CN102848683B - 一种涂覆型转光膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂覆型转光膜及其制备方法。本发明属于农用薄膜技术领域。一种涂覆型转光膜，内层为力学性能层，中层为保温转光层，次外层为涂覆载体层，外层为薄膜涂覆层。涂覆型转光膜制备方法：（1）长寿多功能母料制备：密炼机升温，加料搅拌，出料造粒；（2）高光效转光长寿母料制备：密炼机升温，加料搅拌，出料造粒；（3）涂覆型转光膜制造：内层、中层和次外层按配方称量，分别加入混料机搅拌，挤出，模头为三层复合中心进料型，物料分别经过三台挤出机熔融、塑化，圆型口模共同挤出，薄膜表面电晕处理，在线涂覆，烘干定型。本发明具有高强度、高抗冲击性及高抗撕裂性，光转化、高保温、高透光，流滴消雾持效期长等优点。
Description
技术领域
本发明属于农用薄膜技术领域，特别是涉及一种涂覆型转光膜及其制备方法。
背景技术
目前，多功能农膜产品主要是采用传统内添加型工艺制作，通过向低密度聚乙烯或EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂)树脂材料中添加各种功能助剂使薄膜达到较长的使用寿命和流滴消雾性能(光学性能)。但传统内添加型农膜没有光转化性能，不能将光谱中有害光波和某些无效光波激发转化为对作物光合作用和生长有益的光波，从而影响作物光合作用强度，不能达到高产、缩短作物生长期和减少农药和化肥使用量的作用。同时薄膜在使用中，膜表面在棚内水滴的抽提作用下，薄膜内添加的流滴剂、消雾剂分子不断向薄膜表面迁移并随水滴流失，从而逐渐丧失流滴消雾性能。传统内添加型农膜流滴消雾持效期只能达到6-8个月，与农膜使用寿命不同步，随着农膜光学性能的丧失，使棚内农作物失去了赖以生长的光、热、温环境，严重影响温室内作物的生长和最终产量，导致薄膜失去使用价值等问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种涂覆型转光膜及其制备方法。
本发明的目的之一是提供一种高强度、高抗冲击性及高抗撕裂性，且具有光转化、高保温、高透光以及和农膜使用寿命相当的流滴消雾性能等特点的涂覆型转光膜。
本发明涂覆型转光膜所采取的技术方案是：
一种涂覆型转光膜，其特征是：涂覆型转光膜有四层，由内到外的层状结构依次为内层、中层、次外层和外层；内层为力学性能层，中层为保温转光层，次外层为涂覆载体层，外层为薄膜涂覆层。
本发明涂覆型转光膜还可以采用如下技术方案：
所述的涂覆型转光膜，其特点是：内层和次外层重量百分比组成为基料87.5－92.5%，长寿多功能母料7.5－12.5%，中层重量百分比组成为基料87.5－92.5%，高光效转光长寿母料7.5－12.5%；其中，
长寿多功能母料的配方重量百分比组成为：低密度聚乙烯78－85%，受阻胺光稳定剂5－7.5%，紫外线吸收剂1－1.5%，复合抗氧剂1.5-2.5%，无机超细缓释保温剂4-5.5%，分散剂3.5－5%；
高光效转光长寿母料的配方重量百分比组成为：低密度聚乙烯73－82%，纳米稀土多波段转光剂2－3%，受阻胺光稳定剂5－7.5%，紫外线吸收剂1－1.5%，复合抗氧剂1.5-2.5%，无机超细缓释保温剂4-5.5%，分散剂3.5－5%，爽滑剂1-2%。
所述的涂覆型转光膜，其特点是：基料为低密度聚乙烯(LDPE)、茂金属线性低密度聚乙烯(MLLDPE)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一种或其混合物。
所述的涂覆型转光膜，其特点是：受阻胺光稳定剂为1,6-己二胺，N,N1-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-吡啶基)-,同吗啉-2,4,6－三氯-1,3,5－三嗪的聚合物。
主要功能：在聚乙烯薄膜受热或紫外线辐射下，受阻胺通过再生基捕获和过氧化氢分解机理保护薄膜，并具有一定抗酸性，防止薄膜降解，赋予塑料制品最长的使用寿命和外观颜色的持久性。特别对要求耐侯性高的聚烯烃有很好的效果，耐抽提，热失重小。
所述的涂覆型转光膜，其特点是：纳米多波段转光剂为CaS:Eu2+,粒径50nm以下。
