CN105385014A - 一种转光农膜及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农用光－光转换功能材料领域，公开了一种用氮化物红色荧光粉作为转光剂的转光农膜及其制备方法与应用。该转光农膜主要包括转光剂母粒和薄膜基体，其中转光剂母粒由以下质量分数的组分组成：氮化物红色转光剂10～50％；助剂1～10％；余量为母粒基体。本发明的氮化物转光剂与植物光合作用所需的光谱匹配良好，同时通过三价稀土离子共掺和阳离子替换，获得了优异红色长余辉发光性能，能够在夜间或无阳光的条件下较长时间持续提供植物光合作用所需的红橙光，延长植物光合作用。将该氮化物转光剂制成母粒再用于制造农膜，可以对转光剂进行预分散，提高氮化物转光剂在薄膜基体中的分散性，当应用于农业领域，能达到增产增质的效果。

Description

一种转光农膜及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于农用光－光转换功能材料领域，特别涉及一种转光农膜及其制备方法与应用。
背景技术
农用稀土发光-转光材料也称为农用转光剂。农用转光剂经加工为转光农膜并用于农作物种植时，可将太阳光中对植物生长无用或有害的部分转换为植物生长需要吸收的光；此外，具有明显余辉效果的转光剂，在自然条件下供光不足时仍可使大棚内植物光合作用高效地进行。因此，农用转光剂及转光农膜作为一种有效提高温室作物产量的高科技农业补光材料，在传统农业耕作模式已不能满足现代社会需求的背景下，越来越成为目前光电技术在农业领域应用的新趋势。
不同成分的光对植物的生长作用不同。波长400～480nm的蓝紫光可被叶绿素、类胡萝卜素强烈吸收，促进植物的茎叶生长；波长600～700nm的红橙光被叶绿素吸收，可促进植物的果实生长；波长500～600nm的黄绿光对光合作用几乎无贡献；而波长315～400nm的近紫外线除360nm附近的光对促进植物果实着色有益外，其余的均会使植物变矮，叶片变厚；波长290～315nm的紫外线对大多数植物都有害，会促使农膜老化衰败。理想的转光膜可将对植物生长有害的及无法吸收的光转换为光合作用中叶绿素可以吸收利用的蓝紫光和红橙光，从而改变透过转光农膜的光的光质，促进植物对氮、磷、钾、锌等营养元素的吸收，提高植株的叶片面积和展开度，增加植物的株高和叶柄长度，由此增加叶片叶绿素的含量，使叶片中的光合作用产物含量升高，促进作物生长。
目前为止，能用于加工转光农膜且能较好地促进农作物生长的关键材料转光剂，尽管已取得了一些进展，但仍存在很多的问题：(1)含三价铕离子(Eu3+)的有机配体稀土转光剂，可吸收240～420nm紫外光，发射出580～630nm的红橙光，其优点是初始亮度高，对提高作物的全期产量及品质作用显著，但其只吸收紫外光且发射光谱窄，与植物的吸收波长匹配性差，在太阳光下容易光解，而且成本较高；(2)蒽醌类、吡嗪类或吖啶类荧光染料，其优点是不仅吸收紫外光而且吸收黄绿光，但其发射光谱与植物吸收波长匹配性差，成本高，而且荧光寿命短强度衰减快；(3)含铕(Eu2+)的碱土金属硫化物的无机稀土转光剂，其可吸收自然光中的280～400nm紫外光发射出的红橙光，或者同时吸收紫外光和黄绿光，发射蓝紫光、红橙光，而且其具有宽的的发射谱带，发射光谱与植物光合作用所需光谱相对吻合以及转光强度衰减较慢的优点，但其初始亮度不如有机稀土转光剂，且在空气中易潮解，光照下易氧化。
稀土掺杂氮化物荧光粉因其结构稳定性高，激发波长范围宽，发射波长可调，物理性质稳定，发光效率高，无毒等优良的性能，受到了科学界和LED产业界的极大关注。而现有专利和相关文献未见有将此类氮化物红色荧光粉作为农膜用转光剂。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种转光农膜。该转光农膜采用氮化物红色荧光粉作为转光剂，可将太阳光中的紫光(200～400nm)和占太阳光谱能量较大比例的黄绿光(400～550nm)等转换为能促进农作物生长的红橙光(550～800nm)。
本发明的另一目的在于提供上述转光农膜的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述转光农膜在农业领域的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种转光农膜，主要包括转光剂母粒和薄膜基体，其中转光剂母粒由以下质量分数的组分组成：
氮化物红色转光剂10～50％
助剂1～10％
母粒基体余量。
所述的氮化物红色转光剂的结构式可为M2-xSi5N8:xRE或M1-yAlSiN3:yRE中的一种或多种，其中：0<x<2，0<y<0.5；M可为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn和Cd中的至少一种；RE可为Eu，或Eu与Tm、Nd、Er、Ho、Dy五种稀土金属中的至少一种。
优选的，所述的M为碱土金属Ca、Sr或Ba中的至少一种；所述的RE为Eu，或Eu与Tm、Nd、Dy三种稀土金属元素中的至少一种。
更优选的，所述的M为碱土金属Ca、Sr或Ba中的两种或两种以上。
所述的氮化物红色转光剂可由以下方法制备得到：按化学式从碱土金属单质粉末、铝粉、硅粉和稀土金属粉末中称量相应的原料单质，研磨以混合均匀，在惰性气氛下800～1000℃熔融1～2h，得到前驱体；经球磨1～2h后，将前驱体在N2气氛下1400～1600℃焙烧3～6h，得所需的氮化物红色转光剂。
当合成M2-xSi5N8:xRE时，所用的碱土金属粉末、硅粉和稀土金属粉末的摩尔比为(2-x):5:x，其中0<x<2；当合成M1-yAlSiN3:yRE时，所用的碱土金属粉末、铝粉、硅粉和稀土金属粉末的摩尔比为(1-y):1:1:y，其中0<y<0.5。
