CN103113654A - 一种具有红外吸收功能的聚乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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本发明提供了一种具有红外吸收功能的聚乙烯薄膜及其制备方法。所述聚乙烯薄膜包括以下质量份的原料组分：低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料1~15份、磷酸二苯2-乙基己酯0.5-8份，制备方法为将低密度聚乙烯树脂、铝基层状纳米材料与磷酸二苯2-乙基己酯按质量比100：1-15：0.5-8混合，在温度160-180℃混炼15-45分钟、经热压，制备得到聚乙烯薄膜。所得聚乙烯薄膜在波长为7-25μm范围的红外区透光率低、红外吸收强。该方法工艺简单，成本低。

Description

一种具有红外吸收功能的聚乙烯薄膜及其制备方法
（一）技术领域
本发明提供了一种具有红外吸收功能的聚乙烯薄膜及其制备方法。
（二）背景技术
在温室栽培农作物中，由于白天受波长0.29-4.3μm的太阳光照射，温室内温度高，而夜间因辐射冷却而急剧变为低温。这种急剧的降温对农作物的生长十分不利。聚乙烯树脂等聚烯烃类材料因其良好的柔韧性、透光性和可加工性，广泛地应用于农作物温室栽培中所需要的农用薄膜。但是聚乙烯树脂本身的红外线透过率较高，保温性能较差，白天地表从太阳光吸收的热量在夜间会很快地以红外热辐射的形式散失。夜间从地球表面向大气散失的辐射能量绝大部分集中在波长为7-25μm(对应波数为1428-400cm-1)的中红外区，因此研究提高农用薄膜在波长7-25μm区间的红外吸收性能是非常有意义的。王丽静等（王丽静，徐向宇，David G.Evans，李殿卿，磷酸二氢根插层水滑石的制备及其选择性红外吸收性能，无机化学学报，2010,26(6):970-976）采用化学试剂为原料人工合成水滑石，并再把磷酸二氢根插层到水滑石的层间来制备具有红外吸收性能的聚乙烯薄膜。高桥秀夫等(高桥秀夫，冈田彰，水滑石类化合物和其制法以及含该化合物的农用薄膜，CN100337916C，2007-9-19)也报道了采用化学试剂为原料人工合成水滑石经阴离子插层后与热塑性塑料复合来制备具有红外吸收功能的农用薄膜。上述制备方法成本较高、过程复杂。天然的滑石粉、瓷土等可作为助剂直接添加到聚乙烯薄膜中，但是这些天然无机材料红外吸收性能较差，并且颗粒不均匀，影响了农膜的机械性能、稳定性和可见光透过性能。
（三）发明内容
本发明的目的在于提供一种具有红外吸收功能的聚乙烯薄膜及其制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种具有红外吸收功能的聚乙烯薄膜，所述聚乙烯薄膜包括以下质量份的原料组分：
低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料1~15份、磷酸二苯2-乙基己酯0.5-8份。
所述“包括”的意思是所述聚乙烯薄膜主要由上述质量份的原料组成，但还可以含有本技术领域常用的添加剂，如光稳定剂、抗氧剂、增塑剂等等。所述聚乙烯薄膜也可以不含有添加剂，仅有主要成分组成。
本发明所述的聚乙烯薄膜优选由以下质量份的原料组分组成：
低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料1~15份、磷酸二苯2-乙基己酯0.5-8份。
所述的聚乙烯薄膜更优选由以下质量份的原料组分组成：低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料4~12份、磷酸二苯2-乙基己酯3~8份；最优选所述的聚乙烯薄膜由以下质量份的原料组分组成：低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料6份、磷酸二苯2-乙基己酯5份。