主要功能：将太阳光谱成分中叶绿素难以吸收的紫外光和绿光转换成植物能够充分吸收且生长必需的红光和蓝光。
所述的涂覆型转光膜，其特点是：紫外线吸收剂为2－羟基－4－正辛氧基二苯甲酮。
主要功能：能强烈吸收270-330nm的紫外光，与大多数塑料的相容性好，挥发性低，它通过优先吸收有破坏性的高能紫外辐射，并使之分散成无破坏性能量来防止紫外光引起的聚乙烯薄膜降解或破损。
复合抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。主要功能：可有效防止聚乙烯薄膜在加热挤出生产中或储存过程中产生热氧降解。
所述的涂覆型转光膜，其特点是：无机超细缓释保温剂为无机层状纳米镁铝水滑石，白色粉末状，细度在3000目左右。
主要功能：1、具有红外阻隔作用，显著提高聚乙烯薄膜的保温作用。2、具有增透作用，提高聚乙烯薄膜的透明度。3、光稳定协同性，水滑石能吸附薄膜中的酸性基团,使光稳定剂免受酸性基团的攻击,保护了光稳定剂。水滑石的层状结构能够吸附重金属离子,降低薄膜的降解作用。
分散剂为聚乙烯蜡。主要功能：促进助剂之间润滑与分散。
爽滑剂为芥酸酰胺。主要功能：具有良好爽滑、抗粘合作用，减少纳米级材料团聚，提高薄膜表面光泽。
所述的涂覆型转光膜，其特点是：外层为涂覆层，涂覆层所用涂覆液原液为二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶与偶联剂、消泡剂、增塑剂、流平剂相混合而成，涂覆液原液按1：8－10比例与去离子水混合为涂覆液涂覆形成涂覆层结构；其中，
二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶为粒径在10-50纳米的二氧化硅溶胶或氧化铝类溶胶，重量份为0.01-30；
偶联剂为KH550， 重量份为0.01-0.5；
消泡剂为水性聚醚有机硅，重量份为0.02-0.05；
增塑剂为聚氨酯类， 重量份为0.2-15；
流平剂为SILOK-8000， 重量份为0.001-0.5。
所述的涂覆型转光膜，其特点是：涂覆型转光膜的厚度为：90-150微米，密度为0.950－0.990克/厘米3。
本发明的目的之二是提供一种工艺简单、加工方便、易于控制、质量稳定、生产效率高，且产品具有高强度、高抗冲击性及高抗撕裂性，光转化、高保温、高透光以及使用寿命长等特点的涂覆型转光膜制备方法。
本发明涂覆型转光膜制备方法所采取的技术方案是：
一种涂覆型转光膜制备方法，其特征是：涂覆型转光膜制备包括以下工艺过程，
1．长寿多功能母料的制备：
按权利要求2所述配方称量各组份，将密炼机升温至130-140℃，依次放入低密度聚乙烯、分散剂、无机超细缓释保温剂、受阻胺光稳定、紫外线吸收剂、复合抗氧剂，搅拌7-12分钟，出料冷却，然后放入造粒机造粒；
2．高光效转光长寿母料的制备：
按权利要求2所述配方称量各组份，将高速密炼机升温至130-140℃，依次放入低密度聚乙烯、分散剂、爽滑剂、纳米多波段转光剂、无机超细缓释保温剂，搅拌2-3分钟后，放入受阻胺光稳定、紫外线吸收剂、复合抗氧剂，再高速搅拌10-15分钟，出料冷却，然后放入造粒机造粒；
3．涂覆液制备：
按权利要求8所述配方称量各组份，将二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶与偶联剂，消泡剂，增塑剂，流平剂相混合制成涂覆原液，将涂覆原液按1：8－10比例与去离子水混合，搅拌10-20分钟，混合均匀的混合液为涂覆液。
4．涂覆型转光膜的制造：
内层、中层和次外层分别按权利要求2所述配方重量百分比称量，按给定比例将长寿多功能母料、高光效转光长寿母料、基料，分别加入内层、中层和次外层混料机搅拌均匀，搅拌时间为10－15分钟，然后送入三台挤出机中，挤出机长径比为35－25：1，模头为三层复合中心进料型，内层、中层和次外层的物料分别经过三台挤出机的熔融、塑化、挤出到三层共挤模头螺旋体继续塑化，通过圆型口模共同挤出，从圆型口模挤出复合筒状膜管，膜管在模心吹进的压缩空气吹涨进行横向拉伸，同时经过环形风口的风冷却及上牵引夹辊的纵向牵伸，再通过薄膜表面电晕处理，涂覆液放入浸液槽，膜体经浸沾进行在线涂覆，烘干定型使涂覆液均匀涂覆在膜的次外层，形成膜体外层的涂覆层结构，剖刀剖边后将膜筒形成单片膜收卷在卷轴上，得到涂覆型转光膜产品。
