CN108207443A - Pe地膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种PE地膜，包括PE膜本体，PE膜本体包括从上而下依次设置的上层、中间层和下层，还包括设置于上层上表面的第一吸收紫外抗老化层和设置于下层下表面的第二吸收紫外抗老化层。通过在PE膜本体的上、下表面分别设置第一吸收紫外抗老化层和第二吸收紫外抗老化层，可在太阳光透过PE地膜而达到地表给农作物提供生长所需的温度时对其紫外光进行吸收，同时对于地表散发的太阳光的紫外光也给予吸收，从而防止PE地膜在受到紫外光辐射后被老化及粉碎而维持其原始物性及完整性。且通过PE地膜本体三层的设置可以使PE地膜保持较好的拉伸及韧性性能，因而为PE地膜的使用回收提供了辅助条件。

Description

PE地膜
技术领域
本发明涉及PE膜技术领域，尤其涉及一种PE地膜。
背景技术
PE地膜，具有低厚度(10～30um)、高产量、低成本等特性，且具有良好的保温，保熵性，不仅能够提高地温、保水、保土、保肥提高肥效，而且还有灭草、防病虫、防旱抗涝、抑盐保苗、改进近地面光热条件，使产品卫生清洁等多项功能。对于那些刚出土的幼苗来说，具有护根促长等作用。对于我国三北地区，低温、少雨、干旱贫脊、无霜期短等限制农业发展的因素，具有很强的针对性和适用性，对于种植二季水稻育秧及多种作物栽培上也起了作用。在全国31个省市自治区普及和应用，用于粮、棉、油、菜、瓜果、烟、糖、药、麻、茶、林等40多种农作物上，使作物普遍增产30％～50％，增值40％～60％，深受广大农民的欢迎。
但是普通PE地膜一般较薄且耐老化性能较差，尤其在西北或北方地区其紫外光强烈，PE地膜在受到紫外光辐射后，与空气污染物或农药发生反应后，先由这些反应产生的催化作用造成光老化，然后由于机械张力所致的连接处断裂，从而造成机械老化、粉碎，最终使PE地膜失去使用价值。其次，PE地膜被老化、粉碎之后就会附着在种植农作物的地表表面，使用完后没办法进行全部回收，因此会导致有残留物于地表上，这些残留物一般通过焚烧进行处理，而焚烧产生的大量垃圾会造成环境污染。
因此，为了减轻这种环境污染，急需提供一种新型PE地膜，其耐老化性能好可在使用完后进行全部回收，从而解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐老化、能被全部回收并重复使用于其他用途，不会残留在地表上形成白色污染的地膜。
为实现上述目的，本发明提供了一种PE地膜，包括PE膜本体，所述PE膜本体包括从上而下依次设置的上层、中间层和下层，还包括设置于上层上表面的第一吸收紫外抗老化层和设置于下层下表面的第二吸收紫外抗老化层。
本发明的技术效果为：通过在PE膜本体的上、下表面分别设置第一吸收紫外抗老化层和第二吸收紫外抗老化层，可在太阳光透过PE地膜而达到地表给农作物提供生长所需的温度时对其紫外光进行吸收，同时对于地表散发的太阳光的紫外光也给予吸收，从而防止PE地膜在受到紫外光辐射后被老化及粉碎而维持其原始物性及完整性。且通过PE地膜本体三层的设置可以使PE地膜保持较好的拉伸及韧性性能，因而为PE地膜的使用回收提供了辅助条件。
附图说明
图1为本发明的PE地膜的5层结构的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。
首先说明一下，本发明一些物质的简写所对应的专业名称，如，mPE为茂金属聚乙烯、mLLDPE为茂金属线性低密度聚乙烯，LLDPE为线性低密度聚乙烯，HDPE为高密度聚乙烯。
如图1所示，本发明的PE地膜包括PE膜本体1，PE膜本体1包括从上而下依次设置的上层11、中间层12和下层13，还包括设置于上层11的上表面的第一吸收紫外抗老化层2和设置于下层13的下表面的第二吸收紫外抗老化层3。也就是说，自上而下PE地膜依次包括第一吸收紫外抗老化层2、上层11、中间层12、下层13和第二吸收紫外抗老化层3。
第一吸收紫外抗老化层和第二吸收紫外抗老化层作为一种吸收紫外抗老化层，是指具有紫外吸收剂能够吸收紫外光以防止PE地膜受紫外光辐射影响而被老化。
进一步的，按重量百分数计，第一吸收紫外抗老化层和第二吸收紫外抗老化层皆包括5～15％的紫外吸收剂、85～95％的LLDPE和0～2.0％光稳定剂。也就是说第一吸收紫外抗老化层和第二吸收紫外抗老化层可以仅包括紫外吸收剂和LLDPE，也可以包括紫外吸收剂、LLDPE和光稳定剂。LLDPE具有较好的线性结构，其流变特性使得其与紫外吸收剂和光稳定剂能更好的进行融合。采用紫外吸收剂与光稳定剂进行复配并结合LLDPE得到的吸收紫外抗老化层其对紫外光的吸收好，热稳定性好能有效防止PE地膜受紫外光照射而老化粉碎，同时其几乎不吸收可见光，因而并不影响PE地膜的保温效果。
紫外吸收剂选自二苯甲酮衍生物或苯并三唑衍生物。二苯甲酮衍生物包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。苯并三唑衍生物包括2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’-羟基-3’，5-二叔丁基苯基)-苯并三唑和2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑。