本发明所述低密度聚乙烯树脂简称LDPE，是一种塑料材料，适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。
所述磷酸二苯2-乙基己酯又称2-乙基己基二苯基磷酸酯。
本发明所述铝基层状纳米材料为中国专利申请CN102389982A中公开的材料。具体的，所述铝基层状纳米材料是利用矾浆制备得到，所述方法为：
（1）取原料矾浆，经研磨过筛，在马弗炉中400~900℃下煅烧1~8小时后，冷却，得到粉末产物；所述矾浆是利用矾矿炼制明矾，以水浸法工艺生产的生产过程中产生的矾浆；
（2）取步骤（1）得到的粉末产物与硫酸按1~5:1的酸铝摩尔比混合，搅拌均匀，所得浆液放入恒温干燥箱，在120~250℃进行酸熔反应，取出反应液用水浸泡3~8h，然后静置分层，取上层清液，调节pH值至pH≥12，然后反复水洗、离心至pH=7，取上层清液，即得到含铝前驱物溶液；
（3）按1~5:1的镁铝摩尔比，取Mg(NO3)2·6H2O加入到步骤（2）所得的含铝前驱物溶液中混合，得到镁铝液；然后按1~5:1的[OH-]/[Mg2+]摩尔比将镁铝液在强烈搅拌条件下缓慢滴入到NaOH溶液中，同时滴加Na2CO3溶液以控制浆液pH值为12~14，40~80min滴完，滴加完毕后继续搅拌10~60min，得到胶状沉淀，将该胶状沉淀放入晶化釜中晶化，然后离心水洗至中性，干燥，破碎，过100目筛，得白色粉末状产品，即得所述的铝基层状纳米材料。
本发明所述聚乙烯薄膜可按以下方法制得：将低密度聚乙烯树脂、铝基层状纳米材料与磷酸二苯2-乙基己酯按各组分用量比例混合，在160-180℃温度下混炼15-45分钟、再经热压成薄膜片，制备得到所述聚乙烯薄膜。通常所述热压时的温度为160~180℃，压力为30~35MPa，时间为20~30分钟，优选热压时的温度为160℃，压力为30MPa，时间为20分钟。
本发明的有益效果在于：本发明提供的聚乙烯薄膜在波长为7-25μm范围的红外区透光率低、可低至23%，红外吸收强。并且制备方法工艺简单，采用利用矾浆回收制得的铝基层状纳米材料为原料，成本低，适于工业化生产，可应用作为农作物温室栽培中所需要的农用薄膜。
（四）附图说明
图1实施例4中的制备的聚乙烯薄膜的FT-IR红外透过曲线。
（五）具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
本发明实施例中的铝基层状纳米材料按中国专利申请CN102389982A中实施例1的方法制得，具体为：
（1）取原料矾浆，经研磨过筛，在马弗炉中500℃下煅烧4小时后，冷却，得到粉末产物；
（2）取10.0g粉末产物与2mol/L的H2SO4按3：1的酸铝摩尔比混合，然后搅拌均匀，所得浆液放入恒温干燥箱，在220℃反应，进行酸熔1h，取出用水浸泡5h，然后静置分层，取上层清液，加入NaOH调节至pH=13，然后反复水洗、离心7次，取上层清液，即得到含铝前驱物溶液。
（3）按1：1的镁铝摩尔比，将Mg(NO3)2·6H2O加到上述含铝前驱物溶液中，得到镁铝液；另按[OH-]/[Mg2+]摩尔比为2：1配制75mL的NaOH溶液放入250ml三口烧瓶中，然后将镁铝液缓慢滴入到碱液中，放到磁力搅拌器上边滴加边强烈搅拌1h，同时滴加Na2CO3溶液以控制浆液pH值为13.0，滴加完毕后继续搅拌30min，得到胶状沉淀，将该胶状沉淀放入聚四氟乙烯内衬不锈钢晶化釜中于60℃晶化18小时，然后离心水洗至pH=7，放入恒温干燥箱中70℃干燥12h，破碎，过100目筛，得白色粉末状产品，即为铝基层状纳米材料。
实施例1
分别取低密度聚乙烯树脂5g、铝基层状纳米材料0.05g、磷酸二苯2-乙基己酯0.05g，按质量比为100：1：1混合，在控制加工温度160℃的混炼机上混炼20min，将混炼加工好的材料在平板硫化机上热压成薄膜片，热压温度为160℃，压力为30MPa，时间为20min，制备得到厚度120μm的聚乙烯薄膜。所得薄膜进行FT-IR测试，在波长为7-25μm的范围对红外线透过率进行积分计算，得到红外线平均透过率为67%。
