Полимерная композиция для изготовления пленки теплиц

 

Изобретение относится к новым укрывным материалам для теплиц. Полимерная композиция включает термопласт и люминофор при следующем соотношении компонентов, мас.%: термопласт 90 - 99,9, смесь люминофоров остальное. В качестве люминофора она содержит смесь 5 - 30 мас.% люминофора с синим цветом свечения с максимумом в спектре излучения в области 425 - 490 нм и 70 - 95 мас. % люминофора с оранжево-красным цветом свечения с максимумом в спектре излучения в области 590 - 665 нм. Указанная полимерная композиция обеспечивает сбалансированное протекание жизненного цикла растений в зависимости от вида растений и стадии его развития. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к новым укрывным материалам для теплиц.

Известна люминесцентная лампа низкого давления доля растениеводства с люминофором, включающим 70-95 мас.% Y₂O₃: Eu, Tb с красным цветом свечения и 5-30 мас.% BaO·2MgO·8Al₂O₃: Eu⁺² с синим цветом свечения. Лампа предназначена для выращивания рассады растений с длительным циклом развития. Введение в состав люминофора 5-30 мас.% компонента с синим цветом свечения обеспечивает сбалансированное протекание жизненного цикла на ранней стадии развития растений.

/Патент России N 1677743, кл, H 01 J 61/64/.

Однако, при применении люминесцентных ламп для выращивания рассады необходимо расходовать электроэнергию.

Известно, что для регулирования ростовых и фотосинтезирующих реакций многих растений в синей области спектра излучения источника света (380-490 нм) должно быть 25-30% энергии, 20% - в зеленой (490 - 590 нм), 50% - в красной области спектра (600-700 нм). Сильное нарушение этого соотношения, например, при преобладании излучения в синей области спектра приводит к формированию низкорослых растений с высоким фотосинтезом, но низкой продуктивностью. При сильном преобладании излучения в красной области спектра происходит излишний рост вегетативных органов в ущерб генеративным.

/Н. Н. Протасова. Светокультура как способ выявления потенциальной культуры растений.// Физиология растений. 1987, Т. 34. Вып. 4.С. 821/.

Известны рекомендации по выбору источников излучения, применяемых в растениеводстве, в соответствии с которыми в спектре излучения должны быть полосы в синей (400-500 нм), красной (600-700 нм) и ближней ИК области спектра (700-750 нм). Наличие излучения в области 700-750 нм приводит, в частности, к ускорению перехода растения к стадии цветения.

/Труды международного конгресса по выращиванию растений в контролируемых условиях. Университет Медисон, Висконсин. 27-30 марта 1994 года/.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является полимерная композиция на основе термопластичного полимера, включающая люминесцирующее соединение Eu(NO₃)₃Фен, где Фен - 1,10-фенантролин, EuCl₃ 3ТОФО, где ТОФО - триоктилфосфиноксид.

/Авторское свидетельство N 1381128 AI, кл. C 09 K 5/07/.

Однако, в спектре излучения пленки, полученной из известной полимерной композиции, отсутствует излучение в синей области спектра, необходимое для обеспечения сбалансированного протекания жизненного цикла растений без чрезмерного преобладания одного из процессов. Кроме этого, люминофор, входящий в полимерную композицию, не имеет полосы излучения в ближней ИК области спектра, необходимой для стимулирования роста растений и ускорения перехода к стадии цветения.

Целью предлагаемого изобретения является полимерная композиция для изготовления пленки теплиц, включающая люминофор со спектром излучения, обеспечивающим сбалансированное протекание жизненного цикла растений в зависимости от вида растения и стадии его развития.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в известной полимерной композиции на основе термопластичного материала в полимерную массу вводят смесь люминофоров, включающую 5-30 мас.% люминофора с синим цветом свечения с максимумом в спектре излучения в области 425-490 нм, 70-95 мас. % люминофора с оранжево-красным цветом свечения с максимумом в спектре излучения в области 590-665 нм, от 0 до 15 мас.% люминофора с излучением в ближней ИК области спектра с полосой излучения в области 700-730 нм при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полимер - 90,0 - 99,9 Смесь люминофоров - Остальное В качестве люминофора с синим цветом свечения в полимерную массу вводят алюминат бария, магния, активированный европием двухвалентным, и/или хлорфосфат стронция, бария, активированный европием двухвалентным, и/или ортоборат магния, активированный титаном и оловом, в качестве люминофора с красным цветом свечения в полимерную массу вводят мелкокристаллический оксисульфид иттрия, активированный европием, и/или оксисульфид лантана, активированный европием, с оптимизированным спектром излучения, в качестве люминофора, имеющего полосу излучения в ближней ИК области - ортофосфат магния, стронция, активированный оловом.