本发明具有的优点和积极效果是：
涂覆型转光膜及其制备方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明产品具有高强度、高抗冲击性及高抗撕裂性，且具有光转化、高保温、高透光以及和农膜使用寿命相当的流滴消雾性能。其优点是：涂覆型转光膜对比传统内添加型农膜进一步提高了薄膜的光学性能，同时膜中添加有高强度纳米多波段转光剂，可将光谱中有害光波和无效光波激发转化为对作物光合作用和生长有益的光波，转光光谱与光合作用吻合，转光寿命可长达450天以上，从而提高作物光合作用强度，达到增温、高产、缩短作物生长期和减少农药的使用量，可显著提高作物果实中维生素、糖份及干物质含量，提升作物品质，起到光肥作用。产品流滴消雾持效期可达2-3年，解决了制约农膜功能与使用寿命不同步的主要矛盾，延长农膜的使用寿命和使用价值，特别适合光照时间长、光照强度高的喜温类蔬菜瓜果作物的生长需要。此外，该膜可二次回收利用，节约石油资源，降低农民种植作物成本和劳动强度。
附图说明
图1是涂覆型转光膜结构示意图；
图2是长寿多功能母料与高光效转光长寿母料工艺流程方框示意图；
图3是涂覆型转光膜工艺流程方框示意图。
图中，1、外层；2、次外层；3、中层；4、内层。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
参阅附图1、图2和图3。
实施例1
一种涂覆型转光膜，它包括内层、中层、次外层和外层四层结构，所述薄膜由内到外的层状结构依次为：内层为力学特性层，中层为高保温转光层，次外层为涂覆载体层，外层为薄膜涂覆层。
内层和次外层包括7.5－12.5%长寿多功能母料，中层包括7.5－12.5%含有高强度纳米多波段转光剂的高光效转光长寿母料，基料为87.5－92.5%。其中，
1．长寿多功能母料配方（重量份）：
将高速密炼机升温至130-140℃，依次放入低密度聚乙烯、分散剂、无机超细缓释保温剂、受阻胺光稳定、紫外线吸收剂、复合抗氧剂，高速搅拌7-12分钟，出料冷却，然后放入造粒机造粒。
2．高光效转光长寿母料配方（重量份）：
3．基料为低密度聚乙烯(LDPE)、茂金属线性低密度聚乙烯(MLLDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一种、两种或三种的混合物。
4．外层为涂覆层，涂覆层所用涂覆液原液为二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶与偶联剂、消泡剂、增塑剂、流平剂相混合而成，涂覆液原液按1：9比例与去离子水混合为涂覆液涂覆形成涂覆层结构；其中，
二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶为粒径在10-50纳米的二氧化硅溶胶或氧化铝类溶胶，重量份为0.01-30
偶联剂为KH550， 重量份为0.01-0.5
消泡剂为水性聚醚有机硅 重量份为0.02-0.05
增塑剂为聚氨酯类， 重量份为0.2-15
流平剂为SILOK-8000， 重量份为0.001-0.5
产品涂覆型转光膜的总厚度为：120微米，密度为0.96克/厘米3。
实施例2
一种涂覆型转光膜，它包括内层、中层、次外层和外层四层结构，所述薄膜由内到外的层状结构依次为：内层为力学特性层，中层为高保温转光层，次外层为涂覆载体层，外层为薄膜涂覆层。
内层和次外层包括7.5－12.5%长寿多功能母料，中层包括7.5－12.5%含有高强度纳米多波段转光剂的高光效转光长寿母料，基料为87.5－92.5%。其中，
1、长寿多功能母料配方（重量份）：
2、高光效转光长寿母料配方（重量份）：
3．基料为低密度聚乙烯(LDPE)、茂金属线性低密度聚乙烯(MLLDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的等比例混合物。
4．外层为涂覆层，涂覆层所用涂覆液原液为二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶与偶联剂、消泡剂、增塑剂、流平剂相混合而成，涂覆液原液按1：9比例与去离子水混合为涂覆液涂覆形成涂覆层结构；其中，
