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我国农用塑料应用技术

来源:塑胶五金网发布时间:2014-10-27 08:56:00点击率:

  我国农用塑料生产与应用技术的发展在世界塑料和农用塑料史上均具有举足轻重的作用。据中国塑料加工工业协会和全国农业技术服务中心统计,2002年,我国的农膜产量仍保持在110万吨,其中棚膜为65-70万吨,地膜为45万吨。覆盖面积园艺设施为2600万亩。地膜覆盖面积为2.19亿亩。据2000年世界农用塑料协会第十五届大会资料显示,1999年我国的棚、地膜年销量和覆盖面积大致相当于世界其它国家总和的1.6倍(表1-表3)

  表1.塑料在世界农业上的应用情况(1999年薄膜总量1848万吨)

  种 类 1985年(吨) 1991年(吨) 1999年(吨)

  小棚 88000 122000 168000

  地膜 270000 370000 168000

  漂浮覆盖 22500 27000 40000

  温室大棚 180000 350000 450000

  词料库应用 140000 265000 540000

  (Pine)塑料绳 100000 140000 204000

  无土栽培 5000 10000 20000

  微灌 260000 325000 625000

  其它 80000 130000 150000

  总计 1145500 1759000 2847000

  表2.世界温室大棚面积在1000公顷以上的国家(1999年共760500ha)

  国 家 面积(公顷) 国家 面积(公顷)

  阿尔及利亚 5005 美国 9250

  突尼斯 1307 加拿大 1000

  埃及 1350 中国 460000

  摩洛哥 10000 韩国 2200

  阿富汗 2500 日本 60000

  土耳其 14000 哥伦比亚 4500

  约旦 2000 厄瓜多尔 2700

  沙特阿拉伯 1550 西班牙 51000

  黎巴嫩 1250 英国 2500

  俄罗斯 3250 意大利 61000

  捷克 4300 法国 92000

  匈牙利 6500 希腊 3000

  波兰 2000 葡萄牙 2700

  克罗地亚 1200 荷兰 10000

  表3.世界小棚面积(1999年共885000ha)

  国 家 面积(公顷) 国家 面积(公顷)

  阿尔及利亚 800 美国 15000

  突尼斯 11000 墨西哥 4200

  埃及 50000 中国 568000

  以色列 15000 日本 56500

  土耳其 1500 法国 16000

  俄罗斯 3250 西班牙 17500

  捷克 4300 英国 1400

  匈牙利 2500 意大利 24000

  波兰 800 希腊 4500

  保加利亚 1200 葡萄牙 450

  下面简述我国农用塑料的发展概况。

  一、农用塑料制品的分类

  农用塑料按应用领域划分主要有农用覆盖材料;农用输水管道及微喷滴灌器材;农用塑料包装材料及种植、养殖、贮藏用各种资材。

  1. 农用覆盖材料:

  (1)棚膜:

  我国棚膜仍有70%左右是单一树脂生产的普通棚膜,这是对树脂资源的极大浪费。二十世纪八十年代后开始向功能性农膜迈进。有以下数种:

  a.以防老化为基础的功能性薄膜:

  耐老化膜、长寿膜、流滴长寿膜、流滴保温长寿膜、PE多功能农膜、三层共挤复合功能膜、PE与EVA三层复合功能膜、EVA与EVA三层复合功能膜、PVC无滴长寿膜、PVC无滴长寿防尘膜等。

  b.光质调节农膜:

  兰色、紫色及黑/白双色棚膜;银/黑双色棚膜;PE转光膜;PVC转光膜;PE散光膜;PE反光膜;PE银/黑双面反光膜等。

  c.专用棚膜:

  紫光膜、蓝光膜、日光膜、人参膜、育秧膜、草莓专用膜、番茄专用膜、辣椒专用膜、花卉专用膜、玫瑰专用膜、芦笋专用膜、防病害农膜、温室专用3-5年长寿膜、氨化膜等。

  d.遮阳网:以HDPE为基材,用于夏季降温、防雨覆盖栽培。

  e.防虫网:南方作为防虫害防雨覆盖;北方作为通风窗处防虫网。

  (2)地膜:

  透明地膜、黑色地膜、墨绿色地膜、银灰反光地膜、黑/白双色地膜、绿/银双色地膜、透明除草地膜等。

  (3)棚室外覆盖保温材料:

  3-5层复合材料。其中有1-2层保温材料,1-2层防潮基材,如PE/无纺布/PE;PE/牛津布/PE铝塑布;PE/发泡片材/牛津布/PE镀铝膜。

  2. 农用塑料管材:

