CN108925327A - 一种高强度多层复合结构农用地膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农业塑料用品技术领域，具体涉及到一种高强度多层复合结构农用地膜及其制备方法。本发明提供的一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层；所述银灰色地膜层和黑色地膜层的制备原料均包括长寿母料和聚乙烯基高性能聚合物，而且耐老化性能优异；力学性能优良：具有较高的拉伸强度、耐磨性能和抗穿刺性能；耐低温性优良，低温不脆化；可实现机械化作业成卷回收，从源头上终止农田“白色污染”还原农田原生态，实现农业健康、环保可持续发展观。

Description

一种高强度多层复合结构农用地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业塑料用品技术领域，具体涉及到一种高强度多层复合结构农用地膜及其制备方法。
背景技术
塑料农用地膜对土壤具有保墒和增温作用，随之为农业带来增产丰收，已在我国被誉为农业上集化肥和种子之后的第三次革命。我国是每年使用聚乙烯地膜最多的国家，主要用在烟草、棉花、玉米、蔬菜等农作物，聚乙烯地膜在给农业带来巨大效益的同时，给生态环境带来了严重的“白色污染”。此外，由于我国水资源的分配在时间和空间上不均衡，致使有些地区作物常受干旱缺水影响而大幅度减产。近年来研究出的覆膜直播栽培技术是一种有效的节约水技术，是农业可持续发展，保障粮食安全，规避灾害，增收保收的关键环节。
目前市场上销售的长寿膜，通过在吹膜过程中加入长寿母粒，提高膜的耐用性，但由于技术被发达国家垄断，市场价格较高。长寿膜主要用于设施栽培的棚膜，比如在反季节水果、蔬菜、花卉等经济价值高的作物。由于成本高，一般的经济作物生长周期短，用于地面覆盖的长寿地膜并不是很普遍。而且，地膜的使用寿命、增温保湿等性能均会影响植物的生长和收成。其中，黑色地膜的透光率低，热量不容易传给土壤，因而防止土壤水分蒸发的性能比较强，并能显著抑制杂草生长，但是，因土壤温度偏低，不利于作物生长，造成作物晚熟、产量下降等情况；与此同时，黑色吸热作用明显，地膜容易因吸热而加速老化，出现提前烂膜现象，严重影响了该膜的使用寿命，并且烂膜不易从田间清除干净，既污染了土壤也影响作物产量。银灰色黑色复合地膜(使用时银灰色层向上，黑色层向下)，因银灰色层具有反射紫外线、驱避蚜虫的作用，对由蚜虫迁飞传染病毒有积极的防治作用，同时还有保持水土和除草的作用。但是在低温季节地区使用时，光线的阻断在除草的同时，也阻隔光线直接照射到土壤，造成地温较低，而导致作物生长缓慢，成熟期晚，产量低等现象。
此外，由于在制备地膜过程中加入的抗氧剂、防老剂、稳定剂等助剂的极性较大，而且也易团聚，不容易很好的分散到聚乙烯等小极性的聚合物中，导致所得地膜聚合物内部存在团聚的助剂，形成应力集中点，从使地膜不稳定，拉伸、撕裂等性能变差，影响其使用寿命。其次，随着国家对治理环境污染的把控力度越来越严，地膜使用者对残留在田间的残膜对土壤的危害的严重性的认识越来越深刻，对农用地膜的回收要求越来越高，然而对地膜的收回方面关注点更多的在于地膜的厚度，然而经过本申请人的研究发现并非如此，因此在制备农用地膜过程中考虑地膜的回收，提供容易和完全回收的地膜也是非常重要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层；所述银灰色地膜层和黑色地膜层的制备原料均包括长寿母料和聚乙烯基高性能聚合物。
作为一种优选的技术方案，所述聚乙烯基高性能聚合物在190℃，2.16kg下的熔融指数为0.1～1.0g/10min。
作为一种优选的技术方案，所述聚乙烯基高性能聚合物在190℃，2.16kg下的熔融指数为0.1～0.4g/10min。
作为一种优选的技术方案，所述聚乙烯基高性能聚合物的密度为0.90～
0.92g/cm3。
作为一种优选的技术方案，所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
作为一种优选的技术方案，所述线性低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔融指数为1.5～3g/10min。
作为一种优选的技术方案，所述线性低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔融指数为1.8～2.2g/10min。
作为一种优选的技术方案，所述长寿母料占所述黑色地膜层制备原料的5～10wt％。
作为一种优选的技术方案，所述长寿母料由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到。
