本發(fā)明涉及多層轉(zhuǎn)光農(nóng)膜
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜。
背景技術(shù)：
：轉(zhuǎn)光農(nóng)膜是在農(nóng)膜中引入轉(zhuǎn)光劑，以改善透過農(nóng)膜的光質(zhì)，從而增強植物的光合作用，促進(jìn)植物生長發(fā)育和養(yǎng)分吸收。轉(zhuǎn)光膜的基本原理是體系中存在不穩(wěn)定的離子或磷電子，可被紫外光或綠光的光能激發(fā)，處于高能狀態(tài)，能量傳給中心離子后，電子由不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)回到穩(wěn)定的基態(tài)，伴隨一定波長光譜的發(fā)出，發(fā)射光的能量低于激發(fā)光的能量。轉(zhuǎn)光農(nóng)膜作為一種新型覆蓋材料，與其他棚膜相比，能夠?qū)崿F(xiàn)光譜轉(zhuǎn)換，棚內(nèi)增溫/降溫、保溫效果好(納米材料具有紅外阻隔效應(yīng)，它能把白天進(jìn)入棚內(nèi)的光線，在晚上以遠(yuǎn)紅外線形式向外輻射時加以阻隔)、作物生化效應(yīng)強，對不同作物具有早熟、高產(chǎn)、提高營養(yǎng)成分(維生素、固型物、糖份的含量都有顯著增加，且農(nóng)作物根系發(fā)達(dá)，莖葉茂盛)等功能。較使用普通農(nóng)用膜的設(shè)施蔬菜，轉(zhuǎn)光膜可增加溫度3℃～50c.增產(chǎn)20％左右，提前7～10d上市，同時作物的品質(zhì)得到了很好的改善。還可提高農(nóng)作物抗病蟲害的能力，減少農(nóng)藥的使用量。目前市售的轉(zhuǎn)光膜的光譜匹配性不高，發(fā)射光譜的珠峰需要與植物光合作用光譜不相匹配或匹配度低，且因轉(zhuǎn)光劑濃度過高會影響膜的透過率，轉(zhuǎn)光劑濃度一般在0.1％-0.15％，這種濃度的轉(zhuǎn)光膜轉(zhuǎn)光不充分，因此在濃度無法提高的前提下，通過其他手段提高轉(zhuǎn)光效率成為急需解決的問題之一。此外，易老化及轉(zhuǎn)光劑與功能助劑相容性問題也是轉(zhuǎn)光膜改進(jìn)的研究熱點。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提出了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，沿陽光穿透方向依次包括增透膜單元、轉(zhuǎn)光膜單元和光譜選擇膜單元，本發(fā)明可以根據(jù)各種農(nóng)作物進(jìn)行針對性的生產(chǎn)，提高了轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的光譜匹配度和轉(zhuǎn)光效率，同時解決了轉(zhuǎn)光劑和功能助劑的相容性問題，提高了轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的耐候性。本發(fā)明提出的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，沿陽光穿透方向依次包括增透膜單元、轉(zhuǎn)光膜單元和光譜選擇膜單元；其中，增透膜單元由n層采用聚合物a制成的a光學(xué)膜層和m層采用聚合物b制成的b光學(xué)膜層交替疊加而成，n層a光學(xué)膜層的厚度按照疊加方向呈線性梯度逐層遞增，m層b光學(xué)膜層的厚度沿疊加方向呈線性梯度逐層遞增，聚合物a和聚合物b具有不同的折射率；光譜選擇膜單元由n層采用聚合物x制成的x光學(xué)膜層和m層采用聚合物y制成的y光學(xué)膜層交替疊加而成；n層x光學(xué)膜層的厚度按照疊加方向呈線性梯度逐層遞增，m層y光學(xué)膜層的厚度沿疊加方向呈線性梯度逐層遞增，聚合物x和聚合物y具有不同的折射率。優(yōu)選地，增透膜單元中，n層a光學(xué)膜層的厚度按照疊加方向分別定義為d1、d2、…dn，且滿足如下關(guān)系：di＝d0+α(i-1)；其中，di為第i層a光學(xué)膜層的厚度，d0為a光學(xué)膜層的初始厚度，α為n層a光學(xué)膜層厚度的線性梯度斜率，i＝1～n。