CN104249522A - 一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜及其制备方法，属于高分子材料技术领域。其特征在于：本发明以100重量份聚氯乙烯树脂为主要原料，并添加2.5~5.0重量份复合防雾无滴助剂；利用三层共挤复合压延工艺制备出三层复合结构的大棚膜，其中间层中复合防雾无滴助剂浓度为表层中的1.5~2.5倍，中间层厚度为表层厚度的2~3倍。复合防雾无滴助剂为10~15重量份复合防雾剂，25~50重量份复合无滴剂，40~80重量份缓释剂经过插层反应制得。本发明耐久型消雾、无滴聚氯乙烯大棚膜制备方法为防雾剂及无滴剂与缓释剂插层-物料配混-压延工艺，消雾无滴聚氯乙烯大棚膜能够长期有效的具有消雾、无滴效果。

Description

一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜及其制备方法

技术领域

一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

我国北方地区种植蔬菜大棚来解决越冬季节新鲜蔬菜供应难题。由于蔬菜大棚内外温度湿度相差较大，容易在大棚内形成雾气和在棚膜表面形成水膜，影响棚内透明度，降低阳光照射。覆盖具有消雾、无滴功能的大棚膜，可有效解决此类问题，同时限制霉菌生长，使蔬菜发育良好，提高品质和产量。

现在通用的消雾、无滴大棚膜有PVC膜和PE膜，PE膜由于自身结晶较大致使透明性差。PVC膜多采用常规薄膜生产配方及工艺，虽然添加消雾剂等助剂，但耐久性差，消雾、无滴效果在使用中下降明显。

CN 1112399C公开了一种聚氯乙烯无滴消雾棚膜，以聚氯乙烯树脂为基体，加入增塑剂、稳定剂、防老剂和无滴消雾剂配合制成，其中无滴消雾剂以山梨醇酐脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯和磷/硼/硅有机表面活性剂按比例复制而成。

CN 1115361C公开了一种聚氯乙烯高效无滴膜，其配方中使用的无滴功能助剂由壬烷基聚氧乙烯醚、吐温61、吐温81、吐温21 和多元醇酯类三种表面活性剂按比例匹配而成。

CN 101230147B公开了一种能够调节太阳光的温室大棚内的透射光谱，促进果树光合作用，提高果实品质和产量的农用聚氯乙烯果树专用棚膜。该聚氯乙烯果树专用棚膜是以聚氯乙烯树脂为基体，在其中加入增塑剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、复合无滴剂、有机硅防雾剂、受阻胺类光稳定剂和转光剂等，经过压延、拉幅等生产工艺步骤制备而成。

以上专利公开的聚氯乙烯大棚膜，随使用时间延长消雾、无滴效果下降明显，耐久性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供耐久型的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述大棚膜为三层复合结构，中间层厚度为表层厚度的2~3倍；

所述表层由以下重量份组分组成，聚氯乙烯树脂100份，稳定剂1.0~3.0份，增塑剂40~80份，加工助剂2~8份，润滑剂0.2~1.0份，酚类抗氧剂0.5~1.5份，光稳定剂0.2~2.0份，复合防雾无滴助剂2.5~3.0份，酞菁蓝0.01~0.3份；

所述中间层由以下重量份组分组成，聚氯乙烯树脂100份，稳定剂1.0~3.0份，增塑剂40~80份，加工助剂2~8份，润滑剂0.2~1.0份，酚类抗氧剂0.5~1.5份，光稳定剂0.2~2.0份，复合防雾无滴助剂3.75~7.5份，酞菁蓝0.01~0.3份；中间层中复合防雾无滴助剂浓度为表层中复合防雾无滴助剂浓度的1.5~2.5倍；

所述的复合防雾无滴助剂由7.5~10重量份防雾剂，30~55重量份无滴剂，40~70重量份缓释剂经过插层反应制得。

其中，所述的防雾剂为含氟脂肪酸甘油酯聚氧化乙烯醚、含氟脂肪酸甘露醇酯聚氧化乙烯醚、聚二甲基硅氧烷氧化乙烯醚等两种或两种以上任意比例复配物。

其中，所述的无滴剂为单硬脂酸甘油酯、单亚麻酸甘油酯、单油酸甘油酯、单月桂酸山梨醇酐酯（Span-20）、单棕榈酸山梨醇酐酯（Span-40）、单硬脂酸山梨醇酐酯（Span-60）、单油酸山梨醇酐酯（Span-80）、聚氧化乙烯山梨醇酐单月桂酸酯（Tween-20）、聚氧化乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯（Tween-40）、聚氧化乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯（Tween-60）、聚氧化乙烯山梨醇酐单油酸酯（Tween-80）、硬脂酸二聚甘油酯中四种或四种以上任意比例复配物。