本发明的第二个方面提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过风机吹胀到所需尺寸，然后冷却定型和后处理即得。
有益效果：本发明提供的高强度多层复合结构农用地膜采用埃克森美孚的新型聚乙烯基高性能聚合物(XP6026ML)，与现有的相比具有优异的力学性能，具有较高的拉伸强度、耐磨性能、断裂伸长率和抗穿刺性能；同时耐低温性优良，低温不脆化，耐老化性能优异，进行高强度老化之后依然能保持很好的机械性能。此外，本发明提供的地膜夏秋高温时既可驱蚜防毒，又可降温除草。银黑两面膜反射作用更好，土壤降温作用更为明显，银灰面有驱蚜防毒作用，黑面可阻止阳光透射，降温除草，由于能反射更多的紫外光，因而银黑两面膜具有抑制蔬菜徒长的作用。而且，对光照的敏感性强，在强光照下对光的反射角较高，热量不易传递，而在光照弱时则对光的反射又相对较弱，不至于出现在低温季节地区使用时，光线的阻断在除草的同时，也阻隔光线直接照射到土壤，造成地温较低，而导致作物生长缓慢，成熟期晚，产量低等现象，反而在覆膜湿润栽培条件下，缓苗期提前2天，分蘖期提前2天，茎秆粗壮。其次，增强型复合结构的农用地膜采用新材料、新工艺、新结构研制而成，其使用寿命长，强度高，抗风沙破坏能力强，地膜回收率高，可实现机械化作业成卷回收，从源头上终止农田“白色污染”还原农田原生态，实现农业健康、环保可持续发展观。增强型复合结构的农用地膜生产成本低，回收的地膜还可充分发挥“二次经济价值”，经济效率高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。
共聚物是指由两种或两种以上单体共同参加的聚合反应，称共聚合，所形成的聚合物含有两种或两种以上单体单元，这类聚合物称为共聚物又称为共聚体。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
此外本发明中线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物长寿母料的密度都根据ASTM D-792标准进行测试得到，熔融指数是根据ASTM D-1238的标准进行测试得到。
本发明中熔融指数是指塑化材料经过熔融后，在一定的温度和载荷下10分钟内流过直径为2.095mm圆管的质量克数。
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层；所述银灰色地膜层和黑色地膜层的制备原料均包括长寿母料和聚乙烯基高性能聚合物。所述高强度多层复合结构农用地膜是由共挤出吹塑棚膜机组制得到的。
本发明中的聚乙烯基高性能聚合物为埃克森美孚公司在传统茂金属聚乙烯的基础上进一步改进研发得到的新一代高性能聚合物，具有高的熔体强度，优异的膜泡稳定性、耐老化性能、耐热性能等。本发明中使用的聚乙烯基高性能聚合物为埃克森美孚公司埃奇得XP系列产品。埃克森美孚生产的该系列产品由于其优异的各项性能，使得制备得到的地膜具有优异的综合性能，而且与采用传统的茂金属聚乙烯相比，在仅仅采用10～20wt％含量的前提下就能得到很好性能的地膜，而在现有技术中需要至少添加40wt％以上才能达到类似的效果。
在一些实施方式中，所述聚乙烯基高性能聚合物在190℃，2.16kg下的熔融指数为0.1～1.0g/10min；优选的，所述聚乙烯基高性能聚合物在190℃，2.16kg下的熔融指数为0.1～0.4g/10min；进一步优选的，所述聚乙烯基高性能聚合物的密度为0.90～0.92g/cm3；更进一步优选的，使用埃克森美孚生产的XP6026ML牌号的产品。
在一些实施方式中，所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括
本发明中所述线性低密度聚乙烯是乙烯作为主要原料，以少量α-烯烃(如丁烯-1、辛烯-1等)，在催化剂作用下经高压或低压进行气相流化床聚合得到的聚合物，其中所述的催化剂不包括茂金属催化剂，即在本发明中，除非有特意强调，否则所述“线性低密度聚乙烯”是指不包括茂金属聚乙烯的线性低密度聚乙烯。线性低密度聚乙烯与常规聚乙烯相比分子链上具有少量的短支链，线性程度较高，也因此具有较规整的分子排列，较大的结晶度和耐热性能。
在一些实施方式中，所述线性低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔融指数为1.5～3g/10min；优选的，所述线性低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔融指数为1.8～2.2g/10min；进一步优选的，所述线性低密度聚乙烯的密度为0.915～0.925g/cm3。可列举的线性低密度聚乙烯有埃克森美孚的牌号为LL1002、MYA-023等。