優(yōu)選地，增透膜單元中，m層b光學(xué)膜層的厚度按照疊加方向分別定義為t1、t2、…tm，且滿足如下關(guān)系：tj＝t0+β(j-1)；其中，tj為第j層b光學(xué)膜層的厚度，t0為b光學(xué)膜層的初始厚度，β為m層b光學(xué)膜層厚度的線性梯度斜率，j＝1～m。在具體實施例中，增透膜單元中，m、n的取值可以為m＝n或m＝n-1或m＝n+1。優(yōu)選地，光譜選擇膜單元中，n層x光學(xué)膜層的厚度按照疊加方向分別定義為k1、k2、…kn，且滿足如下關(guān)系：ka＝k0+γ(a-1)；其中，ka為第a層a光學(xué)膜層的厚度，k0為x光學(xué)膜層的初始厚度，γ為n層x光學(xué)膜層厚度的線性梯度斜率，a＝1～n。優(yōu)選地，光譜選擇膜單元中，m層y光學(xué)膜層的厚度按照疊加方向分別定義為q1、q2、…qm，且滿足如下關(guān)系：qb＝q0+δ(b-1)；其中，qb為第b層y光學(xué)膜層的厚度，q0為y光學(xué)膜層的初始厚度，δ為m層y光學(xué)膜層厚度的線性梯度斜率，b＝1～m。在具體實施例中，光譜選擇膜單元中，m、n的取值可以為m＝n或m＝n-1或m＝n+1。優(yōu)選地，增透膜單元中，a光學(xué)膜層和b光學(xué)膜層交替疊加方向與陽光穿透方向相同或相反。優(yōu)選地，光譜選擇膜單元中，x光學(xué)膜層和y光學(xué)膜層交替疊加方向與陽光穿透方向相同或相反。優(yōu)選地，增透膜單元中a光學(xué)膜層和b光學(xué)膜層交替疊加方向和光譜選擇膜單元中x光學(xué)膜層和y光學(xué)膜層交替疊加方向相同或相反。優(yōu)選地，聚合物a選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對萘二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯中的一種。優(yōu)選地，聚合物x選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對萘二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯中的一種。優(yōu)選地，聚合物a和聚合物x為相同的聚合物。優(yōu)選地，聚合物a和聚合物x為聚四氟乙烯。優(yōu)選地，聚合物b選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚碳酸酯中的一種。優(yōu)選地，聚合物y選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚碳酸酯中的一種。優(yōu)選地，聚合物b和聚合物y為相同的聚合物。優(yōu)選地，聚合物b和聚合物y為聚甲基丙烯酸甲酯。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)光膜單元由包含轉(zhuǎn)光劑的聚合物材料制成。優(yōu)選地，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的光學(xué)特性選擇轉(zhuǎn)光劑。優(yōu)選地，目標(biāo)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的光學(xué)特性包括透射特性和反射特性。優(yōu)選地，根據(jù)轉(zhuǎn)光劑的轉(zhuǎn)光特性設(shè)計增透膜單元中a光學(xué)膜層膜厚、折射率、線性梯度關(guān)系和b光學(xué)膜層的膜厚、折射率、線性梯度關(guān)系，以及光譜選擇膜單元中x光學(xué)膜層的膜厚、折射率、線性梯度關(guān)系和y光學(xué)膜層的膜厚、折射率、線性梯度關(guān)系。在具體實施例中，根據(jù)所需的目標(biāo)轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的光學(xué)特性選擇合適的轉(zhuǎn)光劑制備轉(zhuǎn)光膜單元，再根據(jù)轉(zhuǎn)光膜單元轉(zhuǎn)化所需的光源特性設(shè)計增透膜單元的濾光特性，最后根據(jù)轉(zhuǎn)光膜單元轉(zhuǎn)化后的光譜特性和植物所需波段設(shè)計光譜選擇膜單元的濾光特性。