其中，所述的缓释剂为纳米级水滑石、纳米级硅藻土或纳米级绢云母。

优选的，所述缓释剂为纳米级水滑石。水滑石具有层状结构，水滑石的化学组成具有如下通式：[M²⁺ _1-xM³⁺ _x(OH)₂]^x+(A^n–)_x/n·mH₂O，其中M²⁺和M³⁺分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg^2＋、Ni²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Fe²⁺等二价阳离子和Al³⁺、Cr³⁺、Co³⁺、Fe³⁺等三价阳离子均可以形成水滑石；A^n–为层间阴离子；x为M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比值，大约是4:1到2:1；m为层间水分子的个数。

优选的，所述的防雾剂为含氟脂肪酸甘油酯聚氧化乙烯醚与聚二甲基硅氧烷氧化乙烯醚按质量比0.3:9混合的复配物。

优选的，所述的无滴剂为聚氧化乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧化乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、单油酸山梨醇酐酯、单硬脂酸山梨醇酐酯、硬脂酸二聚甘油酯按质量比5:2.5:25:10:2.2混合的复配物。

优选的，所述的聚氯乙烯树脂为悬浮法生产的聚氯乙烯，聚合度为1000~2500。可选的，聚氯乙烯树脂聚合度为800~4000。

所述的稳定剂为有机锡稳定剂。如美国科聚亚公司17MOK。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、癸二酸二辛酯（DOS）、偏苯三酸三辛酯（TOTM）、柠檬酸三丁酯（TBC）、亚磷酸三（壬基苯基）酯（TNPP）、环氧大豆油（ESBO）的两种或两种以上任意比例混合。

所述的加工助剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯接枝共聚物（ACR）或甲基丙烯酸丁酯-苯乙烯-丁二烯接枝共聚物。优选日本钟渊株式会社PA-101，其分子量分布呈双峰形态，Mw约为8万。

所述的润滑剂为脂肪酸酯类、低分子量聚乙烯蜡、微晶蜡的两种或两种以上任意比例混合。

所述的酚类抗氧剂为四[3-（3，5-二叔丁基-4-羟苯基）丙酸]季戊醇酯（1010），用量为0.5~1.5。也可选用磷系抗氧剂。

具体的，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类紫外光吸收剂；优选的所述光稳定剂为苯并三唑类紫外光吸收剂，用量为0.5~1.5。如UV-419。

所述的酞菁蓝颜料，用量优选0.05~0.15。

一种上述消雾无滴聚氯乙烯大棚膜的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为： 

1、复合防雾无滴助剂插层工艺：按重量份将纳米级缓释剂40~70份、复合防雾剂7.5~10份、复合无滴剂30~55份加入无水乙醇溶剂中，纳米级缓释剂与无水乙醇质量比例为1:8~10，在45~50℃的反应温度下，强搅拌反应2~3小时，过滤后在真空干燥箱中干燥，研磨制得复合防雾无滴助剂；

2、物料配混工艺：分别按照重量份聚氯乙烯树脂100份，稳定剂1.0~3.0份，增塑剂30~100份，加工助剂2~8份，润滑剂0.2~1.0份，酚类抗氧剂0.2~2.0份，光稳定剂0.2~2.0份，复合防雾无滴助剂中间层3.75~7.5份、表层2.5~3.0份，酞菁蓝0.01~0.3份在高低速混合机组混合，至混合温度100~130℃时，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至38~42℃时出料；

3、压延工艺：采用三层共挤复合压延工艺，其中中间层复合防雾无滴助剂浓度为表层1.5~2.5倍，中间层厚度为表层或底层厚度2~3倍，压延温度为160℃~200℃。 

优选的，所述的物料配混工艺中高低速混合机组混合温度为110~120℃。

防雾剂、无滴剂属于表面活性剂，当其在薄膜表面析出后，可微溶于薄膜表面水中而降低水的表面张力，从而形成水膜，避免大水滴的形成及滴落。本发明制得耐久型聚氯乙烯防雾、无滴薄膜，主要通过如下途径：

a、选用相对分子质量较大的防雾剂、无滴剂，减缓表面活性剂向薄膜表面的迁移速度，保持其长效性；

b、选用具有孔隙或片层结构的助剂用作缓释剂，可部分吸附防雾剂和无滴剂，调整其析出速度，同时消除加工时过度润滑现象。由于防雾剂和无滴剂为表面活性剂，同时具有润滑剂的作用，用量较多时会大幅延长物料塑化时间，造成加工困难；用量较少时其长效性难以保证；