本发明中的银灰母料和黑色母料是以聚乙烯树脂为载体，分散剂的作用下将颜料均匀分散到树脂载体中得到的母料，其中黑色母料中添加有一定量的炭黑添加剂。该银灰母料和黑色母料中的颜料有助于对光线的吸收和反射，也可以在一定的程度上避免地膜因光照和热的作用下产生自由基，诱发与聚合物分子链聚合，导致聚合物分子链的断裂和交联，造成老化降解，是聚合物的物理性能明显降低。本发明中的银灰母料和黑色母料均从市面上购买所得。
申请热发现采用特定熔融指数、密度和含量的聚乙烯基高性能聚合物、线性低密度聚乙烯，黑色母料等成分可以在各个组分的协同作用之下充分分散熔融，得到性能均匀的膜，而且发现这些组分的密度、熔融指数，以及相对分子质量等参数对于所得地膜最终的各项性能有较大的影响。当这些组分的熔融指数、密度等不匹配时，并不能充分熔融混合，各个组分之间存在较明显的不相容界面，形成类似海岛结构，影响所得地膜的综合性能。
在一些优选的实施方式中，所述长寿母料占所述黑色地膜层制备原料的5～10wt％。所述长母料为一些聚合物中混合助剂得到的母粒，主要用于提高地膜的使用寿命，因此，在不影响地膜其它性能的前提下可以为任意常规的用于农用膜制备的长寿母粒。
在一些实施方式中，所述长寿母料由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到。
将树脂载体、防老剂与功能助剂在挤出机中共混熔融挤出造粒，即可得到所述长寿母料，其中的共混熔融、造粒等操作按照常规的操作步骤进行即可。
在一些优选的实施方式中，所述树脂载体由低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物共混得到，其重量比例为(3.6～5)：(1～1.8)。
在一些优选的实施方式中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为12～25wt％；优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为18～25wt％；更优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的熔融指数为0.5～8g/10min(在190℃，2.16kg下进行测试)；进一步优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的熔融指数为3～5g/10min。可以列举的乙烯-醋酸乙烯共聚物有，埃克森美孚牌号为00112，00119，FL00623等的乙烯-醋酸乙烯共聚物。
本发明中所述低密度聚乙烯是高压下乙烯自由基聚合而获得的热塑性聚合物。该低密度聚乙烯具有大量的支链结构，破坏常规聚乙烯规整的聚合物分子链，降低聚合物的结晶性能，赋予聚合物优异的透明性、抗冲击性能和加工性能等。但是相应的，也会在一定程度上降低聚合物制品的力学强度、机械性能等参数。在一种优选的事实方式中，所述低密度聚乙烯的熔融指数低于0.8g/10min；更优选的，所述低密度聚乙烯的熔融指数不高于0.5g/10min(测试条件为190℃，2.16kg)；进一步优选的，所述低密度聚乙烯的密度0.910～0.923g/m3(根据ASTM D-792标准测试)；更进一步优选的，所述低密度聚乙烯的数均分子量为42000～50000。可列举的低密度聚乙烯聚合物有埃克森美孚LD165BW1等。
本发明中的所述防老剂主要是了阻止地膜覆盖在地面上后，在光照、热等作用下发生老化，可以为分来防老剂、胺类防老剂等。例如、防老剂RD，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体，N-苯基-α-苯胺，N-苯基-β-萘胺，N-苯基-N`-环己基对苯二胺，N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺，N-N`-二苯基-对苯二胺，4.4一双(2.2-二甲基苄基)二苯胺，以及其它胺类防老剂酮胺类防老剂，二芳基仲胺类防老剂，对苯二胺类防老剂，酚类防老剂等。
在一些实施方式中，所述功能助剂包括三氟甲磺酸镱(CAS号：5476-04-5)、烷基化钐化合物。
在一些实施方式中，所述三氟甲磺酸镱的重量占所述长寿母料重量的0.8～1.4wt％；所述烷基化钐化合物的重量占所述长寿母料重量的1.2～1.8wt％；优选的，所述三氟甲磺酸镱的重量占所述长寿母料重量的1.2wt％；所述烷基化钐化合物的重量占所述长寿母料重量的1.4wt％；进一步优选的，所述烷基化钐化合物的制备方法包括如下步骤：
在氮气氛围下1.90g的1,2-二氰基苯，2.49g的氨基咪唑，以及1.0g的无水氯化钙加入到60ml的异丙醇中，95℃下回流反应16小时，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥得到中间体；
取3.11g的氟化钐加入到80ml的二甲基亚砜中，并在80℃下超声分散3小时候，冷却至室温后加入4g的(三甲基硅烷)甲基化锂搅拌30min；