Полимерная пленка, полученная из предлагаемой полимерной композиции, эффективно преобразует УФ часть солнечного излучения в излучение в синей, красной и ИК области спектра и стимулирует развитие растений.

В качестве термопластичного материала могут быть применены полиэтилен, поливинилхлорид и другие термопласты, прозрачные в УФ и видимой области спектра.

Люминофоры, применяемые для реализации изобретения, не являются новыми.

/Боев Э. И. , Глаголева А.А., Трипошина Н.А. Люминофоры на основе оксисульфидов редкоземельных элементов. М.: ЦНИИЦВЕТМЕТ, 1992.

Хижа В.С., Тананаев А.Н., Голубев И.Ф., Халуповский М.Д. Получение люминофора стронций - магний ортофосфата, активированного оловом, стехиометрического состава. //Сборник трудов ВНИИИЛ. Ставрополь, 1975. Вып. 12. С. 81.

Бендерская Л.П., Тананаев А.Н, Керимбекова Н.А. О фазовом составе основания боростаннатных люминофоров типа ЛР-1.// Сборник трудов ВНИИИЛ. Ставрополь, 1972. Вып. 7. С. 66.

Патент Великобритании N 1452083.

Ратнер И.М., Румянцева Э.А., Еськова М.П., Бутенко Г.Н. Исследование методов синтеза фосфатных люминофоров, активированных редкоземельными элементами. //Сборник трудов ВНИИЛ, Ставрополь, 1986. Вып. 31. С. 32/.

При содержании в полимерной композиции менее 0,1 мас.% люминофора эффективность применения полимерной пленки, полученной из предлагаемой полимерной композиции, значительно уменьшается. При содержании в полимерной композиции более 10 мас.% люминофора чрезмерно увеличивается ее стоимость.

При содержании в смеси люминофоров менее 5 мас.% люминофора с синим цветом свечения происходит излишний рост вегетативных органов в ущерб генеративным. При содержании в смеси люминофоров более 30 мас.% люминофора с синим цветом свечения происходит торможение процессов развития растений, особенно нежелательное на ранней стадии развития. Введение в полимерную композицию люминофора, имеющего полосу излучения в ближней ИК области спектра, приводит к преждевременному старению растений с коротким жизненным циклом. Введение в смесь люминофоров более 15 мас.% люминофора с излучением в ближней ИК области спектра приводит к чрезмерно быстрому переходу растений в стадию цветения.

Люминофоры на основе оксисульфидов иттрия и лантана должны применяться с такой концентрацией европия, при которой интенсивность свечения в области ФАР была бы максимальной.

Пример 1. Полимерную композицию получают перемешиванием смеси люминофоров, включающей 12,5 мас.% алюмината бария, магния, активированного европием двухвалентным (Ba_0,9Eu_0,1Mg₂Al₁₆O₂₇), метод синтеза которого описан в патенте Великобритании N 1452083, кл. C4S, и 87,5 мас.% оксисульфида иттрия, активированного европием трехвалентным (Y_1,97Eu_0,03O₂S), метод синтеза которого описан в патенте США N 3502590, кл. 252-301.4, с гранулами полиэтилена высокого давления по ГОСТ 16337-77 (при массовом соотношении количества гранул полиэтилена и смеси люминофоров, равном 98:2) в одночервячном осциллирующем гомогенизаторе-смесителе.

После гомогенизации компонентов полимерную композицию гранулируют путем резки горячих жгутов в момент выхода из решетки оформляющей головки смесителя. Затем из полимерной композиции на рукавной линии ЛРП 63-1200 методом экструзии рукава с раздувом снизу вверх получают рукавную пленку толщиной 120 мкм.

В спектре люминесценции пленки при возбуждении излучением в УФ области спектра имеется полоса с максимумом в синей области спектра (λ_max = 450 нм), а также полосы, связанные с активатором Eu⁺³, в красной области спектра. Полученная пленка предназначена для выращивания рассады растений с длительным циклом развития.

