我國是世界上農(nóng)用塑料薄膜使用量最多的國家。塑料薄膜在農(nóng)田的應(yīng)用所取得的保熵保濕增產(chǎn)的效果，已得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)公認(rèn)。目前[1]，我國已成為世界上，棚、地膜覆蓋的第一大國，農(nóng)用棚膜的覆蓋面積近200萬公頃，地膜覆蓋面積達(dá)100萬公頃，年需合成樹脂（主要是聚乙烯）1.2mt以上。其中棚膜的消費(fèi)量約7萬噸，每年農(nóng)用棚、地膜樹脂已成為合成樹脂的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。
農(nóng)用棚膜可分為普通棚膜和功能性棚膜兩大類。功能性棚膜具有某些特殊功能，如轉(zhuǎn)光、防老化、防流滴、防霧等功能。功能性棚膜的開發(fā)與生產(chǎn)已成為當(dāng)今世界農(nóng)膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展潮流和方向。農(nóng)用棚膜的選材目的是尋找一種或多種具有穩(wěn)定產(chǎn)品性能，相互間有協(xié)同作用，易于生產(chǎn)加工，有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)又易得的塑料原材料品種和輔助功能助劑品種等。
無論普通農(nóng)膜或功能性農(nóng)用棚膜，基礎(chǔ)樹脂的性能是決定其產(chǎn)品物理機(jī)械性能、防流滴防霧性能、保溫性能、透光性能等的關(guān)鍵因素之一。
1 棚膜的特性與基礎(chǔ)樹脂分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系
聚乙烯棚膜采用的基礎(chǔ)樹脂主要是：LDPE或LDPE＋LLDPE共混，還有一些采取多層共擠出生產(chǎn)如：LDPE/EVA/LDPE、LLDPE/EVA/LDPE、LDPE/EVA/LDPE＋EVA。功能性棚膜一般采用母料方式添加助劑。
通常認(rèn)為[2]，功能膜用樹脂應(yīng)選LDPE MFR=0.2g/l0min～0.8g/l0min的重包裝級(jí)原料；LLDPE選MFR=lg/l0min；EVA 樹脂選MFR=0.3g/l0min～0.7g/10min。但是通過對(duì)樹脂的理化分析、農(nóng)田曝曬試驗(yàn)、定期取樣檢測(cè)及專家評(píng)估認(rèn)為，農(nóng)用樹脂的分子量與分子量分布、支鏈數(shù)等指標(biāo)對(duì)耐候性的影響與MFR具有同等甚至更實(shí)際的指導(dǎo)意義。
對(duì)于各類聚乙烯棚膜來講，基礎(chǔ)樹脂的選擇應(yīng)滿足[3]：(1) 分子量較高，分子量分布較窄，支鏈數(shù)、雙鍵數(shù)低，所含發(fā)色團(tuán)（羰基）越低越好，具有較低的催化劑殘留量，保證產(chǎn)品有優(yōu)良的力學(xué)性能及優(yōu)良的耐老化性；(2)樹脂的晶體尺寸較小，保證產(chǎn)品有良好的可見光透過率；(3)有利于流滴劑、防霧劑、保溫劑發(fā)揮效能； (4)同一品種的樹脂較低的樹脂結(jié)晶度。
1.1影響棚膜力學(xué)性能的因素
PE薄膜的力學(xué)性能與其相對(duì)分子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量分布()、支化度、結(jié)晶度及加工工藝條件、添加劑等有關(guān)。一般情況下，與LDPE薄膜相比，LLDPE薄膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、直角撕裂強(qiáng)度約分別高60～70%、60～80%、50～70%。但LLDPE熔體粘度較大，熔體強(qiáng)度較低，擠出吹塑寬幅棚膜時(shí)加工性能不及LDPE。為提高力學(xué)性能，改善加工性能，降低原料成本，我國普遍采用LDPE與LLDPE共混樹脂生產(chǎn)PE寬幅棚膜。
1.2基礎(chǔ)樹脂分子結(jié)構(gòu)對(duì)棚膜老化性能的影響
從分子結(jié)構(gòu)看，分子量高、分子量分布窄，則耐老化性較好，并且耐氧化性和光穩(wěn)定性在很大程度上依賴于分子中的短支鏈數(shù)。例如，LLDPE耐老化性能優(yōu)于LDPE。同時(shí)，除分子結(jié)構(gòu)外，LLDPE中過渡金屬離子含量(催化劑殘留量)對(duì)薄膜耐老化性能也有明顯影響。例如，某牌號(hào)LLDPE的MFR較小，相對(duì)分子質(zhì)量較高，支鏈數(shù)較少，但催化劑殘留量(如：Ti等)較多。用其吹塑的薄膜在自然氣候曝露試驗(yàn)中，力學(xué)性能保留率明顯降低 [4]。
通常以CH3/100C表征短支鏈數(shù)，CH3/100C數(shù)值越高，基礎(chǔ)樹脂的穩(wěn)定性越差。這是由于支化度愈高，叔碳?xì)滏I愈多，即鏈結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)愈多，因此高聚物穩(wěn)定性愈差。這些弱鍵易受到O2的攻擊，生成氫過氧化物，并易產(chǎn)生自由基，進(jìn)一步由自由基引發(fā)連鎖氧化反應(yīng)。
1.3基礎(chǔ)樹脂的分子結(jié)構(gòu)對(duì)棚膜光學(xué)性能的影響
