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農(nóng)用薄膜基礎(chǔ)樹脂的選擇與應用
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http://mamogu.com 發(fā)稿日期:2006-7-8
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一、前言
2008-2009年中國肥料行業(yè)研究咨詢報告 【出版日期】 2009年1月 【報告頁碼】 325頁 【圖表數(shù)量】 176個2009-2012年中國碳酸二甲酯行業(yè)預測與投資前景分 碳酸二甲酯（DMC）作為PO的重要的下游衍生物，產(chǎn)品毒性小，并可替代光氣。目前在聚碳酸酯、生2009-2010年中國芳綸行業(yè)市場預測與投資咨詢研究 芳綸纖維全稱為"聚對苯二甲酰對苯二胺",英文為Aramid fiber，是一種新型高科技合成2009-2010年聚乙烯纖維市場運行及投資分析報告 【出版日期】 2008年12月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 150
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，13億人口中9億分布在廣大農(nóng)村鄉(xiāng)下，決定了農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是關(guān)系到我國國民經(jīng)濟健康發(fā)展和社會穩(wěn)定的大事，政府一向把農(nóng)業(yè)放在首位來抓。農(nóng)用薄膜是我國塑料工業(yè)中最重要的部分，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展中生重要的生產(chǎn)資料，農(nóng)用塑料在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學技術(shù)中起著越來越重要的作用。中國農(nóng)用薄膜產(chǎn)量居世界首位，是其他所有國家總和的1.6倍。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全行業(yè)已擁有大小規(guī)模不等的農(nóng)膜生產(chǎn)企業(yè)近千家，生產(chǎn)能力200萬噸以上，實際年產(chǎn)量超過100萬噸，其中年生產(chǎn)能力超過萬噸的約60家。
大型骨干企業(yè)約30家，其生產(chǎn)能力和年產(chǎn)量均占全國總量的60％，棚膜的耗用量已達70萬噸，地膜年銷量45萬噸，農(nóng)地膜覆蓋面積在2.2億畝以上，農(nóng)地膜實際消費量已經(jīng)超過110萬噸。據(jù)農(nóng)業(yè)部的預測，2005年，我國可覆蓋的地膜面積和棚膜面積分別為5.5億畝和5000萬畝。園藝設施栽培面積將達到2300萬畝左右。農(nóng)用塑料對農(nóng)業(yè)起著增產(chǎn)、增收、防災、減災、節(jié)水的作用，從而對促進農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，保證農(nóng)產(chǎn)品的有效供應，增加農(nóng)民的收入，保持社會穩(wěn)定都具有十分重要的意義。
二、農(nóng)膜生產(chǎn)對基礎(chǔ)樹脂性能要求
農(nóng)用棚膜用原料主要有PE、PVC、EVA，國外還有PET及ETFE（乙烯－四氟乙烯共聚物）。地膜目前主要以LLDPE為主，為增加透明度和降低負荷，也有少量共混一點LDPE的。
根據(jù)農(nóng)膜的功能，選用正確的樹脂，對農(nóng)膜的耐老化、保溫性、透光率、流滴性等技術(shù)指標起著重要的作用。