优选地，当合成M2-xSi5N8:xRE时，所用的碱土金属粉末、硅粉和稀土金属粉末的摩尔比为1.96:5:0.04；当合成M1-yAlSiN3:yRE时，所用的碱土金属粉末、铝粉、硅粉和稀土金属粉末的摩尔比为0.96:1:1:0.04。
为了更好的实现本发明，对焙烧后的产物进行冷却、研磨、酸洗、水洗、干燥等过程，可得纯化后的氮化物红色转光剂。
所述的冷却优选指冷却至室温。
所述的酸可为硝酸、盐酸和硫酸中的一种，优选为体积分数为10％的硝酸。
所述的母粒基体可为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯树脂和聚氯乙烯中的至少一种。
所述的助剂可为聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸季戊四醇酯、聚乙二醇、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的至少一种。
所述的薄膜基体可为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯树脂和聚氯乙烯中的至少一种，薄膜基体和母粒基体可以相同也可以不同。
优选的，上述的薄膜基体为低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的至少一种。
所述的转光农膜中，氮化物红色转光剂质量可为转光农膜质量的0.01～20％。
优选的，所述的转光农膜中，氮化物红色转光剂质量为转光农膜质量的0.5～2％。
所述的薄膜基体的用量为转光农膜质量的50～97％。
优选的，所述的薄膜基体的用量为转光农膜质量的90～97％。
一种所述的转光农膜的制备方法，主要包括以下步骤：
(1)将氮化物红色转光剂、母粒基体以及助剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，得转光剂母粒；
(2)将薄膜基体和步骤(1)中得到的转光剂母粒混合均匀，加工成膜，得转光农膜。
步骤(1)中所述的挤出造粒优选在130～180℃的操作温度下经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒。
步骤(2)中所述的加工成膜可采用包括压延法和挤出法等进行。
所述的转光农膜能有效吸收太阳光中对植物生长有害的紫外光部分，转化为能促进植物光合作用的红橙光部分，应用于农业领域，能达到增产增质的效果，具有很高的经济价值。
本发明的机理为：
代表性的氮化物红色荧光粉如M2Si5N8:Eu、MAlSiN3:Eu具有较宽的激发带，激发光谱覆盖200～550nm；发射光谱可覆盖550～700nm，较适合植物光合作用所需的光谱；同时通过三价稀土离子共掺和阳离子替换，还可获得优异红色长余辉发光性能，能够在夜间或无阳光的条件下较长时间持续提供植物光合作用所需的红橙光。本发明通过将该氮化物红色转光剂先制成母粒，再用于制造农膜，可以对氮化物红色转光剂进行预分散，提高氮化物红色转光剂在薄膜基体中的分散性，减少现场操作时粉尘污染。将氮化物红色转光剂掺入农膜中，使得薄膜具有转光效果，且与植物光合作用光谱匹配良好。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明以合金法制备的氮化物红色转光剂样品颗粒尺寸均一，分散性较好，具有宽的激发(200～550nm)和发射谱带(550～700nm)，可有效吸收对植物有害的紫外线和部分黄绿光，提供植物生长所需的红橙光，与植物光合作用光谱匹配性较好。同时，氮化物红色转光剂还具有初始发光亮度高，物理化学性质稳定、转光强度衰减慢和光照下不易氧化等优点。
(2)通过三价稀土离子共掺和阳离子部分取代，合成的氮化物红色转光剂还获得了优异红色长余辉发光性能，能够在夜间或光照不足的条件下较长时间地持续提供植物光合作用所需的红橙光，延长植物光合作用时间。
(3)由于氮化物红色转光剂优异的发光特性且无毒，可直接用于制备转光剂母粒和转光农膜，减少了对转光剂再处理的步骤。将氮化物红色转光剂先制成母粒再用于制造农膜，可以对转光剂进行预分散，提高氮化物红光转光剂在薄膜基体中的分散性，减少现场操作时粉尘污染。将氮化物红色转光剂掺入农膜中，使得薄膜具有转光效果，且与植物光合作用光谱匹配良好；在使用转光农膜同时施加二氧化碳的种植方法，对植物增产增质起到更好的作用，无病害、无虫害、无化学农药、品质好、提高产量等，效果明显，具有非常高的经济价值，有大规模的推广前景。
附图说明
图1为实施例1、2、3、4和7所制备的氮化物红色转光剂的激发和发射光谱图。
图2为实施例12～14、16和19所制备的转光农膜对太阳光的转光光谱。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明所用试剂均可从市场购得。
实施例1：氮化物红色转光剂Ca1.96Si5N8:0.04Eu的制备
按照化学计量比，准确称取1.96mol钙粉、5mol硅粉、0.04mol铕粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例2：氮化物红色转光剂Sr1.96Si5N8:0.04Eu的制备
按照化学计量比，准确称取1.96mol锶粉、5mol硅粉、0.04mol铕粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例3：氮化物红色转光剂Ba1.96Si5N8:0.04Eu的制备