  (1)溉用低压输水管--PVC及HDPE管材

  地埋波纹管

  PE小白龙

  涤纶纺织物涂塑软管

  (2)喷灌、微灌用高中压管材:工作压力0.4-1.0MpaPE,PVC加筋管材。

  (3)排水管:常用单壁波纹管。

  (4)供水管:乡镇生活供水-PP管、HDPE管。

  (5)节水灌溉用出水管及配件:

  包括喷头、滴灌用滴头、微喷头、过滤头、注肥加压装置、连接件。大多选用PE树脂注塑等精密加工,喷头用材也可选用均聚甲醛树脂等。

  3. 防渗膜片:

  水渠、水库、堤坝、防渗工程用塑料膜片。

  材质主要有LDPE、LLDPE、EVA、MDPE等单一或共混料,也有部分采用PVC的。

  4. 农用塑料包装材料:

  主要用于农副产品的包装、运输、贮藏。

  粮食储藏:防霉,防虫,保质,保鲜。以多层复合包装,如BOPP/PET/CPE或OPP/CPP,BOPP/BOPE等。

  食品保鲜保香:用PE/PA/PE或PE/EVOH/PE三层、五层共挤复合生产的抽真空包装膜。也可用干法复合生产高阻隔性包装材料,如KBOPP/PA/CPP,PET/AL/CPP,PET/AL/PA/CPP等,用于肉食、海产品包装。

  水果蔬菜保鲜:已形成一定规模的保鲜包装膜有针对香蕉,苹果,葡萄,蒜苗等用途的保鲜包装。主要资材为LDPE,HDPE,EVA,PVC等。

  塑料周转箱,柑桔网套,牛奶桶袋,鲜肉水产品等包装。

  5. 种植养殖配套资材:

  塑料育苗容器:钵体软盘,穴盘,护根钵,花盆等。

  捕捞渔网具,绳索。

  食用菌栽培膜筒。

  泡沫板材保温,防冻。

  青贮饲料膜袋和青贮缠绕膜。

  二、农用塑料应用技术的发展现状

  概括为成绩辉煌,问题不少。

  1. 发展速度:

  如前所述,我国自二十世纪六十年代初自行生产农用塑料薄膜至今,取得了两个世界 ,即产量 和覆盖面积 。除此而外,其它农用资材的发展也令世人惊叹。如遮阳网使用量已达1.6亿m2,覆盖面积8万h m2 ,年需求量6000万m2,约3500吨。

  防虫网在江苏,上海,安徽,浙江已推广300多万 h m2,覆盖面积1500万h m2。

  节水灌溉面积1998年达1530万h m2;

  管道输水灌溉面积520多万 h m2,

  微喷灌(包括滴灌,渗灌,微喷)140多万 h m2。

  据匡算塑料节水器材年需求100万吨左右。

  青饲料膜袋:退耕还林,种树种草工程不仅为改造环境、水土保持打下根基,而且为畜牧养殖业的发展创造了良好条件。近两年来,农业机械部门陆续引进青贮饲料机械与膜袋。民间的种植业也异常活跃,为圈养提供袋装青饲料成为时尚,需大量质优价廉的膜袋。

  土工防渗材料:全国土工合成材料生产能力近80万吨,其中土工膜生产能力40多万吨。2002年实际防渗膜片产量约几万吨。土工合成材料除用于农业灌溉用水的水库、水渠防渗外,还大量用于海水养殖鱼,虾,蟹;浅池防渗生产水生蔬菜等。

  水稻抛秧育苗的钵体软盘用量1999年为40亿张,每年耗用15亿张,约8万吨。花盆作为观赏花木的培育工具每年耗用3亿个左右,约3万吨。

  水产养殖、捕捞渔网具,农副产品保鲜膜,食用菌栽培膜筒,泡沫板材等每年需求量在10-15万吨。

  其它贮藏运输用塑料制品约15万吨。

  2. 存在问题:

  (1)农膜:

  2002年我国耐候功能膜产量约20万吨,占棚膜总产量30%左右。与工业发达国家的技术差距:

