,那么,普通农膜(配方1#)在广州大气老化试验6个月以后就失效了(即认为已经老化),而防老化、防雾滴棚膜配方2#、3#、4#在12个月还没有失效,配方2#、3#在18个月还没有失效。从表4-3-11可以看出配方2#用光稳定剂HALS-3,比配方3#用光稳定剂HALS-14加光稳定剂Ni-l少1.5倍。这充分体现了聚合型受阻胺光稳定剂的高效性。不仅配方2#用光稳定剂价格便宜,而且改善了劳动环境和减少了对耕地的重金属污染。
从表4-3-12、表4-3-13对照看,还可以得出大气老化速率广州>大连>常州。
从表4-3-14可以看出,防老化防雾滴农膜在常州和大连使用4个月都有很好的防雾滴性能。使用到6个月有滴面积<50%,还可认为没有失去无滴性,并可继续使用。从表4-3-15可以看出,使用3个月后,防老化防雾滴农膜的透光率比普通农膜高约9%,完全可以满足棚内作物生长对光照强度的基本要求。从表4-3-16可以看出,由于大棚内采用了小拱棚进行蔬菜栽培,所以形成了大棚内空间晚上的最低温度比棚外百叶箱内的最低温度还要低,这符合有关逆温现象,但太阳出来后升温较快,增温效果明显,棚内空间温度比百叶箱内的温度高。防老化防雾滴农膜棚内温度比普通农膜棚内温度平均高2℃。提高了地温,促进作物生长,充分显示出防老化防雾滴农膜的优越性。
(七)耐低温防老化聚氯乙烯棚膜[29]
①规格:0.08~0.1mm。
②配方:见表4-3-17。
表4-3-17 聚氯乙烯(PVC)棚膜组成的含量单位:%
③试验结果:见表4-3-18、表4-3-19。
表4-3-18 PVC棚膜实地扣棚老化试验结果(1月份开始)
注:暴晒:①北京原南苑公社西铁匠营大队。②吉林郊区原白山公社红旗大队。③大庆农业科学研究所。④广州郊区农业科学研究所。
表4-3-19 PVC棚膜大气老化试验结果
注:暴晒:广州。
④判断与分析:从表4-3-18可以看出,普通聚氯乙烯棚膜(配方1)在北京使用8个月,伸长保持率只有51.5%。薄膜表面发黏,贴棚架处的薄膜变成棕黄色发脆。而配方2、配方3和配方4棚膜具有很好的防老化性能。
从表4-3-18和表4-3-19可以看出,配方2、配方3、配方4三种薄膜在广州地区暴晒后,其防老化性能的评价次序为:配方4≥配方2≥配方3。
其中,配方4薄膜在吉林高寒地区扣棚使用16个月后,薄膜外观还很好,洗干净如同新膜,手感还十分柔软。
另外,用液体Ba/Cd/Zn复合稳定剂比用固体硬脂酸Ba/Cd/Zn的稳定性提高一倍左右。用固体硬脂酸Ba/Cd/n稳定的聚氯乙烯薄膜,在广州暴晒7个月出现斑点,用液体Ba/Cd/Zn稳定的聚氯乙烯薄膜暴晒14个月才出现斑点。
(八)非镉防老化聚氯乙烯棚膜[30]
①规格:0.12mm厚。
②配方:见表4-3-20。
表4-3-20 非镉稳定剂PVC棚膜组成含量
③试验结果:见表4-3-21、表4-3-22。
表4-3-21 非镉PVC棚膜大气老化试验结果
注:暴露:广州。
表4-3-22 非镉PVC棚膜实地扣棚老化试验结果
注:暴晒:a. 广州白石山农场农科站。b. 北京郊区原南苑公社西铁匠营大队。
棚内栽培作物:a. 广州:木瓜苗等。b. 北京:菜豆、黄瓜等。
④判断与分析:从表4-3-21可以看出,配方2采用液体Ba/Zn复合稳定剂,具有良好的防老化性能。在广州暴晒2年后,伸长率还有160%,外观良好,薄膜手感柔软,并很透明。