按照化学计量比，准确称取1.96mol钡粉、5mol硅粉、0.04mol铕粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例4：氮化物红色转光剂CaSr0.96Si5N8:0.04Eu的制备
按照化学计量比，准确称取1mol钙粉、0.96mol锶粉、5mol硅粉、0.04mol铕粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例5：氮化物红色转光剂Sr0.96BaSi5N8:0.04Eu的制备
按照化学计量比，准确称取0.96mol锶粉、1mol钡粉、5mol硅粉、0.04mol铕粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例6：氮化物红色转光剂SrSi5N8:1Eu的制备
按照化学计量比，准确称取1mol锶粉、5mol硅粉、1mol铕粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例7：氮化物红色转光剂Ca0.96AlSiN3:0.04Eu的制备
按照化学计量比，准确称取0.96mol钙粉、1mol铝粉、1mol硅粉、0.04mol铕粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1550℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例8：氮化物红色转光剂Ca0.5Sr0.46AlSiN3:0.04Eu的制备
按照化学计量比，准确称取0.5mol钙粉、0.46mol锶粉、1mol铝粉、1mol硅粉、0.04mol铕粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1550℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例9：氮化物红色转光剂Ca1.96Si5N8:0.02Eu,0.02Tm的制备
按照化学计量比，准确称取1.96mol钙粉、5mol硅粉、0.02mol铕粉、0.02mol铥粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例10：氮化物红色转光剂Ca1.96Si5N8:0.01Eu,0.02Tm,0.01Dy的制备
按照化学计量比，准确称取1.96mol钙粉、5mol硅粉、0.01mol铕粉、0.02mol铥粉、0.01mol镝粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例11：氮化物红色转光剂CaSr0.96Si5N8:0.02Eu,0.02Tm的制备
按照化学计量比，准确称取1mol钙粉、0.96mol锶粉、5mol硅粉、0.02mol铕粉、0.02mol铥粉，并在玛瑙研钵中研磨20min；使原料混合均匀后，装入氮化硼坩埚并置于高温炉中熔融；熔融阶段，惰性气氛为氩气气氛，气流流速为100mL/min，高温炉以50℃/min的升温速度升至900℃，保温1.5h。高温炉自然冷却室温后，所得前驱体经湿法球磨机球磨1h，将粉末样品转移至管式炉中焙烧；焙烧阶段，保护气氛为氮气气氛，气流流速为80mL/min，管式炉以5℃/min的升温速度升至1450℃，保温4h，之后以5℃的降温速度降温至550℃，随炉冷却至室温。将焙烧后的产物研磨细后，用体积百分比为10％的硝酸酸洗、去离子水洗，反复2～4次，干燥后得到目标氮化物红色转光剂。
实施例12：转光农膜的制备
取本发明实施例1的氮化物红色转光剂150kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)50kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)100kg，乙烯基双硬脂酰胺(EBS，东莞鼎海塑胶化工有限公司)5kg，依序投加到高速混合机，用高速混合机搅拌均匀后，在130～180℃的操作温度、经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒，制备成母粒。
取本实施例所制备的母粒30kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)305kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)405kg，混合均匀后用吹膜机吹膜，得所需的转光农膜，所得薄膜厚度为90微米。其中吹膜机熔融温度为180℃，模头温度为160℃。
实施例13：转光农膜的制备
取本发明实施例2所制备的氮化物红色转光剂70kg，高密度聚乙烯(HHM5502，中国石油化工股份有限公司茂名分公司)100kg，硬脂酸季戊四醇酯(PTES，广州市创锦鑫化工科技有限公司)8kg，依序投加到高速混合机，用高速混合机搅拌均匀后，在130～180℃的操作温度、经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒，制备成母粒。
取本实施例所制备的转光母粒30kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)260kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)500kg，混合均匀后用吹膜机吹膜，得所需的转光农膜，所得薄膜厚度为90微米。其中吹膜机熔融温度为180℃，模头温度为160℃。
实施例14：转光农膜的制备
