CN100362045C - 屏蔽紫外线及热量的塑料膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于农业或包装业的塑料膜，其具有良好的隔热性并能有效阻挡紫外(UV)线从外界射入。所述塑料膜包括选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯及其混合物的合成树脂材料；分散于所述合成树脂材料中的UV射线吸收剂；及平均颗粒尺寸为2到20μm的具有孔腔的无机颗粒。

Description

屏蔽紫外线及热量的塑料膜
技术领域
本发明涉及塑料膜，更具体地涉及用于农业或包装业的塑料膜，其具有良好的隔热性并能阻挡紫外线(UV)射线从外界射入。
背景技术
阻挡自然光中波长为300到380nm的紫外线或近紫外线，能够抑制害虫的活动，降低温室农业中由枯萎病或诸如灰霉、壁虱及螨类等害虫造成的损害，可促进植物的生长，及延长农作物的成熟期。通常采用将紫外线吸收剂加入构成温室的塑料膜中作为阻挡紫外线的方法。但是，当使用较多紫外线吸收剂时，随时间的推移，所述紫外线吸收剂会移至所述膜的表面并形成结晶。因此，会出现不利的膜变白的现象。韩国专利公开第1985-1026号公开了通过向用于建造温室的聚氯乙稀膜中同时添加橙色染料来减少紫外线吸收剂的数量的方法。但该方法的缺陷在于降低了膜的透明度，而且选择与所述合成树脂高度相容的染料是很困难的。此外，韩国专利延迟公开第2000-42841号公开了向合成树脂材料中添加苯并三唑和无机UV射线吸收剂的混合物的方法。但是，该方法只能有效阻挡UV射线，但不能有效提高所述膜的隔热性能，该性能是膜要满足的基本性能。作为提高隔热性能的方法，韩国专利延迟公开第1997-61951号公开了在膜表面形成具有高折射率的无机颗粒涂层的方法。然而，该方法存在降低了膜透明度的缺点，并且由于片状无机颗粒的价格昂贵，因而增加了所述膜的造价。
发明概述
因此，本发明的目的在于提供具有良好的透明度、低廉的造价，同时能够互补地提高UV射线屏蔽性能和隔热性能的塑料膜。
本发明的另一目的在于提供一种白天通过降低热传递阻挡热量进入膜内，而在夜间通过阻挡辐射能量的散失而降低内部热量流失的塑料膜。
本发明的另一目的在于提供一种农用或包装用塑料膜，其可减小由高温或UV射线造成的包装材料或农作物的损害，并具有良好的隔热性能。
为实现这些及其它目的，本发明提供一种塑料膜，其包括选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯及其混合物的合成树脂材料；分散于所述合成树脂材料中的UV射线吸收剂；及平均颗粒尺寸为2到20μm的具有孔腔的无机颗粒。所述的UV射线吸收剂的量为所述塑料膜总重量的0.1到2％，而所述无机颗粒的量为所述塑料膜总重量的2到20％。优选的具有孔腔无机颗粒为含氧化铁的铝-硅(alumina-silica)无机颗粒。
发明的详细说明
通过参考以下的详细描述能够更全面地理解本发明及其所具有的多种优点。
本发明的塑料膜包括合成树脂材料、UV射线吸收剂和具有孔腔无机颗粒，其中所述UV射线吸收剂和具有孔腔无机颗粒均匀地分散于所述合成树脂材料中。与单独使用所述UV射线吸收剂和具有孔腔无机颗粒相比，通过同时使用所述UV射线吸收剂和具有孔腔无机颗粒可互补地提高UV射线屏蔽性能和隔热性能。
制造本发明塑料膜所用的合成树脂材料可选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯及其混合物。优选的合成树脂材料为低密度聚乙烯。特别是，优选通过高压管式方法(high pressure tubularprocess)制造所述低密度聚乙烯膜。根据ASTM D1238测量，所述优选的低密度聚乙烯的熔融指数为0.3到1.0g/10分钟，优选为0.5到0.8g/10分钟。根据ASTM D1505测量，所述优选的低密度聚乙烯的密度为0.90到0.94g/cm3，优选为0.92到0.93g/cm3。此外，根据ASTM D1238测量，优选的LLDPE(线性低密度聚乙烯)的熔融指数为0.5到2.0g/10分钟；根据ASTM D1505测量，密度为0.92到0.94g/cm3，且醋酸乙烯酯的含量为3到15％重量比。
