CN110605890A - 五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜及其制备方法，属于农膜技术领域。本发明所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，五层膜层所用母料中均加入了光稳定剂；内层、次内层和外层的聚乙烯原料均由LDPE和mLLDPE按2:7的比例混合得到；中层的聚乙烯原料由LDPE、EVA和LLDPE按2:3:4的比例混合得到；次外层的聚乙烯原料由LDPE、EVA和LLDPE按2:3:4的比例混合得到，或者由LDPE和LLDPE按2:4的比例混合得到。本发明所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，不仅寿命延长，同时还具有较高的力学强度、透光性、柔软度和透明度；本发明同时提供了简单易行的制备方法。

Description

五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜及其制备方法，属于农膜技术领域。
背景技术
我国属大陆性季风气候，适宜发展设施园艺，栽培园艺多样化将成为园艺产业新的增长点，这将会成为我国又一个新的经济增长点。但目前我国蔬菜花卉棚膜使用寿命在12个月，尤其原来用三层设备生产，各种原料与助剂不能合理分配，导致产品强度低，柔软度差，膜脆，在棚膜骨架处和膜接触的地方在外力作用下易开裂，达不到客户使用要求，产品每年需要更换一次，需要投入大量的人力、物力、财力，给用户造成经济负担，已远远不能满足现代化农业的发展需求。
当今农用大棚膜还普遍存在透明度、柔软度以及防尘效果差的现象，致使光线透过率低，从而影响作物的光照和生长，大大降低了其产量和质量，农户收效低。为解决以上技术问题，市场迫切需要一种高强度、长寿命、高透明、柔软型、抗揉搓性等多功能棚膜的出现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术书中的不足，提供一种五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其不仅寿命延长，同时还具有较高的力学强度、透光性、柔软度和透明度；本发明同时提供了简单易行的制备方法。
本发明所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，由内到外依次包括内层、次内层、中层、次外层和外层，内层为耐老化防尘层，次内层为高抗张强度层，中层为红外线阻隔层，次外层为红外线次阻隔层，外层为高抗张强度层。每层所需原料是根据该层次所要实现功能进行选择并按一定比例组成的。
该五层膜层所用母料中均加入了光稳定剂；内层、次内层和外层的聚乙烯原料均由LDPE和mLLDPE(MI＝1)按2:7的质量比例混合得到；中层的聚乙烯原料由LDPE、EVA和LLDPE按2:3:4的质量比例混合得到；次外层的聚乙烯原料由LDPE、EVA和LLDPE按2:3:4的质量比例混合得到，或者由LDPE和LLDPE按2:4的质量比例混合得到。
所述光稳定剂优选为受阻胺光稳定剂，进一步优选为HS-625、HS-626、XT-8。
所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，优选的，各层的质量百分组成如下：
(1)内层：
聚乙烯原料 90％
内层母料 10％；
(2)次内层：
聚乙烯原料 90％
次内层母料 10％；
(3)中层：
(4)次外层：
聚乙烯原料 60％
EVA 30％
次外层母料 10％；
(5)外层：
聚乙烯原料 89.2％-89.6％
外层母料 10％
爽滑母料 0.4％-0.8％。
所述内层母料由如下重量百分含量的原料制成：
所述次内层母料由如下重量百分含量的原料制成：
所述中层母料由如下重量百分含量的原料制成：
优选的，保温剂为EVA或水滑石。
所述次外层母料由如下重量百分含量的原料制成：
聚乙烯粉料 86％-90％
受阻胺光稳定剂 6％-8％
抗氧剂 4％-6％。
所述外层母料由如下重量百分含量的原料制成：
优选的，抗氧剂为1010或168中的一种或两种。
优选的，润滑剂为硬脂酸锌类润滑剂。
优选的，分散剂为脂肪族酰胺类分散剂。
所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将各层所用母料的原料使用高速混合机高速混合，然后加入密炼机捏合，再由喂料机喂入双螺杆挤出机，经水环或水下切粒，制得各层对应的母料；
(2)分别将内层、次内层、中层、次外层、外层原料投入对应的机筒，然后经过五层共挤吹塑机组吹塑，然后进行牵引、收卷，得到所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜。
具体过程如下：
本发明五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜生产流程如下：
本发明通过选取合适助剂，保证紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧剂之间产生协同效应，而不会产生对抗效应或加和效应。具体的，通过扣棚试验，选取了我们采用的紫外线吸收剂UV326，受阻胺光稳定剂HS-625、HS-626或XT-8，抗氧剂1010或168，对产品的寿命起到协同作用。应用机理如下：抗氧剂在生产加工过程中起到捕获自由基团和分解生成的过氧化物，而受阻胺光稳定剂在应用中通过有氧状态下吸收光能后，可以转变为氮氧自由基NO·，这些氮氧自由基可以捕获高分子材料光氧化降解中所产生的烷基活性自由基和分解其过氧化物，而入射光中的紫外线是使棚膜发生降解的根本，因此用紫外线吸收剂可以消除或部分消除，在棚膜中这三者协同起来比单独应用任何一种或其中两种有更优的耐候性，并且通过试验证实，它们的组合不会相互抑制或者能产生化学反应。本发明调配新型配方工艺，经过大量的试验(大田试验及实验室模拟试验)，最大程度利用光稳定剂的功能，在五层共挤中均加入一定比例(6-8％)，以达到延长到24-36个月的寿命。
本发明在五层共挤中均加入一定比例的抗农药助剂和抗氧剂，以使产品的光线透过率提高，抗老化性能增强，能有效地防止棚膜“背板效应”。为了能使生产中的外层有更光滑平整度更佳的膜面，应用熔融指数为2.0g/10min左右的mLLDPE，其加工流动性相对提高；为了提高内层和次外层的抗拉强度和耐老化性能，应用熔融指数为1.0g/10min以下的mLLDPE，因其较高的相对分子质量，其拉伸强度和抗撕裂强度等力学性能也会相应的提高，从而赋予了棚膜较高的力学强度和抗揉搓性。