對原料的基本要求
1、良好的光學性能，即較高的透光率、較低的霧度；
2、良好的光澤度；
3、良好的耐老化性能；
4、良好的物理機械性能；
5、良好的保溫性能，即較高的紅外線阻透率；
6、與功能助劑有良好的相溶性；
7、良好的成型加工性能；
8、最優(yōu)的性價比。
根據(jù)使用條件選擇覆蓋材料
實際上一種原料很難兼顧到以上全部性能，在應用中需根據(jù)使用條件加以取舍。例如：普通、節(jié)能型溫室多采用PVC、EVA做覆蓋材料，大中冷棚采用低VA含量EVA、PE做覆蓋材料；而小拱棚基本全部使用PE做覆蓋材料。
（一）、樹脂與耐老化性的關(guān)系
農(nóng)用塑料在使用過程中，受到陽光照射、高低溫變化、降水作用和農(nóng)藥噴施、二氧化硫等因素的影響，會逐漸老化，其中最重要的是陽光中紫外線的輻射。因此選擇耐紫外線老化的樹脂是制備長壽命薄膜的必需。
1、基礎(chǔ)樹脂種類
不同的基材其耐老化性是不同的。導致高聚物降解的敏感波長和高聚物典型化學鍵鍵能見下表：
表1 常見農(nóng)用樹脂光降解敏感波長聚合物種類光降解最敏感波長（nm） PE 300 EVA 280 PVC 310
表2波長能量和聚合物典型化學鍵鍵能波長（nm） 光線能量（kJ/E） 化學鍵類型 化學鍵能（kJ/mol） 290 419 C-H 380-420 300 398 C-C 340-350 320 375 C-O 320-380 350 339 C-Cl 300-400
可以看出紫外線的能量明顯高于高聚物的典型化學鍵能，相比較而言，EVA中的C-O、PVC中的C-Cl更易斷裂，導致高聚物降解。
2、基礎(chǔ)樹脂的分子結(jié)構(gòu)
一般情況下，MFR（熔體流動速率）是選擇樹脂的首要指標，MFR低的樹脂相對老化性能要好。另外，分子量、分子量分布、支化度、合成過程中殘留雜質(zhì)的影響也不容忽視。
分子量高、分子量分布窄耐老化性好在行業(yè)中已達成共識。而支鏈數(shù)多表明高聚物本身的叔碳原子增多，這些弱鍵易受攻擊而導致降解。這就是一些MFR較小而其老化性能卻較差的原因。
（二）、光學性能與樹脂的關(guān)系
農(nóng)膜基礎(chǔ)樹脂的光學性能主要受結(jié)晶度和結(jié)晶尺寸的影響。結(jié)晶度越低，結(jié)晶尺寸越小，則透光率越高、霧度越小。農(nóng)膜常用聚合物的光學性能由優(yōu)到劣的排列為PVC＞EVA＝mLLDPE＞LDPE＞LLDPE。其中PVC為無規(guī)非晶相結(jié)構(gòu)，光學性能極優(yōu)。如表3實測數(shù)據(jù)所示：表3薄膜品種與透光率和霧度薄膜品種 厚度（mm） 透光率（％） 霧度（％） PVC三防膜 0.12 92 2 EVA三防膜 0.08 90 9 PE三防膜 0.08 89 17
(三)保溫性與樹脂的關(guān)系
1、基材的紅外線阻透率
紅外線阻透率是衡量薄膜保溫性能的主要指標。因為棚內(nèi)熱量主要是土壤熱量以紅外線的方式向外輻射的。各種基材的紅外線阻透率如表4：
表4薄膜品種與紅外線阻透率品種 PVC / % EVA（VA14%） / % EVA（VA5%） / % PE / % 7-14um遠紅外線阻透率 80 72 55 25
2、不同材質(zhì)的導熱性
農(nóng)膜作為保溫材料，要求其導熱系數(shù)越低越好，PVC等基材的導熱系數(shù)由低向高排列依次PVC＜EVA＜PE。
綜上，以PVC為材質(zhì)的農(nóng)膜保溫性最優(yōu)，其次是EVA、PE。
（四）樹脂與助劑的相容性
通常情況下，分子極性大、結(jié)晶度低的樹脂與助劑相容性好于分子極性弱、結(jié)晶度高的樹脂。在實際應用中也證明了這一點。以內(nèi)添加型雙防膜為例：PVC雙防膜的流滴期可以做到6個月；EVA雙防膜流滴期在4-5個月；PE雙防膜的流滴期只在3-4個月范圍內(nèi)。