从表4-3-22可以看出,非镉稳定剂棚膜在北京、广州分别使用13~14个月后,还有良好的力学性能。同时,作物生长良好。棚膜经受了北京严冬的考验。
由于采用非镉的液体Ba/Zn复合稳定体系,免除了镉对农作物及耕地的污染。
(九)聚氯乙烯(PVC)农膜[49]
①规格:厚度0.2mm。
②配方:见表4-3-23。
③试验结果:见表4-3-24。
表4-3-23 增塑透明PVC膜含光稳定剂量 单位:%
表4-3-24 增塑透明PVC膜0.2mm的光稳定性
注:暴晒:氙灯老化箱GZRM X-65。测试仪器:万能材料试验机UTM-0402。
④判断与分析:从结果看,受阻胺光稳定剂和紫外吸收剂都可以改善PVC的光稳定性,其中,弱碱性的受阻胺光稳定剂改善效果更佳。
(十)聚乙烯耐老化流滴棚膜[52]
①规格:厚0.1mm,LDPE+LLDPE。
②配方:见表4-3-25。
表4-3-25 聚乙烯耐老化流滴棚膜光稳定剂含量 单位:%
注:树脂组分:LDPE(MI=0.3)、LLDPE(MI=1);其他助剂:流滴剂、抗氧剂;成型工艺:三层共挤吹塑。
表中所指图中是图4-3-4 和图4-3-5。(www.xing528.com)
③试验结果:见图4-3-4、图4-3-5。
④判断与分析:从图4-3-4、图4-3-5可以看出,HALS-29与HALS-3相当,但HALS-29具有更加优异的性能价格比;HALS-29优于HALS-10。
图4-3-4 实地扣棚试验横向拉伸强度变化结果
图4-3-5 实地扣棚试验横向断裂伸长率变化结果
注:试验说明:在北京顺义沿河特菜基地扣棚试验,试验进行18个月,取样时间分别为12个月、15个月、18个月。
(十一)聚乙烯长寿膜[53]
①规格:7000×0.08mm,LDPE+LLDPE。
②配方:见表4-3-26。
表4-3-26 聚乙烯长寿膜光稳定剂含量 单位:%
注:树脂组分:LDPE(MI=0.3)、LLDPE(MI=1);其他助剂:抗氧剂;成型工艺:三层共挤吹塑。
图中是指图4-3-6 和图4-3-7。
③试验结果:见图4-3-6、图4-3-7。
图4-3-6 实地扣棚试验拉伸强度变化结果
图4-3-7 实地扣棚试验断裂伸长率变化结果
注:试验说明:在北京顺义沿河特菜基地扣棚试验,试验进行15个半月,取样时间分别为6.5个月、9.5个月、12个月、15.5个月。
④判断与分析:从图4-3-6、图4-3-7可以看出,经过15.5个月的农田扣棚试验,受阻胺光稳定剂HALS-23性能优于HALS-3。
(十二)聚乙烯耐老化膜[54]
①规格:厚0.065mm LDPE+LLDPE。
②配方:见表4-3-27。
表4-3-27 聚乙烯耐老化膜光稳定剂含量 单位:%
注:树脂组分:LDPE(MI=0.3)、LLDPE(MI=1);其他助剂:抗氧剂。
③试验结果:见图4-3-8。
④判断与分析:从图4-3-8可以看出,经过酸处理后,受阻胺光稳定剂HALS-23耐候性能优于HALS-3,说明HALS-23有更好的耐酸性。
图4-3-8 氙灯人工加速老化试验拉伸强度变化结果
注:试验说明:薄膜经0.1N亚硫酸浸泡24h,进行氙灯老化测试(实验条件:《GB/T 16422.2-2014塑料 实验室光源暴露试验方法 第2部分:氙弧灯》)分别在试验600h、900h、1200h取样测试。
(十三)聚乙烯耐老化流滴膜[50]
①规格:厚0.065mm LDPE +LLDPE。