本发明在中层和次外层，或者只在中层中加入一定比例且VA含量不同的EVA，以使产品的柔软度和透明度提高。具体的，中层EVA中的VA含量在14％，次外层EVA中的VA含量在9％。EVA具有优良的柔韧性，耐冲击性，弹性，光学透明性。随着VA含量的提高，它的回弹性、柔韧性、透明性、耐应力开裂性能都会提高，为了保证中层VA含量不受影响，低VA含量的EVA放在了次外层。
本发明所述的高强度透明型蔬菜花卉专用膜是五层共挤设备完成，并且利用的是翻棚生产的技术(生产中的内层是扣棚应用后的外层，生产时的外层是扣棚应用后的内层)完成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述的高强度透明型蔬菜花卉专用膜降低了农户的投入成本，收益得到明显提高；
(2)可根据客户需求进行不同的配方设计，满足多样化需求；
(3)所述的高强度透明型蔬菜花卉专用膜使用寿命在24-36个月，薄膜厚度在0.10-0.06mm，透光率在90％以上，高柔软度降低了薄膜的开裂性，减少了人工投入成本；
(4)满足蔬菜花卉多茬生长的要求，提高了作物的产量和品质。
附图说明
图1是实施例1-2及对比例1-4的拉伸强度保留率对比柱状图；
图2是实施例1-2及对比例1-4的断裂伸长率保留率对比柱状图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例所用部分原料的厂家及型号如下：
LDPE：中海壳牌2420D；
LLDPE:美国陶氏化学XUS61511.01；
mLLDPE:泰国PTT 7820D和美国陶氏化学1018MA；
EVA:扬子巴斯夫V4110F。
实施例1
本实施例中层和次外层添加EVA。
大棚膜内层配比：20％LDPE(50kg)+70％mLLDPE(175kg)+10％内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次内层配比：20％LDPE(50kg)+70％mLLDPE(175kg)+10％次内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜中层配比：20％LDPE(50kg)+40％EVA(高含量VA，100kg)+30％LLDPE(75kg)+10％中层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次外层配比：20％LDPE(50kg)+30％EVA(低含量VA，75kg)+40％LLDPE(100kg)+10％次外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)
大棚膜外层配比：20％LDPE(50kg)+70％mLLDPE(175kg)+10％外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
(1)所述的内层母料每包重量是25kg，是由如下重量的原料制成：
(2)所述的次内层母料每包重量是25kg，是由如下重量的原料制成：
(3)所述的中层母料每包重量是25kg，是由如下重量的原料制成：
(4)所述的次外层母料每包重量是25kg，是由如下重量的原料制成：
(5)所述的外层母料每包重量是25kg，是由如下重量的原料制成：
实施例2
本实施例EVA全部添加在中层，其中VA含量为14％。
大棚膜内层配比：20％LDPE(50kg)+70％mLLDPE(175kg)+10％内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次内层配比：20％LDPE(50kg)+70％mLLDPE(175kg)+10％次内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜中层配比：20％LDPE(50kg)+70％EVA(高含量VA，175kg)+10％中层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次外层配比：20％LDPE(50kg)+40％LLDPE(100kg)+30％mLLDPE(75kg)+10％次外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜外层配比：20％LDPE(50kg)+70％mLLDPE(175kg)+10％外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)。
五层母料配比与实施例1制备方法相同。
五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜的制备方法，步骤如下：
(1)内层母料的制备
使用高速混合机将聚乙烯粉料、紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、抗氧剂、防尘母料按照比例高速混合后，加入密炼机捏合，再由喂料机喂入双螺杆挤出机，经水环或水下切粒，制得内层母料；
(2)次内层母料的制备
使用高速混合机将聚乙烯粉料、紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂、抗氧剂按照比例高速混合后，加入密炼机捏合，再由喂料机喂入双螺杆挤出机，经水环或水下切粒，制得次内层母料；
(3)中层母料的制备
使用高速混合机将聚乙烯粉料、受阻胺光稳定剂、抗氧剂、保温剂按照比例高速混合后，加入密炼机捏合，再由喂料机喂入双螺杆挤出机，经水环或水下切粒，制得中层母料；
(4)次外层母料的制备
使用高速混合机将聚乙烯粉料、受阻胺光稳定剂、抗氧剂按照比例高速混合后，加入密炼机捏合，再由喂料机喂入双螺杆挤出机，经水环或水下切粒，制得次外层母料；
(5)外层母料的制备
使用高速混合机将聚乙烯粉料、受阻胺光稳定剂、抗氧剂按照比例高速混合后，加入密炼机捏合，再由喂料机喂入双螺杆挤出机，经水环或水下切粒，制得外层母料。
原料经过五层共挤吹塑机组吹塑成型，即得所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜。
调整下料比，按照1:1:1:1:1的下料质量比例按流程吹膜生产。工艺温度设置按照表1所示。
表1吹塑成型温度(℃)
为证明以上两种五层共挤实施方案的科学合理性，现将五层的原料配比做如下调整(母料制备方法保持不变)。
对比例1
本对比例配方选取mLLDPE只添加在内层，EVA添加在中层、次外层。