三、目前市場上流通原料的使用情況
（一）PE
PE具體一般分為LDPE、LLDPE、HDPE。在農(nóng)用薄膜上廣泛應用的是LDPE、LLDPE。在實際應用中是按具體使用方式不同比例共混。
1、LDPE
LDPE與LLDPE相比，成型加工性良好，制品柔軟、透明度、耐低溫性良好。
（1）棚膜生產(chǎn)用LDPE 樹脂
實踐表明，PE長壽棚膜生產(chǎn)，應優(yōu)先選用MFR=0.3～0.4g/10min的農(nóng)膜專用料或重包裝級料。國產(chǎn)牌號應用比較成熟的有燕山石化的LD163、LD165、2F0.4A，齊魯石化的2100TN00等，進口的有美國�？松璍D165、荷蘭2100TN00、卡塔爾FB3003等。PE多功能棚膜宜選用MFR=0.3～0.8g/10min的農(nóng)膜級用料，在行業(yè)中應用比較成熟的有北京燕化LD150、齊魯石化2101、美國�？松璍D150。在小拱棚的生產(chǎn)中，大慶18D（MFR=1.5g/10min）、北京燕化LD100（MFR=2.0g/10min）、上海石化N150（MFR=1.5g/10min）應用比較廣泛。
（2）地膜生產(chǎn)用LDPE
在地膜生產(chǎn)中已采用LLDPE為主要原料，為降低加工負荷和改善透明度，有的企業(yè)加入少量LDPE，可采用MFR=1.5～2.0g/10min的樹脂。北京燕化LD100應用效果較好。
2、LLDPE
LLDPE具有線性主鏈，與LDPE相比，分子量分布較窄，支鏈短。由此決定LLDPE的機械性能、耐老化性能好于LDPE，這一特點在薄型膜上表現(xiàn)特別突出，但其加工性能、光學性能差于LDPE。
（1）棚膜 用LLDPE
生產(chǎn)寬幅PE功能棚膜，實踐證明應優(yōu)先選用MFR=0.8～1.0g/10min的農(nóng)膜級用料，應用比較成熟的有國產(chǎn)牌號天津石化9085、揚子石化1081等，進口牌號�？松�1001、沙特118N、美國陶氏2045等。生產(chǎn)小拱棚可選用MFR=0.8～2.0g/10min膜級LLDPE，應用比較成熟的有國產(chǎn)7042、0209AA，進口品牌有埃克森1002、沙特218等。
（2）地膜用LLDPE
國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)地膜通常選用MFR=0.8～2.0g/10min的LLDPE生產(chǎn)地膜。國產(chǎn)牌號7042、9020、1082等已成熟應用。但不同廠家的同一牌號在使用過程中也不盡相同，有的使用良好，有的易出現(xiàn)晶點、有吹膜膜泡不穩(wěn)易有掉刀現(xiàn)象。進口牌號有加拿大0218D、�？松�1002、沙特218W等應用較好。
3、mLLDPE
國際上近年來新開發(fā)的茂金屬線性低密度聚乙烯以其優(yōu)異的光學性能和突出的力學性能已成為生產(chǎn)薄型、高強度、高光效棚膜的首選基礎(chǔ)原料之一。應用比較成熟的有�？松腅CD342/341、日本三井公司的SP1520等。
（二）EVA
一般的EVA農(nóng)膜應用在日光溫室。在生產(chǎn)中多采用多層復合共擠出吹膜技術(shù)。以三層復合為例，在內(nèi)層（扣棚）使用VA含量5～9％，MFR=0.3～1.0g/10min；中層使用VA含量9～14％，MFR=0.3～1.0 g/10min；外層（扣棚）選用LDPE＋LLDPE（或mLLDPE）共混作為骨架層支撐。應用比較成熟的有北京有機化5/0.3、9/0.7、14/0.7、韓國EF443、EF321、臺塑7140、7130等。
（三）PVC