在中间体中加入10ml的DMSO溶解，并将溶解后的中间体滴加到第二步的体系中，室温下搅拌2小时，浓缩，过滤得到所述烷基化钐化合物。
申请人发现采用一定量的三氟甲磺酸镱等功能助剂，在与其他组分之间的相互作用下可以提高地膜的力学性能和耐老化性能。申请人发现，长寿母料中低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比例对于功能助剂的功能发挥有着重要的影响，当乙烯-醋酸乙烯共聚物含量太少或太多均会影响功能助剂在地膜原料内部的混合与分散，反而降低地膜的力学强度等性能。同时乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量也对所得地膜的综合性能影响很大，当其含量太少时发现地膜的力学强度会显著下降。可能的原因是，醋酸乙烯分子结构的极性相对较大，而且其规整度也相对与聚乙烯分子链来说较低，容易与三氟甲磺酸镱、烷基化钐化合物功能助剂混合，使功能助剂在聚合物料内分散效果得到提高。同时，其中低密度聚乙烯的熔融指数、密度等参数对长寿母料在地膜制备原料中的充分分散和混合有着很重要的至关重要的作用，其中任何参数超出本申请提供的范围均会造成所得地膜各项性能下降。
此外，申请人意料不到的发现，三氟甲磺酸镱、烷基化钐化合物等功能助剂的加入不仅能提高地膜的力学性能，还能显著提高地膜的耐老化性能和对不同温度光照的反射与吸收，影响地膜对光照强度的敏感程度，使地膜在高强度光照下有较高的反射率，在弱光照下有较低的反射率。而且对作物的生长有很好的促进作用，可能的原因是三氟甲磺酸镱、烷基化钐化合物等中的特殊结构组分的吸收波长和激发波长发生变化，而且在其它组分的相互作用下产生对光照有依赖性的特殊结构，造成在不同强度的光线下有不同程度的吸收和反射，在此过程中将光线中抑制植物生长的光转换成益于作物生长的有用光，从而加快作物的生长。同时造成地膜对光照的反射形式不同，可能发生更多的漫反射，使光线中不同波长的光沿不同的路径发生反射，被作物吸收发生更好的光合作用。
本发明的第二个方面提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过风机吹胀到所需尺寸，然后冷却定型和后处理即得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述，其中，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层；所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括
所述线性低密度聚乙烯为埃克森美孚牌号为LL1002的产品(熔融指数为2.0g/10min，密度为0.918g/cm3)；聚乙烯基高性能聚合物为埃克森美孚公司埃奇得XP系列牌号为XP6026ML的产品(密度为0.916g/m3，熔融指数为0.2g/10min)；所述长寿母料为由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到；所述树脂载体由低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物共混得到，其重量比例为3.6：1；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为埃克森美孚牌号为00112的乙烯-醋酸乙烯共聚物(熔融指数为0.5g/10min，VA含量为12wt％)；所述低密度聚乙烯为埃克森美孚LD165BW1(密度为0.922g/m3，熔融指数为0.33g/10min)；所述防老剂为等重量的N-苯基-α-苯胺和N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺，占长寿母料总重量的8％；所述功能母料为三氟甲磺酸镱(CAS号：5476-04-5)，占长寿母粒的0.8wt％。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过高压风机的送风将管坯吹胀到所需要求的泡影直径，再通过外层的吹风进行冷却定型，经定型的膜泡通过牵引，再通过金属导辊过度到剖分装置进行剖缝，最后通过收卷辊进行卷取，达到所需重量下卷包装即得。
实施例2
实施例2提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层；所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括