  工业发达国家应用的农膜几乎100%为耐候性功能膜,而我国尚不足30%。

  工业发达国家除了PVC,PO外还有用PET,ETFE作为基础树脂生产寿命10-15年的硬质,半硬质膜片。用PC板生产棚壁甚至屋顶。

  耐候性国外先进水平是PVC8年,PE5-7年,我国同类产品大部分是其使用寿命的1/5-1/4。

  流滴性国外内添加型6-8个月,我国与其基本同步。但在淅出性、外观透明性上差异显著。

  保温性国外EVA农膜可达PVC农膜水平,红外阻隔率达80%以上;国内EVA农膜红外阻隔率一般为50-70%。

  消雾性 日本、韩国等以节能型覆盖材料著称的越冬农膜,均在流滴同时考虑消雾性能,做到既消滴又消雾。国内仅有少部分 农膜具备消雾性。

  透光性:对覆盖材料的光学性能要求因地而宜。欧美喜爱散光性农膜,日本、韩国、中国喜爱高透光高透明农膜,与使用条件、气候条件密切相关。

  国外有散光型、反射型、吸收型、改变红光R与远红外光FR比例的光质调节型农膜、光致变色材料

  国内除散光型农膜外,对其它光质改变型农膜的研究刚刚开始

  抗农药型农膜:需求较迫切的是农药使用频率较高的部分地区及鲜切花种植,如玫瑰、菊花等。目前欧洲已大量选用抗农药型农膜,解决卤素类和含硫类农药对农膜耐老化性能的破坏。国外这方面的研究已全面展开,国内尚在探索。

  (2)土工膜:

  国外在耐候性、氧化诱导期、耐环境应力开裂性、抗静水压,与无纺布复合后的利弊性方面进行了大量研究,国内研究得尚不够透彻。

  施工对防滑性要求高的边坡如何使膜片加糙,国内尚未解决好。

  高柔韧性土工膜的生产技术开发:如厚2-4mmEVA土工膜,FPP土工膜尚无成品。

  (3)管材:农村城镇给水系统的改造,微喷滴,渗灌管(带)提高耐候性,减少压力降,防止堵塞,降低成本仍是需完善的主要内容。

  (4)保鲜膜:实用保鲜膜和保鲜技术的研发:目前较热门的是抗菌保鲜和透气保鲜膜的研发。果蔬保鲜材料经20多年开发现已形成各种聚稀烃树脂制作的保鲜膜。保鲜膜的应用规模与需求差距很大,急需下大力量扭转这一局面。

  (5)外覆盖材料低成本代用品的研发:

  外覆盖材料已实用化十多年,但仍处于窗口工程阶段,单价均在15元/m2以上,不利于从事农业种植的农户大批量使用。目前应用较多的是把草苫连接使之半机械化,或草苫内外增加防寒膜。

  三、农用塑料应用技术的发展与展望

  农用塑料应用技术的发展是我国实现农业现代化必不可缺的条件之一。在今后若干年内仍会显示出农用塑料在改善农村种植结构、实现富民工程方面的巨大威力。

  农用塑料应用技术发展的重点和特点是功能化迅速普及,高功效化要求迫切,因地制宜适应发展,积极参与国际竞争。

  1. 农用塑料制品功能化:

  以防老化功能为基础的农用塑料制品在覆盖材料中只占到30%,在土工膜、管材等制品中所占比例还要低些。经过二十多年的市场开发,农民已亲身感受到功能性塑料带给他们增产增收的实惠。从国家整体利益考虑,推行农用塑料制品功能化也是节能降耗的一项主要措施。因此,近几年农用塑料制品向延长使用寿命,提高透光率,保温性,改善流滴性,消除棚中雾气,增大投入产出比的发展趋势将愈发高涨。赋予农用塑料制品更多功能性的呼声和消费趋势与日俱增。

  2. 农用塑料制品高效能化:

  系指其功能、效能的提升,以农用覆盖材料为例。

  (1)耐侯性:

  我国PE、EVA、PVC功能性农膜(厚度0.08-0.12mm)使用寿命为12-18个月。国内个别企业生产厚度0.15-0.2mm,寿命可达36-60个月。

  2002年我国农膜界在日本考察,其PE/EVA/mLLDPE的3-5层农膜使用寿命已达7年。采用的是将受阻胺与PE树脂共聚的方法。由于PE功能膜的寿命已延至7年,PET硬片在农业上的应用受阻,近几年来,PET硬片的发展处于停滞状态。

  (2)流滴性:

  我国内添加型流滴剂PE膜的流滴持效期≥3个月;EVA膜流滴持效期≥5个月;PVC膜流滴持效期≥6个月。

  日本的内添加型流滴剂使用已大大减少。日本国内至少有8家以上用表面涂敷方式解决流滴问题,其中一半实现机械化涂敷。涂敷型(喷涂型)流滴剂的持效期基本与使用寿命同步。

  当然,在流滴性的判定标准上也不尽相同,我国过于苛刻。

  (3)保温性:

  提高聚烯烃农膜保温性国内外均采取加入含有sio2粉末的方法。但国内通常加入含无机sio2填料,如高岭土、硅藻土、滑石粉等。由于粒径较粗(通常在2500目以下),红外线阻隔率虽有一定提高,其弊端透明度下降、雾度上升也显露出来。日本、韩国采用的无机sio2粒子为nm级,为了制作高透明制品,有时还用合成的水滑石作为保温剂。

  此外,国外还从棚型结构上改进。如采用双层棚,增加薄膜厚度;加保温天幕,保温幕、热水袋;进行地膜/小膜/无纺布/保温幕/双层大棚膜的多层覆盖等,增加温室棚的保温功能。