二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶为粒径在10-50纳米的二氧化硅溶胶或氧
化铝类溶胶，重量份为0.01-30；
偶联剂为KH550， 重量份为0.01-0.5；
消泡剂为水性聚醚有机硅，重量份为0.02-0.05；
增塑剂为聚氨酯类， 重量份为0.2-15；
流平剂为SILOK-8000， 重量份为0.001-0.5。
本产品涂覆型转光膜的总厚度为：120微米，密度为0.96克/厘米3。
实施例3
一种涂覆型转光膜制备方法，包括以下工艺过程：
1．长寿多功能母料的制备：
按照实施例1所述配方称量各组份，将密炼机升温至130-140℃，依次放入低密度聚乙烯、分散剂、无机超细缓释保温剂、受阻胺光稳定、紫外线吸收剂、复合抗氧剂，搅拌7-12分钟，出料冷却，然后放入造粒机造粒；
2．高光效转光长寿母料的制备：
按照实施例1所述配方称量各组份，将高速密炼机升温至130-140℃，依次放入低密度聚乙烯、分散剂、爽滑剂、纳米多波段转光剂、无机超细缓释保温剂，搅拌2-3分钟后，放入受阻胺光稳定、紫外线吸收剂、复合抗氧剂，再高速搅拌10-15分钟，出料冷却，然后放入造粒机造粒；
3．涂覆液制备：
按实施例1所述配方称量各组份，将二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶与偶联剂，消泡剂，增塑剂，流平剂相混合制成涂覆原液，将涂覆原液按1：9比例与去离子水混合，搅拌10－20分钟，混合均匀的混合液为涂覆液。
4．涂覆型转光膜的制造：
内、中、次外层按实施例1配方重量百分比称量，其中长寿多功能母料、高光效转光长寿母料比例为8%、聚乙烯高聚物92%，分别加入内、中、次外层三台混料机搅拌均匀，搅拌时间为10－15分钟，然后送入三台挤出机中，挤出机长径比为30：1，模头为三层复合中心进料型，内层、中层和次外层的物料分别经过三台挤出机的熔融、塑化、挤出到三层共挤模头螺旋体继续塑化，通过圆型口模共同挤出，从圆型口模挤出复合筒状膜管，膜管在模心吹进的压缩空气吹涨进行横向拉伸，同时经过环形风口的风冷却及上牵引夹辊的纵向牵伸，再通过薄膜表面电晕处理、在线涂覆涂覆液、烘干定型，剖刀剖边后将膜筒形成单片膜收卷在卷轴上，经计米、称量、检验、包装入库。所制得涂覆型转光膜具有长寿、流滴消雾、高透光、高保温与转光等功能。
实施例4
一种涂覆型转光膜制备方法，包括以下工艺过程：
1．长寿多功能母料的制备：按照实施例2所述配方称量各组份；
2．高光效转光长寿母料的制备：按照实施例2所述配方称量各组份；
3．涂覆液制备：同实施例1。
4．涂覆型转光膜的制造的工艺过程，采用实施例1的方法。通过上述的工艺制得的涂覆型转光膜，如厚度在0.09－0.12mm则寿命在24-36月，转光性能基本与膜寿命同步。
本实施例制得的涂覆型转光膜，其功能效果与类似技术相比，具有以下特点：
1、涂覆型转光膜通过添加的高强度纳米多波段转光剂，将太阳光谱中无用或有害的紫外光、绿光转换成植物光合作用所需要的红光和蓝光，转光光谱与光合作用吻合，转光寿命可长达450天以上，达到增温、高产，显著提高作物果实中维生素、糖份及干物质含量，有明显改善作物品质和减少病虫害的功能。
2、涂覆型转光膜采用的涂覆工艺，使产品流滴消雾持效期可达2-3年，解决了制约农膜功能与使用寿命不同步的主要矛盾，延长农膜的使用寿命和使用价值，特别适合光照时间长、光照强度高的喜温类蔬菜瓜果作物的生长需要。
3、涂覆型转光膜集转光、流滴、消雾、保温、长寿功能于一体，对比传统内添加型农膜流滴消雾持效期只能达到6-8个月，与农膜使用寿命不同步，随着农膜光学性能的丧失，使棚内农作物失去了赖以生长的光、热、温环境，严重影响温室内作物的生长和最终产量，因此涂覆型转光膜具有良好的应用前景。
Claims (8)
1.一种涂覆型转光膜，其特征是：涂覆型转光膜有四层，由内到外的层状结构依次为内层、中层、次外层和外层；内层为力学性能层，中层为保温转光层，次外层为涂覆载体层，外层为薄膜涂覆层；