Пример 2. Полимерную композицию получают перемешиванием смеси люминофоров, включающей 30 мас.% алюмината бария, магния, активированного европием двухвалентным (Ba_1,9Eu_0,1Mg₂Al₁₆O₂₇) и 70 мас.% оксисульфида иттрия, активированного европием трехвалентным. (Y_1,895Eu_0,015O₂S) с гранулами полиэтилена высокого давления (при массовом соотношении количества гранул полиэтилена и смеси люминофоров, равном 98:2) по методике, описанной в примере 1. Синтез люминофоров описан в патентах, указанных в примере 1. Рукавную пленку получают по методике, приведенной в примере 1.

В спектре люминесценции пленки при возбуждении в УФ области спектра имеется полоса с максимумом в синей области ( λ_max = 450 нм), а также полосы, связанные с активатором Eu⁺³ (λ_max = 626 нм). Пленка предназначена для выращивания растений с коротким жизненным циклом (например, редиса).

Пример 3. Полимерную композицию получают перемешиванием смеси люминофоров, включающей 12,5 мас.% алюмината бария, магния, активированного европием двухвалентным (Ba_0,9Eu_0,1Mg₂Al₁₆O₂₇), 72,5 мас.% оксисульфида иттрия, активированного европием трехвалентным, (Y_1,97Eu_0,03O₂S) и 15 мас.% ортофосфата стронция, магния, активированного оловом (Sr_0,7Mg_0,26 Sn_0,04)₃(PO₄)₂, метод синтеза которого описан в авторском свидетельстве N 175821, кл. C 09 K, с гранулами полиэтилена высокого давления (при массовом соотношении количества гранул полиэтилена и смеси люминофоров, равном 98:2) по методике, описанной в примере 1. Рукавную пленку получали по методике, приведенной в примере 1.

В спектре люминесценции пленки при возбуждении излучением в УФ области спектра имеется с максимумом в синей области спектра (λ_max = 450 нм), полосы, связанные с активатором Eu⁺³ (λ_max = 626 нм), а также полоса излучения в области 700 - 730 нм.

Пленка предназначена для стимулирования развития растений с длительным циклом развития.

Пример 4. Полимерную композицию получают перемешиванием смеси люминофоров, включающей 12,5 мас.% хлорфосфата стронция, бария, активированного европием двухвалентным (Sr_2,9 Ba_1,46Eu_0,07(PO₄)₂Cl₂), метод синтеза которого описан в работе Ратнер И.М., Румянцева Э.А., Еськова М.П., Бутенко Г.Н. Исследование методов синтеза фосфатных люминофоров, активированных редкоземельными элементами. //Сборник трудов ВНИИЛ, Ставрополь, 1986. Вып. 31.С.32 и 87,5 мас.% оксисульфида иттрия, активированного европием, (Y_1,97Eu_0,03O₂S) с гранулами полиэтилена высокого давления (при массовом соотношении количества гранул полиэтилена и смеси люминофоров, равном 98:2) по методике, описанной в примере 1. Рукавную пленку получают по методике, описанной в примере 1.

В спектре люминесценции пленки при возбуждении излучением в УФ области спектра имеется полоса с максимумом в синей области спектра (λ_max = 447 нм), а также полосы, связанные с активатором Eu⁺³ в оранжево-красной области спектра.

Пленка предназначена для выращивания растений с длительным циклом развития.

Пример 5. Полимерную композицию получают перемешиванием смеси люминофоров, включающей 12,5 мас.% ортобората магния, активированного титаном и оловом (Mg_0,88Sn_0,1Ti_0,02)₃, (BO₃)₂, способ получения которого описан в авторском свидетельстве N 265337, кл. C 09 K 11/67, и 87,5 мас.% оксисульфида иттрия, активированного Eu⁺³, (Y_1,97Eu_0,03O₂S) с гранулами полиэтилена высокого давления (при массовом соотношении количества гранул полиэтилена и смеси люминофоров, равном 98 : 2) по методике, описанной в примере 1. Рукавную пленку получают по методике, приведенной в примере 1.

В спектре люминесценции пленки при возбуждении излучением в УФ области спектра имеется полоса с максимумом в синей области спектра (λ_max = 425 нм), а также полосы, связанные с активатором Eu⁺³ в оранжево-красной области спектра.

Пленка предназначена для выращивания рассады растений с длительным циклом развития.