②配方:见表4-3-28。
表4-3-28 聚乙烯耐老化流滴膜光稳定剂含量 单位:%
注:树脂组分:LDPE(MI=0.3)、LLDPE(MI=1);其他助剂:流滴剂、抗氧剂。
③试验结果:见图4-3-9。
④判断与分析:从图4-3-9可以看出,在酸性环境下,耐酸性光稳定剂HALS-31比传统受阻胺光稳定剂HALS-3表现突出,说明HALS-31有着更好的耐农药性。
图4-3-9 紫外灯人工加速老化试验力学性能变化结果
注:试验说明:薄膜经0.1N亚硫酸浸泡24h,进行UV老化测试300h,光源UV-A,340nm;周期:8h光照:0.89W/m2;60°C,4h黑暗凝露:50°C(ASTMG 154)。
(十四)聚乙烯西瓜膜[55]
① 规格:9000mm× 0.07mm LDPE+LLDPE+mLLDPE。
②配方:见表4-3-29。
表4-3-29 聚乙烯耐老化流滴膜光稳定剂含量 单位:%
注:树脂组分:LDPE(MI=0.3)、LLDPE(MI=1),mLLDPE(MI=1);其他助剂:流滴剂、抗氧剂;成型工艺:三层共挤吹塑。
③试验结果:见图4-3-10。
④判断与分析:从图4-3-10可以看出,经过8.5个月的实地扣棚试验,受阻胺光稳定剂HALS-31性能优于HALS-3,特别是在棚底部,接触农药较多的区域,HALS-31比HALS-3表现更佳。
图4-3-10 实地扣棚试验力学性能变化结果
注:试验说明:在上海崇明岛扣棚试验,试验进行了8 个半月。种植西瓜,农药喷洒频繁,且易喷到棚底部农膜上,因此对棚的上部,棚下部(距地面1m 左右)分别取样测试。
(十五)聚烯烃涂覆(PO)农膜[47]
①规格:膜厚0.1mm LDPE +LLDPE +mLL-DPE。
②配方:见表4-3-30。
表4-3-30 PO膜光稳定剂含量 单位:%
注:树脂组分:LDPE(MI=0.3)、LLDPE(MI=1),mLLDPE(MI=1);其他助剂:抗氧剂、涂覆流滴液;成型工艺:三层共挤吹塑。
③试验结果:见图4-3-11。
④判断与分析:从图4-3-11可以看出,HALS-32作为耐酸性光稳定剂,在耐候长效性方面也优于HALS-3。
图4-3-11 实地扣棚试验24个月断裂伸长率变化结果
注:试验说明:在山东寿光蔬菜基地进行扣棚试验,试验进行24 个月。
(十六)花卉膜[56]
①规格:膜厚0.65mm LDPE+LLDPE+mLLDPE。
②配方:见表4-3-31。
表4-3-31 花卉膜光稳定剂含量 单位:%
注:树脂组分:LDPE(MI=0.3)、LLDPE(MI=1),mLLDPE(MI=1);其他助剂:抗氧剂;成型工艺:三层共挤吹塑。
③试验结果:见图4-3-12、图4-3-13。
图4-3-12 实地扣棚试验拉伸强度变化结果
图4-3-13 实地扣棚试验断裂伸长率变化结果
注:试验说明:在云南扣棚试验,种植玫瑰花,有喷洒农药、硫黄熏棚。试验进行24 个月,分别于12个月、24个月时取样测试。
④判断与分析:从图4-3-12、图4-3-13可以看出,HALS-32比HALS-3有着优异的耐农药性,而且在耐候长效性方面也优于HALS-3。
(十七)聚乙烯花卉膜[48]
①规格:膜厚0.12mm LDPE+LLDPE+mLLDPE。
②配方:见表4-3-32。
表4-3-32 花卉膜光稳定剂含量 单位:%