c、为保持防雾剂和无滴剂的持续析出量，采用多层膜复合压延工艺，内层防雾剂和无滴剂含量高于外层。

与现有技术相比，本发明的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜及其制备方法所具有的有益效果是：本发明耐久型消雾、无滴聚氯乙烯大棚膜制备方法为防雾剂及无滴剂与缓释剂插层-物料配混-压延工艺：选用相对分子质量较大的防雾剂、无滴剂，减缓表面活性剂向薄膜表面的迁移速度，保持其长效性；选用具有孔隙或片层结构的助剂用作缓释剂，可部分吸附防雾剂和无滴剂，调整其析出速度，同时消除加工时过度润滑现象；为保持防雾剂和无滴剂的持续析出量，采用多层膜复合压延工艺，内层防雾剂和无滴剂含量高于外层。本发明的消雾无滴聚氯乙烯大棚膜能够长期有效的具有消雾、无滴效果。延长了大棚膜的使用时间，减少跟换次数。维护环境，节约资源的同时减少了劳动强度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜及其制备方法作进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。

实施例1~5中复合防雾无滴助剂的用量为大棚膜表层或底层中的重量份，中间层为表层中的重量份的2.0倍。

实施例1~ 5中复合防雾无滴助剂组分（重量份）为：

耐久型消雾、无滴聚氯乙烯大棚膜制备方法为防雾剂及无滴剂与缓释剂插层-物料配混-压延工艺：

防雾剂及无滴剂与缓释剂插层工艺：将纳米缓释剂（水滑石）、复合防雾剂、复合无滴剂按配方比例与无水乙醇中加入带冷凝器回流的三口瓶中，纳米缓释剂与无水乙醇质量比例为1:10，加热到50℃，强搅拌反应2.5小时，过滤后在真空干燥箱中干燥，研磨。 

物料配混工艺：将聚氯乙烯树脂、稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、复合防雾无滴助剂、着色剂在高低速混合机组混合，至混合温度120℃。将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料。

压延工艺：采用三层共挤复合压延工艺，中间层厚度为表层厚度3倍。压延温度为160℃~200℃。 

 

实施例6~10中复合防雾无滴助剂的用量为大棚膜表层或底层中的重量份，中间层为表层中的重量份的2.5倍。

实施例6~10中复合防雾无滴助剂组分（重量份）为：

耐久型消雾、无滴聚氯乙烯大棚膜制备方法为防雾剂及无滴剂与缓释剂插层-物料配混-压延工艺：

防雾剂及无滴剂与缓释剂插层工艺：将纳米缓释剂（水滑石）、复合防雾剂、复合无滴剂按配方比例与无水乙醇中加入带冷凝器回流的三口瓶中，纳米缓释剂与无水乙醇质量比例为1:9，加热到50℃，强搅拌反应2小时，过滤后在真空干燥箱中干燥，研磨。 

物料配混工艺：将聚氯乙烯树脂、稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、复合防雾无滴助剂、着色剂在高低速混合机组混合，至混合温度100℃。将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料。

压延工艺：采用三层共挤复合压延工艺，中间层厚度为表层厚度2倍。压延温度为160℃~200℃。 

实施例11~15中复合防雾无滴助剂的用量为大棚膜表层或底层中的重量份，中间层为表层中的重量份的1.5倍

实施例11~ 15中复合防雾无滴助剂组分（重量份）为：

耐久型消雾、无滴聚氯乙烯大棚膜制备方法为防雾剂及无滴剂与缓释剂插层-物料配混-压延工艺：

防雾剂及无滴剂与缓释剂插层工艺：将纳米缓释剂（水滑石）、复合防雾剂、复合无滴剂按配方比例与无水乙醇中加入带冷凝器回流的三口瓶中，纳米缓释剂与无水乙醇质量比例为1:8，加热到45℃，强搅拌反应3小时，过滤后在真空干燥箱中干燥，研磨。 

物料配混工艺：将聚氯乙烯树脂、稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、复合防雾无滴助剂、着色剂在高低速混合机组混合，至混合温度130℃。将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料。

压延工艺：采用三层共挤复合压延工艺，中间层厚度为表层厚度2.5倍。压延温度为160℃~200℃。 

性能测试方法，依据QB/T 2472—2000《农业用软质聚氯乙烯压延拉幅薄膜》检测。结果如下：

消雾性1＞2＞3＞4＞5。

 

消雾性1＞2＞3＞4＞5。

 

消雾性1＞2＞3＞4＞5。

 

 

对比例生产工艺及性能测试方法：采用物料配混-压延工艺。

物料配混工艺：将聚氯乙烯树脂、稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧化剂、光稳定剂、功能助剂、着色剂在高低速混合机组混合，至混合温度120℃。将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料。