光稳定剂选自受阻胺光稳定剂，受阻胺光稳定剂选自聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}和丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体、丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体、双(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)葵二酸酯、多-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-[(2，2，6，6，-四甲基哌啶基)-氨基]-亚氨基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}、双(3.5-二叔丁基-4羟基苄基磷酸单乙酯)镍。光稳定剂优选为聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}和丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体，其具有两个分子量较大的受阻胺稳定剂，可有效保护聚乙烯PE免受紫外光辐射以及长期热接触造成的降解。
进一步的，上层和下层的材料相同，材料的密度为0.914～0.920g/cm3，熔融指数为0.8～1.2g/10min。在此密度和熔融指数下，上层和下层的韧性较好，作为韧性层可提高整个PE地膜的韧性。材料的密度为0.914～0.920g/cm3，可选自密度为0.935～0.965g/cm3的mPE、密度为0.910～0.930g/cm3的mLLDPE、密度为0.948～0.965g/cm3的HDPE和密度为0.910～0.935g/cm3的LLDPE中的多种。也就是说通过多种PE材料的混合后，使PE膜本体的上、下层的材料密度为0.914～0.920g/cm3。
进一步的，中层的材料包括密度为0.930～0.950g/cm3的HDPE，在此密度下，中层的拉伸强度高，作为拉伸强度层而提高PE地膜的强度。
进一步的，总厚度为10～30um，第一吸收紫外抗老化层的厚度为第二吸收紫外抗老化层厚度的15～30％，PE膜本体中上层、中间层和下层的厚度之比1∶2∶1。总膜是指PE地膜，PE地膜的总厚度为10～30um。PE膜本体中上层和下层的材料和厚度都是一样的，呈绝对的对称结构，且中间为厚度较大的具有高拉伸强度的中层，因而可使PE地膜具有较好的韧性及拉伸强度。第一吸收紫外抗老化层的厚度为第二吸收紫外抗老化层厚度的15～30％，将第二吸收紫外抗老化层的厚度设置远高于第一吸收紫外抗老化层，从而使第二吸收紫外抗老化层的耐老化性能远高于第一吸收紫外抗老化层，第二吸收紫外抗老化层为最靠近地表的一层，即使位于最外面的第一吸收紫外抗老化层在长期的恶劣环境下使用耐老化性能变差，也不会导致PE地膜因被老化、粉碎之后附着在种植农作物的地表的表面而无法进行全部回收。
本发明的PE地膜可通过下述方法进行制备，其制备方法包括：
(1)挤出：将第一吸收紫外抗老化层、上层、中层、下层和第二吸收紫外抗老化层的原料按照配比混合均匀，分别送至五层共挤吹膜机组的挤出机；
(2)吹膜：由五层共挤吹膜机组的挤出机一次吹胀制得PE地膜；
(3)冷却；
(4)牵引；
(5)卷取。
下述将通过具体实施例对于本发明的PE地膜进行详细介绍，但本发明的实施范围并不限于此。
实施例1：
PE地膜自上而下依次包括第一吸收紫外抗老化层、上层、中间层、下层和第二吸收紫外抗老化层，PE地膜总厚度为30um，各层的性能参数如下，
第一吸收紫外抗老化层：10％的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和90％的LLDPE，厚度为PE地膜总厚度的8％；
上层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.940g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成；
中间层：材料为密度为0.930g/cm3的HDPE，厚度为PE地膜总厚度的30％；
下层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.940g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成；
第一吸收紫外抗老化层：10％的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和90％的LLDPE，厚度为PE地膜总厚度的32％。
实施例2：
PE地膜自上而下依次包括第一吸收紫外抗老化层、上层、中间层、下层和第二吸收紫外抗老化层，PE地膜总厚度为30um，各层的性能参数如下，
第一吸收紫外抗老化层：10％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑和90％的LLDPE，厚度为PE地膜总厚度的8％；
上层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.970g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成；
中间层：材料为密度为0.950g/cm3的HDPE，厚度为PE地膜总厚度的30％；
下层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.970g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成；