取本发明实施例3所制备的氮化物红色转光剂100kg，聚丙烯(EPC30R-H，中国石油化工股份有限公司茂名分公司)220kg，聚乙二醇(PEG400，广州市畅宏化工有限公司)13kg，依序投加到高速混合机，用高速混合机搅拌均匀后，在130～180℃的操作温度、经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒，制备成母粒。
取本实施例所制备的转光母粒30kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)400kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)460kg，混合均匀后用吹膜机吹膜，即得所需的转光农膜，所得薄膜厚度为90微米。其中吹膜机熔融温度为180℃，模头温度为160℃。
实施例15：转光农膜的制备
取本发明实施例4所用的氮化物红色转光剂100kg，聚氯乙烯(SG-5，新疆天业(集团)有限公司)400kg，钛酸酯偶联剂(ZJ-130，广州市中杰化工科技有限公司)5.5kg，依序投加到高速混合机，用高速混合机搅拌均匀后，在130～180℃的操作温度、经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒，制备成母粒。
取本实施例所制备的转光母粒60kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)270kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)300kg，混合均匀后用吹膜机吹膜，即得所需的转光农膜，所得薄膜厚度为90微米。其中吹膜机熔融温度为180℃，模头温度为160℃。
实施例16：转光农膜的制备
取本发明实施例7的氮化物红色转光剂20kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)50kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)110kg，硬脂酸锌(DZ-101，广州东政化工有限公司)20kg，依序投加到高速混合机，用高速混合机搅拌均匀后，在130～180℃的操作温度、经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒，制备成母粒。
取本实施例所制备的转光母粒30kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)270kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)300kg，混合均匀后用吹膜机吹膜，即得所需的转光农膜，所得薄膜厚度为90微米。其中吹膜机熔融温度为180℃，模头温度为160℃。
实施例17：转光农膜的制备
取本发明实施例9的氮化物红色转光剂100kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)50kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)100kg，铝酸酯偶联剂(SG-AL821，广州市区祺化工有限公司)10kg，依序投加到高速混合机，用高速混合机搅拌均匀后，在130～180℃的操作温度、经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒，制备成母粒。
取本实施例所制备的转光母粒10kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)90kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)100kg，混合均匀后用吹膜机吹膜，即得所需的转光农膜，所得薄膜厚度为90微米。其中吹膜机熔融温度为180℃，模头温度为160℃。
实施例18：转光农膜的制备
取本发明实施例11的氮化物红色转光剂100kg，乙烯-醋酸乙烯酯树脂(2604A，加拿大AT)150kg，铝酸酯偶联剂(SG-AL821，广州市区祺化工有限公司)10kg，依序投加到高速混合机，用高速混合机搅拌均匀后，在130～180℃的操作温度、经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒，制备成母粒。
取本实施例所制备的转光母粒30kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)305kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)405kg，混合均匀后用吹膜机吹膜，即得所需的转光农膜，所得薄膜厚度为90微米。其中吹膜机熔融温度为180℃，模头温度为160℃。
实施例19：转光农膜的制备
取本发明实施例5的氮化物红色转光剂0kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)50kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)100kg，聚乙烯蜡(DT-200N，广州市铎峰化工有限公司)5kg，依序投加到高速混合机。用高速混合机搅拌均匀后，在130～180℃的操作温度、经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒，制备成母粒。