所述线性低密度聚乙烯为埃克森美孚牌号为MYA-023的产品(熔融指数为2.0g/10min，密度为0.918g/cm3)；聚乙烯基高性能聚合物为埃克森美孚公司埃奇得XP系列牌号为XP6026ML的产品；所述长寿母料为由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到；所述树脂载体由低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物共混得到，其重量比例为5：1；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为埃克森美孚牌号为FL00623的乙烯-醋酸乙烯共聚物(VA含量为23wt％)；所述低密度聚乙烯为埃克森美孚LD165BW1(密度为0.922g/m3，熔融指数为0.33g/10min)；所述防老剂为等重量的N-苯基-α-苯胺和N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺，占长寿母料总重量的5％；所述功能母料为三氟甲磺酸镱(CAS号：5476-04-5)，占长寿母粒的1.4wt％。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过高压风机的送风将管坯吹胀到所需要求的泡影直径，再通过外层的吹风进行冷却定型，经定型的膜泡通过牵引，再通过金属导辊过度到剖分装置进行剖缝，最后通过收卷辊进行卷取，达到所需重量下卷包装即得。
实施例3
实施例3提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层；所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括
所述线性低密度聚乙烯为埃克森美孚牌号为LL1002的产品(熔融指数为2.0g/10min，密度为0.918g/cm3)；聚乙烯基高性能聚合物为埃克森美孚公司埃奇得XP系列牌号为XP6026ML的产品；所述长寿母料为由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到；所述树脂载体由低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物共混得到，其重量比例为4.8：1；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为埃克森美孚牌号为00119的乙烯-醋酸乙烯共聚物(熔融指数为0.65g/10min，VA含量为19wt％)；所述低密度聚乙烯为埃克森美孚LD165BW1(密度为0.922g/m3，熔融指数为0.33g/10min)；所述防老剂为等重量的N-苯基-α-苯胺和N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺，占长寿母料总重量的8％；所述功能母料为三氟甲磺酸镱(CAS号：5476-04-5)，占长寿母粒的1.2wt％。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过高压风机的送风将管坯吹胀到所需要求的泡影直径，再通过外层的吹风进行冷却定型，经定型的膜泡通过牵引，再通过金属导辊过度到剖分装置进行剖缝，最后通过收卷辊进行卷取，达到所需重量下卷包装即得。
实施例4
实施例4提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层；所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括
所述线性低密度聚乙烯为埃克森美孚牌号为LL1002的产品(熔融指数为2.0g/10min，密度为0.918g/cm3)；聚乙烯基高性能聚合物为埃克森美孚公司埃奇得XP系列牌号为XP6026ML的产品；所述长寿母料为由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到；所述树脂载体由低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物共混得到，其重量比例为4.8：1；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为埃克森美孚牌号为00119的乙烯-醋酸乙烯共聚物(熔融指数为0.65g/10min，VA含量为19wt％)；所述低密度聚乙烯为埃克森美孚LD165BW1(密度为0.922g/m3，熔融指数为0.33g/10min)；所述防老剂为等重量的N-苯基-α-苯胺和N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺，占长寿母料总重量的8％；所述功能母料包括三氟甲磺酸镱(CAS号：5476-04-5)和烷基化钐化合物，其中三氟甲磺酸镱占长寿母粒的1.2wt％，烷基化钐化合物占所述长寿母料重量的1.4wt％；烷基化钐化合物的制备方法包括如下步骤：