PVC是無定型極性聚合物。具有優(yōu)異的保溫性能、光學性能，且能和流滴劑和防霧劑良好的相溶，因此在北方節(jié)能型日光溫室得到了廣泛應用，尤其是在種植黃瓜等喜高溫作物上較EVA、PE有明顯的優(yōu)勢。另外，國內(nèi)在十五期間，由于國際上石油價格和國內(nèi)PVC需求上漲，我國PVC產(chǎn)能到2005年生產(chǎn)能力已達到930萬噸，而實際產(chǎn)量為630噸，因此國內(nèi)呈現(xiàn)出供過于求的局面，價格遠遠低于PE樹脂的價格。
目前，國內(nèi)選用壓延法生產(chǎn)軟質(zhì)PVC農(nóng)膜。通常選用SG2、SG3型懸浮法通用型PVC樹脂，再添加適量的增塑劑、穩(wěn)定劑、耐老化劑、流滴劑等制得PVC壓延功能農(nóng)膜。PVC農(nóng)膜與PE、EVA不同，是多組分材料，其加工性能、制品性能不僅與PVC樹脂的分子結(jié)構(gòu)、顆粒形態(tài)、粒度有關(guān)，而且與添加劑體系組分、性質(zhì)及添加量有關(guān)。
國內(nèi)PVC樹脂有石油裂解和電石法（乙炔法）兩種原料來源，目前兩種方式各占50％。電石法PVC樹脂價格低，但其較石油法生產(chǎn)的PVC“魚眼”、雜質(zhì)（黑黃點）多，分子量分布寬，加工性能差。應用比較好的有齊魯石化、上海氯堿的相應牌號。
四、建議和展望
1、mLLDPE等新型高性能樹脂盡快國產(chǎn)化
mLLDPE是由美國�？松臼紫乳_發(fā)并成功在農(nóng)膜行業(yè)應用的高性能樹脂。由于它的使用可使薄膜減薄，由此使石油產(chǎn)業(yè)鏈上農(nóng)用塑料減量，使其的開發(fā)不僅具有使用價值而且還具有經(jīng)濟效益。但由于其價格的因素限制了它的使用。希望中國的石化企業(yè)能盡快將其國產(chǎn)化，給中國和中國的農(nóng)民帶來真正的實惠。
2、農(nóng)用EVA樹脂品種多樣化
05年以前國內(nèi)生產(chǎn)EVA樹脂的廠家只有北京有機化，2005年揚巴公司投產(chǎn)，并試產(chǎn)V4110F在農(nóng)膜上應用，這在一定程度上緩解了中國農(nóng)膜企業(yè)對進口EVA的依賴，但同時應該看到，國產(chǎn)EVA適用農(nóng)膜的品種單一，而且在加工性能、光學性能與韓國等國家的農(nóng)膜專用料有一定的差距。
3、 希望國內(nèi)石化企業(yè)加強售后服務與農(nóng)膜企業(yè)強強聯(lián)合
石化企業(yè)是農(nóng)膜產(chǎn)業(yè)鏈的上游，石化企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量對農(nóng)膜的質(zhì)量影響舉足輕重。而我國個別石化企業(yè)由于行業(yè)優(yōu)勢，對農(nóng)膜下游企業(yè)的質(zhì)量反饋不夠重視，這是不利于石化企業(yè)自身發(fā)展的。希望我們的石化企業(yè)能夠加強售后服務，創(chuàng)造更大的成功。
實踐表明，農(nóng)膜企業(yè)要生存和發(fā)展，必須走企業(yè)間重組與強強聯(lián)合之路，一定要實行規(guī)范化的現(xiàn)代企業(yè)管理制度，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，并鼓勵和促進企業(yè)跨行業(yè)、跨地區(qū)的資產(chǎn)重組、聯(lián)合并購，合理配置資源，培育大型企業(yè)集團，改變我國農(nóng)膜企業(yè)小、散、多的現(xiàn)狀，提高企業(yè)的綜合競爭能力，提高企業(yè)的國際核心競爭力，通過農(nóng)膜品質(zhì)的提高，將農(nóng)膜行業(yè)做大、做強，變農(nóng)膜產(chǎn)量大國為農(nóng)膜質(zhì)量強國，使中國農(nóng)膜能夠立足于世界。這也正是我國農(nóng)膜行業(yè)的出路和未來的發(fā)展方向。
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