  (4)透明度:

  我国北方冬季欢迎高透光、低雾度的透明覆盖材料。主要通过选择高透明树脂、透明保温剂、采用长径比大的挤出机、配套内冷装置等办法实现。

  国外因地而异。欧洲喜欢散光性高透光农膜,其雾度较高。日本和韩国与中国类似。他们的作法主要是选用高透明树脂。日本国内农膜的外层或内外层已普遍应用MLLDPE,不仅透明度高,而且因MLLDPE的结晶度很低,表面平滑,不易粘附灰尘。我国的MLLDPE刚刚开始尝试。由于国内本身不生产这种树脂,加上设备多层螺杆匹配的限制,MLLDPE的大量应用还有待时日,但其趋势不可阻挡。

  3. 因地制宜发展农用塑料制品:

  农业专家将中国气候分成四大类型。有针对性地应用农用塑料制品弥补气候给农业生产带来的不利因素十分重要。

  例如中国长江以南地区,大部分冬春季节低温寡照,怎样提高光的利用率是很大课题。能够将对作物有害或无用的紫外光、绿光转换成对光合作用有益的兰紫光和红橙光的转光农膜成为新宠。高光能农膜、高光效农膜均属这一类型,无论是利用无机还是有机稀土铕的化合物,都会产生红光明显增强的效果。当然,无机转光剂的作用更明显和持久。

  再如中国西北及周边地带,干旱少雨;冬寒夏署。解决灌溉是 课题。具有良好防渗、防老化的土工膜摆在优先位置。为了节约用水,滴灌、微灌、渗灌发展迅猛;能够充分发挥当地光源充足特点的耐老化流滴消雾EVA薄膜给种植业锦上添花。我国目前还罕见的青饲料贮藏膜袋,将逐渐被认识,就连 的缠绕青贮膜也会被先知先觉的人们所利用起来。

  4. 积极参与农用塑料的世界性竞争:

  中国农用塑料的飞速发展引起了世界合成树脂界、化学助剂界,塑料加工界的极大关注。不仅各跨国公司积极和中国做农用塑料原料生意,助剂生意,而且开始直接进入农膜的生产和销售领域,在农用覆盖材料市场上掀起了一轮又一轮的质量较量,价格较量,宣传广告较量,服务较量。平心静气地说,国内农膜在价格上占优势,在性能上也能基本满足使用要求,但在外观质量、包装、广告宣传、售后服务方面国外比国内企业还是略胜一筹。中国农用塑料界要 终取得国内竞争的胜利并走出 向国外扩张,当前特别值得关注的问题是:

  (1)合成树脂行业,化学助剂行业及农膜加工行业应针对不足制订销售战略,扬长避短,主动出击。例如农膜高透明、分子量高、支链数较少,纯度高,氧化诱导期长,耐侯性好的树脂牌号太少;现行光稳定剂的效能不高,不适用于寿命2年以上的长寿农膜;流滴剂的析出过快,吸尘严重;消雾剂有氟系硅系之分,氟系效能较高,目前国内尚未开发出聚稀烃实用氟系消雾剂;光转换剂的衰减速度较快,效能不高;切断有害紫外线的防病驱虫型农膜尚在开发阶段;以硅溶胶与脂肪酸特殊双甘油酯复配的涂敷型长效流滴消雾剂尚在研发阶段,还未达到国外同类产品水平;针对覆盖作物的特性研制专用薄膜已经迈开了步伐,各种专用膜琳琅满目,但研究的深度不够,有的品种还未显出 性来……。

  (2)吹塑机组的改进与提高:为适应薄型柔韧型农膜的生产,对吹塑薄膜辅机的精度要求相应提高了很多。如人字板、撑叉板减少摩擦阻力是首先要解决的问题;内冷机组对提高农膜劳产率和外观质量的作用已得到公认,怎样使国内数千台吹塑机组内冷化。卷取方式由中心向表面过度进而中心加表面加缝隙的卷绕对提高收卷质量作用明显;吹塑辅机由卷筒状改为风琴折叠式,适用范围更广;吹塑机头的流道和风圈送风,要求向出料出风更均匀、冷却更迅速的方向发展。上述问题大部分由加工企业自行改造,塑机行业仍满足于整机化制造和销售,对机组本身的技术改造和性能提升并未引起足够重视。

  中国农用塑料应用技术已自觉和不自觉地参与世界范围内的竞争,我们面临着多种挑战与考验。我相信通过农用塑料行业与相关专业、相关学科的密切合作,抓住机遇,顺应世界潮流,并有所创新和发展,一定能在世界之林占有我们应得的地位和荣誉。农用塑料应用技术大有可为。

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