在氮气氛围下1.90g的1,2-二氰基苯，2.49g的氨基咪唑，以及1.0g的无水氯化钙加入到60ml的异丙醇中，95℃下回流反应16小时，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥得到中间体；
取3.11g的氟化钐加入到80ml的二甲基亚砜中，并在80℃下超声分散3小时候，冷却至室温后加入4g的(三甲基硅烷)甲基化锂搅拌30min；
在中间体中加入10ml的DMSO溶解，并将溶解后的中间体滴加到第二步的体系中，室温下搅拌2小时，浓缩，过滤得到所述烷基化钐化合物。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过高压风机的送风将管坯吹胀到所需要求的泡影直径，再通过外层的吹风进行冷却定型，经定型的膜泡通过牵引，再通过金属导辊过度到剖分装置进行剖缝，最后通过收卷辊进行卷取，达到所需重量下卷包装即得。
实施例5
实施例5提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括
所述线性低密度聚乙烯为埃克森美孚牌号为LL1002的产品(熔融指数为2.0g/10min，密度为0.918g/cm3)；聚乙烯基高性能聚合物为埃克森美孚公司埃奇得XP系列牌号为XP6026ML的产品；所述长寿母料为由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到；所述树脂载体由低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物共混得到，其重量比例为4.8：1；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为埃克森美孚牌号为00119等的乙烯-醋酸乙烯共聚物(熔融指数为0.65g/10min，VA含量为19wt％)；所述低密度聚乙烯为埃克森美孚LD165BW1(密度为0.922g/m3，熔融指数为0.33g/10min)；所述防老剂为等重量的N-苯基-α-苯胺和N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺，占长寿母料总重量的8％；所述功能母料包括三氟甲磺酸镱(CAS号：5476-04-5)和烷基化钐化合物，其中三氟甲磺酸镱占长寿母粒的1.2wt％，烷基化钐化合物占所述长寿母料重量的1.2wt％；烷基化钐化合物的制备方法包括如下步骤：
在氮气氛围下1.90g的1,2-二氰基苯，2.49g的氨基咪唑，以及1.0g的无水氯化钙加入到60ml的异丙醇中，95℃下回流反应16小时，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥得到中间体；
取3.11g的氟化钐加入到80ml的二甲基亚砜中，并在80℃下超声分散3小时候，冷却至室温后加入4g的(三甲基硅烷)甲基化锂搅拌30min；
在中间体中加入10ml的DMSO溶解，并将溶解后的中间体滴加到第二步的体系中，室温下搅拌2小时，浓缩，过滤得到所述烷基化钐化合物。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过高压风机的送风将管坯吹胀到所需要求的泡影直径，再通过外层的吹风进行冷却定型，经定型的膜泡通过牵引，再通过金属导辊过度到剖分装置进行剖缝，最后通过收卷辊进行卷取，达到所需重量下卷包装即得。
实施例6
实施例6提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括
所述线性低密度聚乙烯为埃克森美孚牌号为LL1002的产品(熔融指数为2.0g/10min，密度为0.918g/cm3)；聚乙烯基高性能聚合物为埃克森美孚公司埃奇得XP系列牌号为XP6026ML的产品；所述长寿母料为由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到；所述树脂载体由低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物共混得到，其重量比例为4.8：1；所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为埃克森美孚牌号为00119的乙烯-醋酸乙烯共聚物(熔融指数为0.65g/10min，VA含量为19wt％)；所述低密度聚乙烯为埃克森美孚LD165BW1(密度为0.922g/m3，熔融指数为0.33g/10min)；所述防老剂为等重量的N-苯基-α-苯胺和N-苯基-N`-异丙基-对苯二胺，占长寿母料总重量的8％；所述功能母料包括三氟甲磺酸镱(CAS号：5476-04-5)和烷基化钐化合物，其中三氟甲磺酸镱占长寿母粒的1.2wt％，烷基化钐化合物占所述长寿母料重量的1.8wt％；烷基化钐化合物的制备方法包括如下步骤：