实施例2
分别取低密度聚乙烯树脂5g、铝基层状纳米材料0.15g、磷酸二苯2-乙基己酯0.1g，按质量比为100：3：2混合，在控制加工温度180℃的混炼机上混炼30min，将混炼加工好的材料在平板硫化机上热压成薄膜片，模压温度为160℃，压力为30MPa，时间为20min，制备得到厚度约120μm的薄膜。在波长为7-25μm的范围对红外线透过率进行积分计算，得到红外线平均透过率为53%。
实施例3
分别取低密度聚乙烯树脂5g、铝基层状纳米材料0.2g、磷酸二苯2-乙基己酯0.15g，按质量比为100：4：3混合，在控制加工温度180℃的混炼机上混炼20min，将混炼加工好的材料在平板硫化机上热压成薄膜片，模压温度为160℃，压力为30MPa，时间为20min，制备得到厚度约120μm的薄膜。在波长为7-25μm的范围对红外线透过率进行积分计算，得到红外线平均透过率为35%。
实施例4
分别取低密度聚乙烯树脂5g、铝基层状纳米材料0.3g、磷酸二苯2-乙基己酯0.25g，按质量比为100：6：5混合，在控制加工温度170℃的混炼机上混炼30min，将混炼加工好的材料在平板硫化机上热压成薄膜片，模压温度为160℃，压力为30MPa，时间为20min，制备得到厚度约120μm的薄膜。在波长为7-25μm的范围对红外线透过率进行积分计算，得到红外线平均透过率为23%。图1为实施例4中的制备的薄膜的红外透过曲线（FT-IR图谱）。
实施例5
分别取低密度聚乙烯树脂5g、铝基层状纳米材料0.01g、磷酸二苯2-乙基己酯0.01g，按质量比为100：10：6混合，在控制加工温度180℃的混炼机上混炼40min，将混炼加工好的材料在平板硫化机上热压成薄膜片，模压温度为160℃，压力为30MPa，时间为20min，制备得到厚度约120μm的薄膜。在波长为7-25μm的范围对红外线透过率进行积分计算，得到红外线平均透过率为34%。
实施例6
分别取低密度聚乙烯树脂5g、铝基层状纳米材料0.6g、磷酸二苯2-乙基己酯0.4g，按质量比为100：12：8混合，在控制加工温度180℃的混炼机上混炼45min，将混炼加工好的材料在平板硫化机上热压成薄膜片，模压温度为160℃，压力为30MPa，时间为20min，制备得到厚度约120μm的薄膜。在波长为7-25μm的范围对红外线透过率进行积分计算，得到红外线平均透过率为42%。

Claims (5)

1.一种具有红外吸收功能的聚乙烯薄膜，其特征在于所述聚乙烯薄膜包括以下质量份的原料组分：
低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料1~15份、磷酸二苯2-乙基己酯0.5-8份。
2.如权利要求1所述的聚乙烯薄膜，其特征在于所述聚乙烯薄膜由以下质量份的原料组分组成：
低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料1~15份、磷酸二苯2-乙基己酯0.5-8份。
3.如权利要求1所述的聚乙烯薄膜，其特征在于所述聚乙烯薄膜由以下质量份的原料组分组成：
低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料4~12份、磷酸二苯2-乙基己酯3~8份。
4.如权利要求1所述的聚乙烯薄膜，其特征在于所述聚乙烯薄膜由以下质量份的原料组分组成：
低密度聚乙烯树脂100份、铝基层状纳米材料6份、磷酸二苯2-乙基己酯5份。
5.如权利要求1~4之一所述的聚乙烯薄膜，其特征在于所述聚乙烯薄膜按以下方法制得：将低密度聚乙烯树脂、铝基层状纳米材料与磷酸二苯2-乙基己酯按组分用量比例混合，在160-180℃温度下混炼15-45分钟、再经热压成薄膜片，制备得到所述聚乙烯薄膜。
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