压延工艺：采用单层压延工艺。

性能测试方法，依据QB/T 2472—2000《农业用软质聚氯乙烯压延拉幅薄膜》检测。

 

消雾性1＞2＞3＞4＞5。

从实施例和对比例可以看出本发明的复合防雾无滴助剂和复层结构下材料的消雾、无滴性能具有更好的长效性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述大棚膜为三层复合结构，中间层厚度为表层厚度的2~3倍；

所述表层由以下重量份组分组成，聚氯乙烯树脂100份，稳定剂1.0~3.0份，增塑剂40~80份，加工助剂2~8份，润滑剂0.2~1.0份，酚类抗氧剂0.5~1.5份，光稳定剂0.2~2.0份，复合防雾无滴助剂2.5~3.0份，酞菁蓝0.01~0.3份；

所述中间层由以下重量份组分组成，聚氯乙烯树脂100份，稳定剂1.0~3.0份，增塑剂40~80份，加工助剂2~8份，润滑剂0.2~1.0份，酚类抗氧剂0.5~1.5份，光稳定剂0.2~2.0份，复合防雾无滴助剂3.75~7.5份，酞菁蓝0.01~0.3份；中间层中复合防雾无滴助剂浓度为表层中复合防雾无滴助剂浓度的1.5~2.5倍；

所述的复合防雾无滴助剂由7.5~10重量份防雾剂，30~55重量份无滴剂，40~70重量份缓释剂经过插层反应制得。

2.根据权利要求1所述的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述的防雾剂为含氟脂肪酸甘油酯聚氧化乙烯醚、含氟脂肪酸甘露醇酯聚氧化乙烯醚、聚二甲基硅氧烷氧化乙烯醚等两种或两种以上任意比例复配物。

3.根据权利要求1所述的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述的无滴剂为单硬脂酸甘油酯、单亚麻酸甘油酯、单油酸甘油酯、单月桂酸山梨醇酐酯、单棕榈酸山梨醇酐酯、单硬脂酸山梨醇酐酯、单油酸山梨醇酐酯、聚氧化乙烯山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧化乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚氧化乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧化乙烯山梨醇酐单油酸酯、硬脂酸二聚甘油酯中四种或四种以上任意比例复配物。

4.根据权利要求1所述的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述的缓释剂为纳米级水滑石、纳米级硅藻土或纳米级绢云母。

5.根据权利要求1所述的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述的防雾剂为含氟脂肪酸甘油酯聚氧化乙烯醚与聚二甲基硅氧烷氧化乙烯醚按质量比0.3:9混合的复配物。

6.根据权利要求1所述的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述的无滴剂为聚氧化乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧化乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、单油酸山梨醇酐酯、单硬脂酸山梨醇酐酯、硬脂酸二聚甘油酯按质量比5:2.5:25:10:2.2混合的复配物。

7.根据权利要求1所述的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、柠檬酸三丁酯、亚磷酸三（壬基苯基）酯、环氧大豆油的两种或两种以上任意比例混合物。

8.根据权利要求1所述的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述的加工助剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯接枝共聚物或甲基丙烯酸丁酯-苯乙烯-丁二烯接枝共聚物。

9.根据权利要求1所述的一种消雾无滴聚氯乙烯大棚膜，其特征在于：所述的酚类抗氧剂为四[3-（3，5-二叔丁基-4-羟苯基）丙酸]季戊醇酯。

10.一种权利要求1~9所述的消雾无滴聚氯乙烯大棚膜的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为： 

10.1、复合防雾无滴助剂插层工艺：按重量份将纳米级缓释剂40~70份、复合防雾剂7.5~10份、复合无滴剂30~55份加入无水乙醇溶剂中，纳米级缓释剂与无水乙醇质量比例为1:8~10，在45~50℃的反应温度下，强搅拌反应2~3小时，过滤后在真空干燥箱中干燥，研磨制得复合防雾无滴助剂；

10.2、物料配混工艺：分别按照重量份聚氯乙烯树脂100份，稳定剂1.0~3.0份，增塑剂30~100份，加工助剂2~8份，润滑剂0.2~1.0份，酚类抗氧剂0.2~2.0份，光稳定剂0.2~2.0份，复合防雾无滴助剂中间层3.75~7.5份、表层2.5~3.0份，酞菁蓝0.01~0.3份在高低速混合机组混合，至混合温度100~130℃时，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至38~42℃时出料；

10.3、压延工艺：采用三层共挤复合压延工艺，其中中间层复合防雾无滴助剂浓度为表层1.5~2.5倍，中间层厚度为表层厚度2~3倍，压延温度为160℃~200℃。