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)光劑的轉(zhuǎn)光特性包括綠光轉(zhuǎn)紅光、紫外光轉(zhuǎn)紅光、紫外光轉(zhuǎn)藍(lán)光以及紅藍(lán)雙能復(fù)合轉(zhuǎn)光。優(yōu)選地，增透膜單元中可以添加功能助劑。優(yōu)選地，光譜選擇膜單元可以添加功能助劑。優(yōu)選地，功能助劑包括抗氧化劑、防霧滴劑、光穩(wěn)定劑中的一種或多種。本發(fā)明制得的復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，增透膜單元的作用是針對轉(zhuǎn)光劑吸收波段(例如b、c波段紫外線)，反射多余紫外波段同時增加有用光的透射率；轉(zhuǎn)光膜單元的作用是將植物不需要的波段光轉(zhuǎn)化成植物需要的波段；光譜選擇膜單元的作用一方面對植物所需的光波如紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光、a波段紫外光進(jìn)行選擇性的透射；另一方面將不斷地能被轉(zhuǎn)光膜單元轉(zhuǎn)化但未被轉(zhuǎn)化的光重新反射進(jìn)入轉(zhuǎn)光膜單元進(jìn)行多次轉(zhuǎn)化，提高轉(zhuǎn)光膜單元的轉(zhuǎn)化率。在具體實施例中，復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜可以采用多層拉伸復(fù)合技術(shù)制得，且可以根據(jù)各種農(nóng)作物對光譜的需求進(jìn)行“菜單式”的生產(chǎn)，選擇不同的轉(zhuǎn)光劑類型，并調(diào)整增透膜單元和光譜選擇膜單元的厚度、折射率和梯度關(guān)系制備不同性能的轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，例如設(shè)施葉菜類專用轉(zhuǎn)光劑及轉(zhuǎn)光農(nóng)膜、設(shè)施瓜果類專用轉(zhuǎn)光劑及轉(zhuǎn)光農(nóng)膜、通用型納米轉(zhuǎn)光劑及轉(zhuǎn)光農(nóng)膜、納米長效流滴轉(zhuǎn)光農(nóng)膜、納米漫散射轉(zhuǎn)光農(nóng)膜、納米遮陽降溫轉(zhuǎn)光農(nóng)膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：1、提高了轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的光譜匹配度，通過在轉(zhuǎn)光膜單元兩側(cè)添加增透膜單元和光譜選擇膜單元，選擇性將植物所需光波進(jìn)行透射并反射多余或有害光波，提高了轉(zhuǎn)光農(nóng)膜發(fā)射光譜的珠峰與植物光合作用光譜的匹配度，具有很好的轉(zhuǎn)光效果。2、提高了轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的轉(zhuǎn)光效率，光譜選擇膜單元將未被轉(zhuǎn)化的光波重新反射進(jìn)入轉(zhuǎn)光膜單元實現(xiàn)多次重復(fù)轉(zhuǎn)化，在沒有提高轉(zhuǎn)光劑的濃度的前提下，提高了轉(zhuǎn)光效率。3、解決了轉(zhuǎn)光劑和功能助劑的相容性問題，本發(fā)明可在增透膜單元和光譜選擇膜單元添加不同的功能助劑，避免了轉(zhuǎn)光劑與功能助劑之間的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而影響轉(zhuǎn)光劑和功能助劑各自的效果。4、增透膜單元將有害或多余的光波進(jìn)行反射，可有效緩解轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的螢光衰減效應(yīng)，提高轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的耐候性。附圖說明圖1為復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實施例1中增透膜單元的濾光特性圖；圖3為實施例1中光譜選擇膜單元的濾光特性圖。