Пример 6. Полимерную композицию получают перемешиванием смеси люминофоров, включающей 12,5 мас.% алюмината бария, магния, активированного европием двухвалентным (Ba_0,9Eu_0,1Mg₂Al₁₆O₂₇) и 87,5 мас.% оксисульфида лантана, активированного европием трахвалентным (La_1,97Eu_0,03O₂S), способ получения которого описан в патенте США N 3502590, кл. 252-301.4, с гранулами полиэтилена высокого давления (при массовом соотношении количества гранул полиэтилена и смеси люминофоров, равном 98 : 2) по методике, описанной в примере 1. Рукавную пленку получают по методике, описанной в примере 1.

В спектре люминесценции пленки при возбуждении излучением в УФ области спектра имеется полоса с максимумом в синей области спектра (λ_max = 450 нм), а также полосы, связанные с активатором Eu⁺³, в оранжево-красной области спектра.

Пленка предназначена для выращивания рассады растений с длительным циклом развития.

Пример 7. Полимерную композицию получают перемешиванием смеси люминофоров, включающей 12,5 мас.% алюмината бария, магния, активированного европием двухвалентным (Ba_0,9Eu_0,1Mg₂Al₁₆O₂₇) и 87,5 мас.% оксисульфида иттрия, активированного европием трехвалентным (Y_1,97Eu_0,03O₂S) с гранулами полиэтилена высокого давления (при массовом соотношении количества гранул полиэтилена и смеси люминофоров, равном 90 : 10) по методике, описанной в примере 1. Рукавную пленку получают по методике, описанной в примере 1.

В спектре люминесценции пленки при возбуждении УФ области спектра имеется полоса с излучением в синей области спектра (λ_max = 450 нм), а также полосы, связанные с активатором Eu⁺³ в оранжево-красной области спектра. Пленка предназначена для выращивания рассады растений с длительным циклом развития.

Пример 8. Полимерную композицию получают перемешиванием смеси люминофоров, включающей 12,5 мас.% алюмината бария, магния, активированного европием двухвалентным (Ba_0,9Eu_0,1Mg₂Al₁₆O₂₇) и 87,5 мас.% оксисульфида иттрия, активированного европием трехвалентным, (Y_1,97Eu_0,03O₂S) с гранулами поливинилхлорида (при массовом соотношении количества гранул поливинилхлорида и смеси люминофоров, равном 98 : 2) в одночервячном осциллирующем гомогенизаторе-смесителе и получают рукавную пленку по методике, описанной в примере 1. Синтез люминофоров описан в патентах, указанных в примере 1.

В спектре люминесценции пленки при возбуждении излучением в УФ области спектра имеется полоса с максимумом в синей области спектра (λ_max = 450 нм), а также полосы, связанные с активатором Eu⁺³, в оранжево-красной области спектра. Полученная пленка предназначена для выращивания рассады растений с длительным циклом развития.

Таким образом, при применении предлагаемой полимерной композиции получают люминесцирующую пленку с оптимальным соотношением интенсивности излучения в синей, красной и ближней ИК области спектра в зависимости от вида растений и стадии его развития.

Формула изобретения

1. Полимерная композиция для изготовления пленки теплиц, включающая термопласт и люминофор, отличающаяся тем, что в качестве люминофора она содержит смесь 5 - 30 мас.% люминофора с синим цветом свечения с максимумом в спектре излучения в области 425 - 490 нм и 70 - 95 мас.% люминофора с оранжево-красным цветом свечения с максимумом в спектре излучения в области 590 - 665 нм при следующем соотношении компонентов, мас.%: Термопласт - 90,0 - 99,9 Смесь люминофоров - Остальное 2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве люминофора она содержит смесь люминофоров, дополнительно включающую люминофор с полосой излучения в области 700 - 730 нм в количестве не более 15 мас.% на 100 мас.% смеси люминофоров.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве люминофора с синим цветом свечения она содержит алюминат бария, магния, активированный европием двухвалентным, и/или хлорфосфат стронция, бария, активированный европием двухвалентным, и/или ортоборат магния, активированный титаном и оловом, в качестве люминофора с оранжево-красным цветом свечения - мелкокристаллический оксисульфид иттрия, активированный европием, с оптимизированным спектром излучения и/или оксисульфид лантана, активированный европием, с оптимизированным спектром излучения.

4. Композиция по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве люминофора, имеющего полосу излучения в области 700 - 730 нм, она содержит ортофосфат магния, стронция, активированный оловом.