内层和次外层重量百分比组成为基料87.5－92.5％，长寿多功能母料7.5－12.5％，中层重量百分比组成为基料87.5－92.5％，高光效转光长寿母料7.5－12.5％；其中，
长寿多功能母料的配方重量百分比组成为：低密度聚乙烯78－85％，受阻胺光稳定剂5－7.5％，紫外线吸收剂1－1.5％，复合抗氧剂1.5-2.5％，无机超细缓释保温剂4-5.5％，分散剂3.5－5％；
高光效转光长寿母料的配方重量百分比组成为：低密度聚乙烯73－82％，纳米多波段转光剂2－3％，受阻胺光稳定剂5－7.5％，紫外线吸收剂1－1.5％，复合抗氧剂1.5-2.5％，无机超细缓释保温剂4-5.5％，分散剂3.5－5％，爽滑剂1-2％。
2.根据权利要求1所述的涂覆型转光膜，其特征是：基料为低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或其混合物。
3.根据权利要求1所述的涂覆型转光膜，其特征是：受阻胺光稳定剂为1,6-已二胺，N,N1-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-吡啶基)-,同吗啉-2,4,6－三氯-1,3,5－三嗪的聚合物。
4.根据权利要求1所述的涂覆型转光膜，其特征是：纳米多波段转光剂为CaS:Eu2+,粒径50nm以下。
5.根据权利要求1所述的涂覆型转光膜，其特征是：紫外线吸收剂为2－羟基－4－正辛氧基二苯甲酮；复合抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复配物。
6.根据权利要求1所述的涂覆型转光膜，其特征是：无机超细缓释保温剂为无机层状纳米镁铝水滑石；分散剂为聚乙烯蜡；爽滑剂为芥酸酰胺。
7.根据权利要求1所述的涂覆型转光膜，其特征是：外层为涂覆层，涂覆层所用涂覆液原液为二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶与偶联剂、消泡剂、增塑剂、流平剂相混合而成，涂覆液原液按1：8－10比例与去离子水混合为涂覆液涂覆形成涂覆层结构；其中，
二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶为粒径在10-50纳米的二氧化硅溶胶或氧化铝类溶胶，重量份为0.01-30；
8.一种涂覆型转光膜制备方法，其特征是：涂覆型转光膜制备包括以下工艺过程，
(1)长寿多功能母料的制备：
按权利要求1所述配方称量各组份，将密炼机升温至130-140℃，依次放入低密度聚乙烯、分散剂、无机超细缓释保温剂、受阻胺光稳定剂、紫外线吸收剂、复合抗氧剂，搅拌7-12分钟，出料冷却，然后放入造粒机造粒；
(2)高光效转光长寿母料的制备：
按权利要求1所述配方称量各组份，将高速密炼机升温至130-140℃，依次放入低密度聚乙烯、分散剂、爽滑剂、纳米多波段转光剂、无机超细缓释保温剂，搅拌2-3分钟后，放入受阻胺光稳定剂、紫外线吸收剂、复合抗氧剂，再高速搅拌10-15分钟，出料冷却，然后放入造粒机造粒；
(3)涂覆液制备：
按权利要求7所述配方称量各组份，将二氧化硅或氧化铝类的改性纳米胶与偶联剂，消泡剂，增塑剂，流平剂相混合制成涂覆原液，将涂覆原液按1：8－10比例与去离子水混合，搅拌10－20分钟，混合均匀的混合液为涂覆液；
(4)涂覆型转光膜的制造：
内层、中层和次外层分别按权利要求1所述配方重量百分比称量，按给定比例将长寿多功能母料、高光效转光长寿母料、基料，分别加入内层、中层和次外层混料机搅拌均匀，搅拌时间为10－15分钟，然后送入三台挤出机中，挤出机长径比为35－25：1，模头为三层复合中心进料型，内层、中层和次外层的物料分别经过三台挤出机的熔融、塑化、挤出到三层共挤模头螺旋体继续塑化，通过圆型口模共同挤出，从圆型口模挤出复合筒状膜管，膜管在模心吹进的压缩空气吹涨进行横向拉伸，同时经过环形风口的风冷却及上牵引夹辊的纵向牵伸，再通过薄膜表面电晕处理，涂覆液放入浸液槽，膜体经浸沾进行在线涂覆，烘干定型使涂覆液均匀涂覆在膜的次外层，形成膜体外层的涂覆层结构，剖刀剖边后将膜筒形成单片膜收卷在卷轴上，得到涂覆型转光膜产品。
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