在氮气氛围下1.90g的1,2-二氰基苯，2.49g的氨基咪唑，以及1.0g的无水氯化钙加入到60ml的异丙醇中，95℃下回流反应16小时，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥得到中间体；
取3.11g的氟化钐加入到80ml的二甲基亚砜中，并在80℃下超声分散3小时候，冷却至室温后加入4g的(三甲基硅烷)甲基化锂搅拌30min；
在中间体中加入10ml的DMSO溶解，并将溶解后的中间体滴加到第二步的体系中，室温下搅拌2小时，浓缩，过滤得到所述烷基化钐化合物。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过高压风机的送风将管坯吹胀到所需要求的泡影直径，再通过外层的吹风进行冷却定型，经定型的膜泡通过牵引，再通过金属导辊过度到剖分装置进行剖缝，最后通过收卷辊进行卷取，达到所需重量下卷包装即得。
对比例1
对比例1提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，与实施例4不同之处在于，所述埃克森美孚公司埃奇得XP系列牌号为XP6026ML的聚乙烯基高性能聚合物由埃克森美孚公司生产的牌号为3518PA的传统茂金属聚乙烯(密度为0.918g/m3，熔融指数为3.5g/10min)代替。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其步骤与实施例4相同。
对比例2
对比例2提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，与实施例4不同之处在于，缺少所述埃克森美孚公司埃奇得XP系列牌号为XP6026ML的聚乙烯基高性能聚合物。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其步骤与实施例4相同。
对比例3
对比例3提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，与实施例4不同之处在于，所述线性低密度聚乙烯为埃克森美孚的XL105牌号线性低密度聚乙烯(密度为0.924g/m3，熔融指数为11g/10min)。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其步骤与实施例4相同。
对比例4
对比例4提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，与实施例4不同之处在于，所述线性低密度聚乙烯为埃克森美孚的L-3105牌号线性低密度聚乙烯(密度为0.921g/m3，熔融指数为0.5g/10min)。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其步骤与实施例4相同。
对比例5
对比例5提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，与实施例4不同之处在于，所述长寿母料中缺少功能助剂。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其步骤与实施例4相同。
对比例6
对比例6提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，与实施例4不同之处在于，所述长寿母料中的乙烯-醋酸乙烯共聚物为埃克森美孚牌号为FL00206的乙烯-醋酸乙烯共聚物(熔融指数为2.5g/10min，VA含量为6.5wt％)。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其步骤与实施例4相同。
对比例7
对比例7提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，与实施例4不同之处在于，所述长寿母料中的低密度聚乙烯为埃克森美孚牌号为LD-402的低密度聚乙烯(熔融指数为12g/10min，密度为0.917g/m3)。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其步骤与实施例4相同。
对比例8
对比例8提供了一种高强度多层复合结构农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，与实施例4不同之处在于，所述长寿母料的用量占所述黑色地膜层和灰色地膜层制备原料的2％(其余制备原料用量不变，长寿母料的制备原料减少)。
本例还提供了上述高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其步骤与实施例4相同。
对比例9