第一吸收紫外抗老化层：10％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑和90％的LLDPE，厚度为PE地膜总厚度的32％。
实施例3：
PE地膜自上而下依次包括第一吸收紫外抗老化层、上层、中间层、下层和第二吸收紫外抗老化层，PE地膜总厚度为30um，各层的性能参数如下，
第一吸收紫外抗老化层：11.5％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑、88％的LLDPE和0.5％聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}和丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体，厚度为PE地膜总厚度的8％；
上层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.962g/cm3的mPE和密度为0.916g/cm3的mLLDPE组成；
中间层：材料为密度为0.930g/cm3的HDPE，厚度为PE地膜总厚度的30％；
下层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.962g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成；
第一吸收紫外抗老化层：11.5％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑、88％的LLDPE和0.5％聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}和丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体，厚度为PE地膜总厚度的32％。
实施例4：
PE地膜自上而下依次包括第一吸收紫外抗老化层、上层、中间层、下层和第二吸收紫外抗老化层，PE地膜总厚度为30um，各层的性能参数如下，
第一吸收紫外抗老化层：11.5％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑、88％的LLDPE和0.5％丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体，厚度为PE地膜总厚度的8％；
上层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.945g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成；
中间层：材料为密度为0.930g/cm3的HDPE，厚度为PE地膜总厚度的30％；
下层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.945g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成；
第一吸收紫外抗老化层：11.5％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑、88％的LLDPE和0.5％丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体，厚度为PE地膜总厚度的32％。
实施例5：
PE地膜自上而下依次包括第一吸收紫外抗老化层、上层、中间层、下层和第二吸收紫外抗老化层，PE地膜总厚度为20um，各层的性能参数如下，
第一吸收紫外抗老化层：8.5％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑、90.5％的LLDPE和1.0％丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体，厚度为PE地膜总厚度的10％；
上层：材料的密度为0.918g/cm3，熔融指数为1.2g/10min，厚度为PE地膜总厚度的14％，材料由密度为0.950g/cm3的HDPE和密度0.910g/cm3的LLDPE组成；
中间层：材料为密度为0.940g/cm3的HDPE，厚度为PE地膜总厚度的28％；
下层：材料的密度为0.918g/cm3，熔融指数为1.2g/10min，厚度为PE地膜总厚度的14％，材料由密度为0.950g/cm3的HDPE和密度0.910g/cm3的LLDPE组成；
第一吸收紫外抗老化层：8.5％的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑、90.5％的LLDPE和1.0％丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体，厚度为PE地膜总厚度的34％。
对比例1：
上层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.940g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成；
中间层：材料为密度为0.930g/cm3的HDPE，厚度为PE地膜总厚度的30％；
下层：材料的密度为0.920g/cm3，熔融指数为1.0g/10min，厚度为PE地膜总厚度的15％，材料由密度为0.940g/cm3的mPE和密度为0.910g/cm3的mLLDPE组成。