优选的UV射线吸收剂可选自二苯甲酮类或苯并三唑类化合物。本发明优选能够防止在膜表面发生变白现象的UV射线吸收剂。示例性的苯并三唑类UV射线吸收剂包括吸收波长(λmax)在300到360nm范围的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔戊基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑及其混合物。特别优选的该类UV射线吸收剂包括2-(2’-羟基-3’，5’-二叔戊基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑或其混合物，其熔点与聚烯烃熔点相近，因此与聚烯烃有良好的相容性。所述UV射线吸收剂的最大吸收波长(λmax)在300到360nm范围，优选为320到360nm。示例性的二苯甲酮类UV射线吸收剂包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-苯甲酰基-5-甲氧基-1-酚基-4-磺酸、4-芳氧基-2-羟基二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、2，2’，4，4’-四羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酰基二苯甲酮的钠盐、2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-N-辛氧基二苯甲酮等等。所述的UV射线吸收剂的量为所述塑料膜总重量的0.1到2％，优选为0.1到1％，更优选为0.1到0.4％。如果所述UV射线吸收剂的量低于0.1％，对UV射线的阻挡作用可能不足。如果所述UV射线吸收剂的量高于2％，与所述无机颗粒的协同作用可能不足。
本发明使用的具有孔腔无机颗粒包括含氧化铁的铝-硅无机颗粒。所述铝-硅无机颗粒可以从悬浮于煤灰表面的材料获得，所述煤灰由煤发电厂的烟煤燃烧产生。所述铝-硅无机颗粒的主要成分为二氧化硅(约20-40％重量比)和氧化铝(约40-79％重量比)，并且该无机颗粒可包括1.0到30％重量比，优选为5.0到25％重量比的氧化铁。所述无机颗粒可为球形的惰性颗粒，优选地具有填充有二氧化碳、氮气或二氧化氮气体的孔腔。该颗粒的平均尺寸为约2到20μm，优选为3到4μm。如果该无机颗粒的平均尺寸小于2μm，就不能产生所述隔热性能和UV射线阻挡性能的协同作用。如果该无机颗粒的平均尺寸大于20μm，所述膜的透明度可能降低。该无机颗粒的量为所述塑料膜总重量的2到20％重量比，优选为4到12％重量比。如果该无机颗粒的量低于2％，所述隔热作用不足。如果该无机颗粒的量高于20％，与所述UV射线吸收剂的协同作用可能不足。
可通过在合成树脂制膜过程中的适当时刻，向该合成树脂中加入所述UV射线吸收剂和所述无机颗粒来制备本发明的塑料膜。例如，可通过使用诸如捏合机、混合器、辊式碾磨机、单螺杆或双螺杆挤出机(single ortwin extruder)的典型塑料混合装置，并采用诸如管式吹塑(tubularblowing)、板式铸塑(plate casting)、压延(calendaring)等等的常规成膜方法将所述聚合物(合成树脂)、所述UV射线吸收剂和所述无机颗粒熔化及混合来制备本发明的塑料膜。还可选择在将所述UV射线吸收剂、无机颗粒和少量的所述聚合物通过熔化及混合制备成含高浓度的UV射线吸收剂和无机颗粒的母料之后，将所述合成树脂和该母料混合，并对混合的合成树脂和母料进行加工来制备最终的塑料膜。在添加剂不劣化本发明所述膜的优选性能的条件下，本发明的塑料膜可包括常规添加剂，例如抗氧剂、抗热分解剂、抗静电剂、热导体、成核剂、抗磨剂(friction retardants)、润滑剂、脱模剂、阻燃剂等。所述添加剂的优选量为所述塑料膜总重量的0.01到2％。
本发明所述的塑料膜具有0到50％的UV射线透射比，优选为0到30％；20到90％的日光透射比，优选为40到90％；5到50％的近红外线(NIR)透射比，优选为10到40％；及5到60％的中(medium)红外线(MIR)透射比，优选为10到50％。在本文中，所述UV射线透射比是在300到380nm波长测量的，所述的目光透射比是在400到800nm的可见光波长范围测量的。所述日光透射比随所述无机颗粒量的增加而降低。所述的近红外线(NIR)透射比是在800到1,000nm的热辐射波长范围测量的，所述的中红外线(MIR)透射比是在9到13μm的夜间辐射能的波长范围测量。所述NIR透射比和MIR透射比显示本发明的塑料膜具有隔热性能。本发明的塑料膜特别适于用作农用温室材料。这是由于所述塑料膜能够阻挡UV射线、具有良好的透明度、及具有较高的隔热性能。本发明的塑料膜在白天能防止内部的温度上升，而在夜间能有效地防止内部热量的散失。
在下文中提供了本发明的优选实施例和对比实施例以利于更好地理解本发明。但本发明不局限于以下实施例。
[实施例1-8，对比实施例1-3]