注:树脂组分:LDPE(MI=0.3)、LLDPE(MI=1),mLLDPE(MI=1);其他助剂:抗氧剂;成型工艺:三层共挤吹塑。
③试验结果:见图4-3-14。
④判断与分析:从图4-3-14可以看出,HALS-27作为N-OR结构的耐酸性光稳定剂,无论是单独使用,还是和其他受阻胺光稳定剂或紫外吸收剂复配使用,都表现出优异的耐农药性。经过13个月的扣棚试验,薄膜的各项物理性能保留率均在70%以上。
图4-3-14 实地扣棚试验13个月力学性能变化结果
注:试验说明:在云南花卉种植基地进行扣棚试验,种植玫瑰花,农药喷洒频繁,硫黄熏棚。试验进行13 个月(总共计划2~3年,目前进行中)。
(十八)聚乙烯农用棚膜[58]
①规格:厚0.08mm,基材为LDPE/LLDPE。
②配方:见表4-3-33。
表4-3-33 聚乙烯农用棚膜组成含量 单位:%
③实验结果:见表4-3-34。
表4-3-34 聚乙烯农用棚膜大气老化试验(1)
注:自然暴晒:宿迁一品农庄果蔬基地(2月开始);棚内栽种植物:西瓜、草莓、蔬菜等;棚内环境:按照农作物需求正常使用农药、腐霉剂等含硫熏蒸剂。
④判断与分析:从表4-3-34可以看出,在酸性环境下,复配型受阻胺光稳定剂HALS-36对于棚膜材料的拉伸力学性能具有较好的保护能力(即耐酸性)。适合用于在农药、气熏剂等酸性环境下使用的棚膜。
(十九)耐农药防老化三层共挤聚乙烯棚膜[60]
①规格:0.18mm厚,三层共挤。
②配方:见表4-3-35。
表4-3-35 耐农药防老化三层共挤PE棚膜 单位:%
③试验结果:见表4-3-36。
表4-3-36 耐农药防老化三层共挤PE棚膜农田大气老化试验结果
注:试验地点:意大利(光照约150kLY/年);试验时间:2006年11月。
④判断与分析:从表4-3-36可以看出,通过测定膜中有害元素残留量(硫、氯)可以表征喷洒农药的多少。结果表明:受阻胺类光稳定剂HALS-43(含有N-OR结构)对三层共挤PE棚膜具有较好的耐农药性,和防老化性能。
(二十)耐硫黄防老化聚乙烯棚膜[61]
①规格:0.15mm厚,LDPE。
②配方:见表4-3-37。
表4-3-37 耐硫黄防老化LDPE棚膜 单位:%
③试验结果:见表4-3-38。
表4-3-38 耐硫黄防老化LDPE棚膜大气老化试验结果
注:试验标准:千兰勒(kLY)到50%伸长保持率。
④判断与分析:从表4-3-38可以看出,受阻胺类光稳定剂HALS-41对LDPE棚膜具有很好的耐硫黄性,和防老化性能。这主要是受阻胺类光稳定剂HALS-41具有难与酸性物质反应的NOR结构。
(二十一)耐硫黄防老化聚乙烯农膜[61]
①规格:0.08mm厚,LDPE。
②配方:见表4-3-39。
表4-3-39 耐硫黄防老化LDPE农膜光稳定剂含量 单位:%
③试验结果:见表4-3-40。
表4-3-40 耐硫黄防老化LDPE农膜人工加速老化试验结果
注:试验条件:硫黄熏蒸后进行耐候实验,光照老化测试仪:黑板温度:63℃,有喷淋。
④判断与分析:从表4-3-40可以看出,受阻胺类光稳定剂HALS-50对LDPE农膜具有很好的耐硫黄性和防老化性能。这主要是受阻胺类光稳定剂HALS-50具有弱碱性和含有难与酸性物质反应的NOR结构。并且,耐硫黄防老化性远好于受阻胺类光稳定剂HALS-3。
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