具體實施方式如圖1所示，圖1為復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1，本發(fā)明提出的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，沿陽光穿透方向依次包括增透膜單元、轉(zhuǎn)光膜單元和光譜選擇膜單元；其中，增透膜單元由n層采用聚合物a制成的a光學(xué)膜層和m層采用聚合物b制成的b光學(xué)膜層交替疊加而成，n層a光學(xué)膜層的厚度按照疊加方向呈線性梯度逐層遞增，m層b光學(xué)膜層的厚度沿疊加方向呈線性梯度逐層遞增，聚合物a和聚合物b具有不同的折射率；光譜選擇膜單元由n層采用聚合物x制成的x光學(xué)膜層和m層采用聚合物y制成的y光學(xué)膜層交替疊加而成；n層x光學(xué)膜層的厚度按照疊加方向呈線性梯度逐層遞增，m層y光學(xué)膜層的厚度沿疊加方向呈線性梯度逐層遞增，聚合物x和聚合物y具有不同的折射率。下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1一種復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，沿陽光穿透方向依次包括增透膜單元、轉(zhuǎn)光膜單元和光譜選擇膜單元；其中，增透膜單元由128層由聚四氟乙烯制成的光學(xué)膜層和128層聚甲基丙烯酸甲酯制成的光學(xué)膜層交替疊加而成，其濾光特性如圖2所示；聚四氟乙烯光學(xué)膜層的厚度滿足一下關(guān)系：di＝27.78+0.2893(j-1)di為第i層聚四氟乙烯光學(xué)膜層的厚度，i＝1～128聚甲基丙烯酸甲酯光學(xué)膜層的厚度滿足一下關(guān)系：tj＝25.14+0.2605(i-1)tj為第j層聚甲基丙烯酸甲酯光學(xué)膜層的厚度，a＝j(luò)～128轉(zhuǎn)光膜單元由用摻有納米級轉(zhuǎn)光微粒eu-nha的pmma制得，pmma中eu-nha的濃度為0.15wt％，eu-nha的吸收和發(fā)射特性如下所示：名稱吸收峰值/nm發(fā)射峰值/nm發(fā)射半波寬eu-nha390615-光譜選擇膜單元由128層由聚四氟乙烯制成的光學(xué)膜層和128層聚甲基丙烯酸甲酯制成的光學(xué)膜層交替疊加而成，其濾光特性如圖3所示；聚四氟乙烯光學(xué)膜層的厚度滿足一下關(guān)系：ka＝85.39+0.2025(b-1)ka為第a層聚四氟乙烯光學(xué)膜層的厚度，a＝1～128聚甲基丙烯酸甲酯光學(xué)膜層的厚度滿足一下關(guān)系：qb＝76.86+0.1866(a-1)qb為第b層聚甲基丙烯酸甲酯光學(xué)膜層的厚度，b＝1～128實施例2一種復(fù)合結(jié)構(gòu)高轉(zhuǎn)光率多層聚合物轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，沿陽光穿透方向依次包括增透膜單元、轉(zhuǎn)光膜單元和光譜選擇膜單元；其中，增透膜單元由128層由聚四氟乙烯制成的光學(xué)膜層和128層聚甲基丙烯酸甲酯制成的光學(xué)膜層交替疊加而成；聚四氟乙烯光學(xué)膜層的厚度滿足一下關(guān)系：di＝28.14+0.3616(j-1)di為第i層聚四氟乙烯光學(xué)膜層的厚度，i＝1～128聚甲基丙烯酸甲酯光學(xué)膜層的厚度滿足一下關(guān)系：tj＝25.17+0.3256(i-1)tj為第j層聚甲基丙烯酸甲酯光學(xué)膜層的厚度，a＝j(luò)～128轉(zhuǎn)光膜單元由用摻有納米級轉(zhuǎn)光微粒cas:eu2+的聚甲基丙烯酸甲酯制得，聚甲基丙烯酸甲酯中cas:eu2+的濃度為0.15wt％，cas:eu2+的吸收和發(fā)射特性如下所示：名稱吸收峰值/nm發(fā)射峰值/nm發(fā)射半波寬/nmcas:eu2+54065070光譜選擇膜單元由128層由聚四氟乙烯制成的光學(xué)膜層和128層聚甲基丙烯酸甲酯制成的光學(xué)膜層交替疊加而成；聚四氟乙烯光學(xué)膜層的厚度滿足一下關(guān)系：ka＝85.39+0.2025(b-1)ka＝為第a層聚四氟乙烯光學(xué)膜層的厚度，a＝1～128聚甲基丙烯酸甲酯光學(xué)膜層的厚度滿足一下關(guān)系：qb＝76.86+0.1866(a-1)qb為第b層聚甲基丙烯酸甲酯光學(xué)膜層的厚度，b＝1～128以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12