取本实施例所制备的转光母粒30kg，低密度聚乙烯(LDPEQ210，中国石化上海石油化工股份有限公司)200kg，线性低密度聚乙烯(LLDPEYLF-1802，中国石化扬子石油化工有限公司)600kg，混合均匀后用吹膜机吹膜，即得所需的转光农膜，所得薄膜厚度为90微米。其中吹膜机熔融温度为180℃，模头温度为160℃。
图1为实施例1、2、3、4和7中所制备的氮化物转光剂的激发和发射光谱图，其中激发波长均为450nm，发射波长分别为603nm、623nm、580nm、647nm和690nm，具有较宽的激发(200～50nm)和发射谱带(550～800nm)，与植物光合作用光谱匹配性较好。
图2为实施例12～14、16和19所制备的转光农膜对太阳光的转光光谱。由光谱图可知，实施例12～14、16和19所制备的转光农膜的吸收波长范围为200～450nm，转光波长范围为550～800nm，均能有效地将太阳光中的紫光(200～400nm)和黄绿光(400～550nm)部分转化为宽波段光谱，主要为红橙光(550～800nm)，与植物光合作用所需光谱匹配性较好，可极大地促进植物光合作用；此外，氮化物红色转光剂掺入到薄膜基体，能在一定程度上提高透过薄膜的光照强度，提高了植物吸收的光照强度。
表1为实施例13、17、18和19制得的转光农膜的实用效果数据：自2014年7月开始到2014年9月止，进行了覆盖种植两茬蔬菜的试点试验，采用的对比薄膜分别为本发明实施例13、17和18制得的转光农膜和实施例19制得的对比空白膜。实验结果如表1所示。
表1转光农膜的实用效果数据
从表1中可以看出，转光农膜的使用能有效促进蔬菜早熟并达到增产效果，且当所用的转光农膜中的转光剂是经三价稀土离子共掺或阳离子替换的，能提高余辉效果，使得蔬菜早熟和增产效果更好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转光农膜，其特征在于：包括转光剂母粒和薄膜基体，其中，转光剂母粒由以下质量分数的组分组成：
氮化物红色转光剂10～50％
助剂1～10％
母粒基体余量。
2.根据权利要求1所述的转光农膜，其特征在于：
所述的转光农膜中，氮化物红色转光剂的质量为转光农膜质量的0.01～20％；薄膜基体的用量为转光农膜质量的50～97％。
3.根据权利要求1所述的转光农膜，其特征在于：
所述的转光农膜中，氮化物红色转光剂的质量为转光农膜质量的0.5～2％；薄膜基体的用量为转光农膜质量的90～97％。
4.根据权利要求1所述的转光农膜，其特征在于：
所述的氮化物红色转光剂的结构式为M2-xSi5N8:xRE或M1-yAlSiN3:yRE中的一种或多种，其中：0<x<2，0<y<0.5；M为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn和Cd中的至少一种；RE为Eu，或Eu与Tm、Nd、Er、Ho、Dy五种稀土金属中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的转光农膜，其特征在于：所述的M为碱土金属Ca、Sr或Ba中的至少一种；所述的RE为Eu，或Eu与Tm、Nd、Dy三种稀土金属元素中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的转光农膜，其特征在于：
所述的氮化物红色转光剂由以下方法制备得到：根据化学式从碱土金属单质粉末、铝粉、硅粉和稀土金属粉末中称量相应的原料单质，研磨以混合均匀，在惰性气氛下800～1000℃下熔融1～2h，得前驱体；经球磨1～2h后，将所得前驱体在N2气氛下1400～1600℃焙烧3～6h，得所需的氮化物红色转光剂；
当合成M2-xSi5N8:xRE时，所用的碱土金属粉末、硅粉和稀土金属粉末的摩尔比为(2-x):5:x，其中0<x<2；
当合成M1-yAlSiN3:yRE时，所用的碱土金属粉末、铝粉、硅粉和稀土金属粉末的摩尔比为(1-y):1:1:y，其中0<y<0.5。
7.根据权利要求1所述的转光农膜，其特征在于：
所述的母粒基体为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯树脂和聚氯乙烯中的至少一种；
所述的助剂为聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸季戊四醇酯、聚乙二醇、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的至少一种；
所述的薄膜基体为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯树脂和聚氯乙烯中的至少一种。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的转光农膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将氮化物红色转光剂、母粒基体以及助剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出造粒，得转光剂母粒；
(2)将薄膜基体、步骤(1)中所得的转光剂母粒混合均匀，加工成膜，得转光农膜。
9.根据权利要求8所述的转光农膜的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的挤出造粒指在130～180℃的操作温度下经转速为100～400r/min的双螺杆挤出机挤出，风冷造粒；
步骤(2)中所述的加工成膜指采用压延法或挤出法进行。
10.权利要求1～7任一项所述的转光农膜在农业领域的应用。
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