[發(fā)明專利]一種稀土配合物農(nóng)用轉(zhuǎn)光膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111673831.1
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114368207A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 衛(wèi)慧波;繆倩倩;俞貴萍
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州睿爾思科技有限公司
• 主分類號: B32B27/32
• 分類號: B32B27/32;B32B27/30;B32B27/08;C07F5/00;C09K11/06;B29D7/01
• 代理公司: 蘇州華博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32232
• 代理人: 何蔚

本發(fā)明公開了一種稀土配合物農(nóng)用轉(zhuǎn)光膜，由至少一層共擠吹塑薄膜構(gòu)成，在所述共擠吹塑薄膜的一層或多層中添加有萘啶類轉(zhuǎn)光劑，含有萘啶類轉(zhuǎn)光劑的共擠吹塑薄膜層為轉(zhuǎn)光層，轉(zhuǎn)光層中萘啶類轉(zhuǎn)光劑的添加質(zhì)量百分比為0.2～2％；含萘啶類轉(zhuǎn)光劑的轉(zhuǎn)光層中還加入有堿性添加劑，所述堿性添加劑的添加質(zhì)量百分比為0.2～5％。本發(fā)明所制備的萘啶類稀土配合物轉(zhuǎn)光膜能夠獲得高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率和出色的光穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有基于萘啶類稀土配合物制備的轉(zhuǎn)光膜發(fā)光效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定的技術(shù)難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)膜材料領(lǐng)域，涉及一種具有高發(fā)光效率、長使用壽命的稀土配合物農(nóng)用轉(zhuǎn)光膜及其制備方法。

背景技術(shù)

農(nóng)用塑料薄膜(簡稱農(nóng)膜)是我國三大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料之一，我國的溫室大棚膜面積占世界總面積85％以上，應(yīng)用十分廣泛，市場前景十分廣闊。農(nóng)用塑料薄膜主要由樹脂、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、保溫劑、流滴劑等添加劑組成，其中，熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑主要用于改善塑料的加工性、機(jī)械強(qiáng)度和抗老化特性，而保溫劑、流滴劑則屬于功能性助劑，可提高農(nóng)膜的保溫性能和透光率。隨著農(nóng)膜技術(shù)的發(fā)展，人們對農(nóng)膜功能性的要求越來越高。轉(zhuǎn)光技術(shù)是近來興起的一項(xiàng)提高農(nóng)膜功能性的新技術(shù)，通過在農(nóng)膜中引入轉(zhuǎn)光劑，可以將太陽光中低效或不利的光轉(zhuǎn)化成農(nóng)作物可以高效利用的光，從而提高光能的綜合利用率。

光生態(tài)學(xué)研究表明，400～480nm的藍(lán)紫光及600～680nm的紅橙光最有利于植物的光合作用，而將日光中280～380nm的紫外光及被作物莖葉反射較多的綠黃光(510～580nm)轉(zhuǎn)換成藍(lán)紫光及紅橙光則可以改善光質(zhì)，促進(jìn)作物生長，起到早熟、增產(chǎn)、提高品質(zhì)的作用。轉(zhuǎn)光劑實(shí)質(zhì)上就是一種具有光波長轉(zhuǎn)換功能的熒光材料，將其摻入農(nóng)膜中，就可以調(diào)控透過農(nóng)膜后照射進(jìn)入棚內(nèi)的太陽光譜，實(shí)現(xiàn)光能利用最大化。

實(shí)現(xiàn)有效光譜調(diào)控的關(guān)鍵在于選擇合適的轉(zhuǎn)光劑。轉(zhuǎn)光劑根據(jù)組成可分為無機(jī)轉(zhuǎn)光劑和有機(jī)轉(zhuǎn)光劑兩種類型。無機(jī)轉(zhuǎn)光劑(通常為顆粒狀熒光粉)吸光能力很弱，低摻入濃度下無法產(chǎn)生明顯的光吸收與轉(zhuǎn)化，而高摻入濃度則因散射嚴(yán)重難以制備出透明膜，限制了其在轉(zhuǎn)光膜中的應(yīng)用。有機(jī)轉(zhuǎn)光劑具有很強(qiáng)的吸光能力，可以起到有效的光譜調(diào)控作用，而且與高分子相容性好，不會影響農(nóng)膜的透光率。但是傳統(tǒng)的有機(jī)轉(zhuǎn)光劑通常光穩(wěn)定性很差，在太陽輻照下很容易分解，難以體現(xiàn)出長期的轉(zhuǎn)光效果(戶外使用半衰期通常不足一個月)。

發(fā)明人研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種萘啶類稀土配合物(CN201110139842.1，CN201510130379.2)，能夠吸收280～370nm的紫外光(摩爾吸光系數(shù)達(dá)10⁴mol^-1cm^-1)，發(fā)射高效率的紅光(光致發(fā)光量子產(chǎn)率可以達(dá)到60-90％)；而且材料的光穩(wěn)定性出色，有較長的半衰期(粉體老化半衰期1年以上)，是作為農(nóng)膜轉(zhuǎn)光劑的優(yōu)良選擇。

上述轉(zhuǎn)光劑產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，供多家農(nóng)膜廠使用(例如，淄博舜明熒光科技有限公司的轉(zhuǎn)光農(nóng)膜結(jié)構(gòu)，CN109796661)。但是，很多廠家利用上述轉(zhuǎn)光劑制備農(nóng)膜后，得到的農(nóng)膜產(chǎn)品卻發(fā)光效率低，光穩(wěn)定性差。例如，雖然萘啶類轉(zhuǎn)光劑產(chǎn)品粉體的光致發(fā)光量子產(chǎn)率可以達(dá)到60-90％，但是很多廠家利用該轉(zhuǎn)光劑制備成農(nóng)膜的發(fā)光量子產(chǎn)率僅有20-50％。

發(fā)明人團(tuán)隊(duì)對此進(jìn)行了專門研究，發(fā)現(xiàn)主要原因是農(nóng)膜加工過程中塑料粒子氧化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)會與萘啶類轉(zhuǎn)光劑發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致其發(fā)光效率下降。發(fā)明人將萘啶類稀土配合物與羧酸類物質(zhì)混合(醋酸、硬脂酸、油酸)，證實(shí)了確實(shí)會造成配合物分解。其根源在于萘啶類配體pKa較大，酸性較弱，所以容易與羧酸類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而失活。

此外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)農(nóng)膜廠家經(jīng)常使用的一些色素類添加劑也會造成萘啶類稀土配合物發(fā)光的淬滅而導(dǎo)致發(fā)光效率下降。另外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)所制備的轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的老化半衰期與制備工藝有很大關(guān)系，加工過程中雙螺桿擠出溫度過高或轉(zhuǎn)光劑添加濃度太低也會使轉(zhuǎn)光劑材料的堆積狀態(tài)在加工過程中被破壞，從而導(dǎo)致其光穩(wěn)定性變差，影響轉(zhuǎn)光功能起作用的有效時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容