对比例9提供了一种农用地膜，包括银灰色地膜层和黑色地膜层，所述黑色地膜层的制备原料，其与实施例4不同之处在于制备原料中不包括长寿母料。
性能评价
对本发明中实施例和对比例提供的高强度棚膜，根据GB/T 4455-2006《农业用聚乙烯吹塑棚膜》性能测试国家标准进行物理化学性能测试，得到拉伸强度(MPa)、拉伸伸长率(％)、直角撕裂强度(kN/m)等参数，在通过GB/T 10004-2008标准测试其抗穿刺能。其中，抗穿刺能的计算公式为E＝∫FD，E为抗穿刺能(mJ)，F为抗穿刺力(N)，D为穿刺位移(mm)，结果以表1所示。
表1性能测试表
此外，根据GB/T 16422.2-1999测试国家标准，对本发明实施例和对比例提供的高强度棚膜进行老化后的拉伸强度测试，结果表2所示。
表2老化性能测试表
此外，对实施例4和对比例9提供的地膜模拟太阳光照，测试环境温度为30℃和8℃的光照环境下，覆盖在试样土壤上的地膜对土壤表面的降温程度，发现实施例4提供的地膜在30℃光照环境时，土壤表面温度为27℃，而在8℃的光照环境下时基本保持在8℃左右；对比例9提供的地膜在30℃光照环境时，土壤表面温度为28℃，而在8℃的光照环境下时5.5～6℃。
其次，在将实施例4提供的地膜和对比例9提供的地膜应用到水稻覆膜栽培中发现，与对比例9提供的地膜相比，实施例4提供的地膜可以使水稻缓苗期提前2天左右，分蘖期提前2天左右时间，茎秆粗壮，长势明显好于对比例9提供的地膜。
而且申请人在研究开发和对已有的农用地膜进行收回的过程中发现，对田间地膜的收回影响最大的不是地膜的厚度，而是其强度，地膜强度的大小直接影响地膜在收回时是否完全，而现行新国标对现有农用地膜对强度方面的要求依然不能满足地膜回收的要求。本发明提供的高强度多层复合结构农用地膜在没有增加地膜厚度的前提下，在更薄的基础上，通过实现高于国标要求的强度来给用户提供实惠和便利的同时，更加有利于回收，减少白色污染和对环境的破坏。
最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，包括银灰色地膜层和黑色地膜层；所述银灰色地膜层和黑色地膜层的制备原料均包括长寿母料和聚乙烯基高性能聚合物。
2.如权利要求1所述的高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，所述聚乙烯基高性能聚合物在190℃，2.16kg下的熔融指数为0.1～1.0g/10min。
3.如权利要求2所述的高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，所述聚乙烯基高性能聚合物在190℃，2.16kg下的熔融指数为0.1～0.4g/10min。
4.如权利要求1所述的高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，所述聚乙烯基高性能聚合物的密度为0.90～0.92g/cm3。
5.如权利要求1所述的高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，所述黑色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
所述银灰色地膜层的制备原料，以重量份计，包括：
6.如权利要求5所述的高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔融指数为1.5～3g/10min。
7.如权利要求6所述的高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯在190℃，2.16kg下的熔融指数为1.8～2.2g/10min。
8.如权利要求1所述的高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，所述长寿母料占所述黑色地膜层制备原料的5～10wt％。
9.如权利要求8所述的高强度多层复合结构农用地膜，其特征在于，所述长寿母料由树脂载体、防老剂与功能助剂制备得到。
10.如权利要求1～9任意一项所述的高强度多层复合结构农用地膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将黑色地膜层和银灰色地膜层制备原料混合后分别投入到2台挤出机中加热塑化；
(2)将挤出机机筒温度为160℃～190℃之间，联接管温度控制在180℃～210℃之间，机头温度控制在180℃～200℃之间，将原料熔融后连续挤出到有内、外层螺旋流道的模头内，熔融的树脂通过挤出机的加热、加压按各自的螺旋流出，汇于模口形成两段熔接管坯；
(3)经拉伸的管坯通过风机吹胀到所需尺寸，然后冷却定型和后处理即得。
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