将40％重量比的含氧化铁的具有孔腔无机颗粒(平均颗粒尺寸：10μm)与低密度聚乙烯(密度：0.921g/cm3(ASTM D1505)，熔融指数：1.4g/10分钟(ASTM D1238))混合，并将该混合物熔化并挤出形成无机颗粒含量为40％重量比的第一母料。采用相似方法制造UV射线吸收剂(2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑)含量为10％重量比的第二母料。将通过上述方法制造的母料与低密度聚乙烯依照下表所示的量(％重量比)混合，并使用挤出机制造厚度为100μm的塑料膜(实施例1-8)。同样，使用上述类似方法制造了只含有所述无机颗粒或所述UV吸收剂的塑料膜(对比实施例1-3)。使用分光光度计测量所制造的塑料膜的紫外(UV)线透射比(在波长360到380nm处测量)、近红外线(NIR)透射比(在波长700到1,100nm处测量)、及红外线(IR)透射比(在波长7到23μm处测量)，并列于下表1中。
【表1】
  第二母料量(UV射线吸收剂)   第一母料量(无机颗粒) UV射线透射比360～380nm   NIR透射比700～1,100nm   IR透射比7～23μm
对比实施例1     0％     0％     38％     61％     79％
对比实施例2     5％     0％     4％     72％     78％
对比实施例3     0％     10％     10％     42％     45％
实施例1     1％     20％     2％     18％     21％
实施例2     3％     10％     1％     28％     37％
实施例3     4％     10％     0％     28％     40％
实施例4     2％     15％     2％     36％     34％
实施例5     3％     15％     1％     35％     36％
实施例6     2％     20％     1％     26％     29％
实施例7     3％     20％     0％     28％     28％
实施例8     2％     30％     0％     17％     20％
表1中，对比实施例1相当于通常的低密度聚乙烯膜，对比实施例2相当于含UV射线吸收剂的低密度聚乙烯膜，而对比实施例3相当于含无机颗粒的低密度聚乙烯膜。如表1所示，与只含有UV射线吸收剂或无机颗粒的聚乙烯膜相比，当所述聚乙烯膜同时含有UV射线吸收剂和无机颗粒时，UV射线、NIR射线、及IR射线的透射比有效地降低。因此，与只含有所述UV射线吸收剂和无机颗粒其中之一的膜相比，当同时使用所述UV射线吸收剂和无机颗粒时，意想不到地提高了UV屏蔽性能和隔热性能的效力。此外，本发明塑料膜的其它优点是降低了阻挡UV射线所需的UV射线吸收剂的量，并由于用于隔热的无机颗粒具有微球形状使所述塑料膜具有良好的透明度。
如上所述，本发明的塑料膜具有良好的透明度、造价低廉、并互补地增强了UV射线屏蔽性能和隔热性能。由于所述塑料膜能够防止高温和UV射线对包装材料和农作物的损伤，本发明的塑料膜适于用作农用或包装用的塑料膜。
尽管参照某些优选实施方案对本发明进行了说明和描述，但是本领域所属技术人员应该理解，在不偏离本发明所附权利要求的精神和范围的条件下，可对其形式和细节进行各种修改。

Claims (8)

1.一种塑料膜，包括：
选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯及其混合物的合成树脂材料；
分散于所述合成树脂材料中的UV射线吸收剂；及
平均颗粒尺寸为2到20μm的具有孔腔的无机颗粒，
其中所述的UV射线吸收剂的量为所述塑料膜总量的0.1到2％重量比，且所述无机颗粒的量为所述塑料膜总量的2到20％重量比。
2.如权利要求1所述的塑料膜，其中所述的合成树脂材料是熔融指数为0.3到1.0g/10分钟，且密度为0.90到0.94g/cm3的低密度聚乙烯。
3.如权利要求1或2所述的塑料膜，其中所述的具有孔腔的无机颗粒为含氧化铁的铝-硅无机颗粒。
4.如权利要求1或2所述的塑料膜，其中所述的UV射线吸收剂为二苯甲酮类或苯并三唑类化合物。
5.如权利要求3所述的塑料膜，其中所述的UV射线吸收剂为二苯甲酮类或苯并三唑类化合物。
6.如权利要求4所述的塑料膜，其中所述的苯并三唑类化合物为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔戊基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑或其混合物。
7.如权利要求5所述的塑料膜，其中所述的苯并三唑类化合物为2-(2’-羟基-3’，5’-二叔戊基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑或其混合物。
8.如权利要求3所述的塑料膜，其中所述的无机颗粒的空腔内填充有二氧化碳、氮气或二氧化氮气体。
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