LDPE/LLDPE棚膜透光率、霧度的影響因素較多。不僅與LDPE、LLDPE分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶形態(tài)、結(jié)晶尺寸及結(jié)晶度有直接關(guān)系，而且與擠出機(jī)溫度、口模與口模內(nèi)成型段流道清潔度、吹塑膜泡冷卻等工藝技術(shù)條件也有重要關(guān)系。一般情況下，LDPE薄膜的透光率高于LLDPE薄膜，霧度低于LLDPE薄膜。LDPE與LLDPE共混樹脂熔體在冷卻過程中的結(jié)晶過程非常復(fù)雜，通?？赏ㄟ^適當(dāng)提高擠出機(jī)溫度并強(qiáng)化吹塑膜泡冷卻，以提高薄膜的透光率，降低霧度。
1.4基礎(chǔ)樹脂的分子結(jié)構(gòu)對(duì)流滴性的影響
內(nèi)添加型流滴劑作用機(jī)理與基礎(chǔ)樹脂的結(jié)晶度密切相關(guān)。流滴劑一般分布在樹脂的非結(jié)晶區(qū)，并由此向薄膜表面遷移。若流滴劑在結(jié)晶體內(nèi)，被結(jié)晶體包圍，不能形成有效通道使流滴劑遷移至薄膜表面，從而使流滴劑失效。所以農(nóng)膜的結(jié)晶狀態(tài)對(duì)流滴劑的分布、遷移速度、流滴效果都會(huì)產(chǎn)生較大影響。因此，結(jié)晶度高除影響農(nóng)膜透明度外，還易對(duì)流滴性產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。如：結(jié)晶度高的農(nóng)膜，就存在著流滴劑在膜面分布不均勻，流滴持效期短，水膜流動(dòng)性不好等缺陷。
2 國產(chǎn)棚膜用聚乙烯基礎(chǔ)樹脂
2.1 高壓低密度聚乙烯（HP-LDPE）
高溫高壓下因自由基引發(fā)生成的含有許多支鏈(包括長(zhǎng)支鏈和短支鏈)的HP-LDPE均聚物是具有不同分子量的支化分子集合體。其中每1000個(gè)碳原子約含15-35個(gè)含4個(gè)碳原子以上的短支鏈，其干擾了分子鏈的緊密堆砌，是形成低密度的主要因素。短支鏈?zhǔn)窃诰酆线^程中因活性鏈內(nèi)的反噬作用(back birth)引起分子內(nèi)鏈轉(zhuǎn)移而生成的[5]?；钚苑肿渔渻?nèi)反噬作用的幾率各處均等，所以分子鏈內(nèi)短支鏈呈無規(guī)分布。短支鏈?zhǔn)怪ф滭c(diǎn)間可結(jié)晶的亞甲基鏈段不能形成大而完整結(jié)晶，從而不能導(dǎo)致光的散射。因而與同密度LLDPE對(duì)比，LDPE具有較低的而且較為明確的熔點(diǎn)(105～110℃)，較小的強(qiáng)度和良好的光學(xué)性能。與主鏈長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)支鏈?zhǔn)怯煞肿娱g鏈轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的。長(zhǎng)支鏈在低剪切下會(huì)纏結(jié)，高剪切下可解纏結(jié)。主要體現(xiàn)為熔體粘度較低，成膜過程中膜泡穩(wěn)定，即加工性良好。
LDPE均聚物質(zhì)輕、柔軟，有良好抗化學(xué)品性及易于加工和熱合性能，應(yīng)用廣泛。既能單獨(dú)制膜，又可摻混或共擠制成很薄(7～8μm)到很厚(700～800μm)的，不透明的到高度清晰的，幾乎所有各種用途的薄膜。國際上最大的用途是包裝，而國內(nèi)大量用于農(nóng)膜。表1是國內(nèi)HP-LDPE主要生產(chǎn)企業(yè)以及主要農(nóng)膜用基礎(chǔ)樹脂牌號(hào)。表2為上述一些牌號(hào)的主要理化性能的典型值。
表1 國內(nèi)HP-LDPE主要生產(chǎn)企業(yè)及主要農(nóng)膜用基礎(chǔ)樹脂的牌號(hào)
生產(chǎn)企業(yè) 采用技術(shù) 產(chǎn)能（千噸） 農(nóng)膜（棚膜、地膜）用牌號(hào)
齊魯石化 荷蘭DSM管式法 14 2100TN00、2101TN00
燕山石化 日本住友釜式法 18 2F0.4A-1 、1F7B
美國EXXON公司管式法 20 LD165、LD166、LD150、LD150R
上海石化 日本三菱油化管式法（2條線） 15.8 Z025、Z045、N110、N150、N220
茂名石化 美國Quantum管式法 10 951-000、951-050
揚(yáng)子石化 BASELL Lupotech T管式法 40 1810D、2426F、2420F
大慶石化 德國伊姆豪森管式法 6 18D
BASELL Lupotech T管式法 20
蘭州石化 英國ICI釜式法 5.5
中海油殼牌 BASELL Lupotech T管式法 25
表2 棚膜用LDPE基礎(chǔ)樹脂主要理化性能的典型值
牌號(hào) *2100TN00 *LD150 *LD2420D *LD2420F **18D **2F0.4A **N150
MFR g/10min 0.339 0.696 0.249 0.839 1.5 0.43 1.43
密度 g/cm3 0.921 0.9225 0.923 0.922 0.9189 0.9240 0.9194
支鏈數(shù) 100C 2.36 2.00 1.85 1.20 2.8 2.3 2.8
雙鍵數(shù) C=O/2000 1.79 1.50 1.37 1.08 — — —
羰基含量 C=C/2000C 0.0371 0.0557 0.1984 0.0312 0.0306 0.0675 0.0715
×104
25.217 21.539 23.123 9.433 17.58 15.48 12.1
×104
1.116 1.433 1.575 1.593 0.95 1.6 1.13
22.598 15.035 14.678 5.921 18.6 9.59 10.70
結(jié)晶度 % 71.2 68.6 71.0 71.2 71.5 71.3 70.5