对比例2
PE地膜为：10％的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和90％的LLDPE。
实施例1～5与对比例1～2的PE地膜通过下述方法进行制备：
(1)挤出：将各层的原料按照配比混合均匀，分别送至多层(具体层数取决于各PE地膜的层数)共挤吹膜机组的挤出机；
(2)吹膜：由多层共挤吹膜机组的挤出机一次吹胀制得PE地膜，各原料熔体流动速率为1.0g/10min；
(3)冷却：冷却时间为70秒；
(4)牵引；
(5)卷取。
需要说明的是，实施例及对比例所有涉及的组份含量皆为重量百分数含量。将实施例1～5与对比例1～2制得的PE地膜进行老化和拉伸性能测试，各测试手段如下：
老化测试：利用GB/T16422.3-2014测试方法进行检测，时间为240小时。
拉伸性能测试：采用GB13022-1991薄膜拉伸性能试验方法进行拉伸性能的测试并得到各自的横向拉伸强度值和横向断裂伸长率。
实施例1～5与对比例1～2的PE地膜的老化和拉伸性能数据如下表所示。
从表中可知，实施例1～5的横向拉伸强度和断裂伸长率都较高，在经过老化后也能呈现比较高的力学性能，主要由于通过在PE膜本体的上、下表面分别设置第一吸收紫外抗老化层和第二吸收紫外抗老化层，其能有效的防止地膜的降解。且通过PE地膜本体三层的设置可以使PE地膜保持较好的拉伸及韧性性能。
而对比例1由于仅具有本发明的PE膜本体，在老化后无法保持性能，容易在回收时被撕裂从而残留在土壤中，形成白色污染。
对比例2仅为单独的吸收紫外抗老化层，没有本发明的PE膜本体，虽然在老化后能保持一定的性能，但是由于原来的性能就很低，很难在回收时不被撕裂，也没办法保证完全回收。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种PE地膜，包括PE膜本体，所述PE膜本体包括从上而下依次设置的上层、中间层和下层，其特征在于，还包括设置于所述上层上表面的第一吸收紫外抗老化层和设置于所述下层下表面的第二吸收紫外抗老化层。
2.根据权利要求1所述的PE地膜，其特征在于，按重量百分数计，所述第一吸收紫外抗老化层和所述第二吸收紫外抗老化层皆包括5～15％的紫外吸收剂、85～95％的LLDPE和0～2.0％光稳定剂。
3.根据权利要求2所述的PE地膜，其特征在于，所述紫外吸收剂选自二苯甲酮衍生物或苯并三唑衍生物。
4.根据权利要求3所述的PE地膜，其特征在于，所述二苯甲酮衍生物包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
5.根据权利要求3所述的PE地膜，其特征在于，所述苯并三唑衍生物包括2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’-羟基-3’，5-二叔丁基苯基)-苯并三唑和2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-苯并三唑。
6.根据权利要求2所述的PE地膜，其特征在于，所述光稳定剂选自受阻胺光稳定剂。
7.根据权利要求6所述的PE地膜，其特征在于，按重量百分数计，所述受阻胺光稳定剂选自聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-双[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2,2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}和丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体、丁二醇与4-羟基-2，2，6，6-四甲-1-哌啶醇的聚合体、双(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)葵二酸酯、多-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-[(2，2，6，6，-四甲基哌啶基)-氨基]-亚氨基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}、双(3.5-二叔丁基-4羟基苄基磷酸单乙酯)镍。
8.根据权利要求1所述的PE地膜，其特征在于，所述上层和所述下层的材料相同，所述材料的密度为0.914～0.920g/cm3，熔融指数为0.8～1.2g/10min。
9.根据权利要求8所述的PE地膜，其特征在于，所述材料包括密度为0.935～0.965g/cm3的mPE、密度为0.910～0.930g/cm3的mLLDPE、密度为0.948～0.965g/cm3的HDPE和密度为0.910～0.930g/cm3的LLDPE中的多种。
10.根据权利要求1所述的PE地膜，其特征在于，所述中层的材料包括密度为0.930～0.950g/cm3的HDPE。
11.根据权利要求1所述的PE地膜，其特征在于，总厚度为10～30um，所述第一吸收紫外抗老化层的厚度为第二吸收紫外抗老化层厚度的15～30％。
12.根据权利要求11所述的PE地膜，其特征在于，所述PE膜本体中所述上层、所述中间层和所述下层的厚度之比1∶2∶1。
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