大棚膜内层配比：20％LDPE(50kg)+70％mLLDPE(175kg)+10％内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次内层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％次内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜中层配比：20％LDPE(50kg)+40％EVA(高含量VA，100kg)+30％LLDPE(75kg)+10％中层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次外层配比：20％LDPE(50kg)+30％EVA(高含量VA，75kg)+40％LLDPE(100kg)+10％次外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜外层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)。
本对比例与实施例1的制备方法相同。
对比例2
本对比例配方选取mLLDPE只添加在外层，EVA添加在中层、次外层。
大棚膜内层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次内层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％次内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜中层配比：20％LDPE(50kg)+40％EVA(高含量VA，100kg)+30％LLDPE(75kg)+10％中层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次外层配比：20％LDPE(50kg)+30％EVA(高含量VA，75kg)+40％LLDPE(100kg)+10％次外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜外层配比：20％LDPE(50kg)+70％mLLDPE(175kg)+10％外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)。
本对比例与实施例1的制备方法相同。
对比例3
本对比例配方选取不添加mLLDPE，EVA添加在中层、次外层。
大棚膜内层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次内层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％次内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜中层配比：20％LDPE(50kg)+40％EVA(高含量VA，100kg)+30％LLDPE(75kg)+10％中层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次外层配比：20％LDPE(50kg)+30％EVA(高含量VA，75kg)+40％LLDPE(100kg)+10％次外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜外层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)。
本对比例与实施例1的制备方法相同。
对比例4
本对比例配方选取不添加mLLDPE、EVA，只用LDPE、LLDPE。
大棚膜内层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次内层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％次内层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜中层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％中层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜次外层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％次外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)；
大棚膜外层配比：20％LDPE(50kg)+70％LLDPE(175kg)+10％外层母料(25kg)(合计250kg倒入混料机混合均匀)。
本对比例与实施例1的制备方法相同。
大棚膜透光率、雾度、拉伸性能、撕裂强度测试，按照相应的国家标准测试方法进行测试，测试结果见表2。
测试指标依据国家标准，如下：
透光率：GB/T 2410-2008；
拉伸性能：GB/T 1040.3-2006；
撕裂强度：GB/T 13578.2-2009。
表2实施例产品不同部位机械性能及透光率雾度值测试结果
(产品规格型号为8000mm*0.09mm)
自然气候老化试验(产品规格型号为8000mm*0.09mm)12个月自然气候老化后，对薄膜的性能进行测试，结果见表3。
表3
自然气候老化试验(产品规格型号为8000mm*0.09mm)18个月自然气候老化，对薄膜的性能进行测试，结果见表4。
表4
为了测试本专利高强度透明型蔬菜花卉专用膜的性能，进行实验室模拟对比试验：
试验条件：持续氙灯照射；
恒量：五层母料添加量恒定不变；
变量：五层中的mLLDPE和EVA的添加比例和添加层次；
氙灯加速老化(未做酸处理)测试数据如图1和图2；
试验标准：GB/T 16422.2；测试膜厚度0.09mm。
图1和图2是两种体现力学性能高低的不同表达形式。图1是反应拉伸强度保留率，这是反应力学性能强弱的一重要指标。根据国家标准，通过测试氙灯照射不同时间段的棚膜的拉伸强度，计算得出实施例和对比例的拉伸强度保留率如图1所示，直观说明：拉伸强度保留率越高，耐老化性越强，因此实施例1和实施例2的耐老化性强于对比例1至对比例4。
断裂伸长率保留率这是反应力学性能强弱的另一重要指标。根据国家标准，通过测试氙灯照射不同时间段的棚膜的断裂伸长率，计算得出实施例和对比例的断裂伸长率保留率保留率如图2所示，直观说明：断裂伸长率保留率越高，耐老化性越强，因此实施例1和实施例2的耐老化性强于对比例1至对比例4。
综上所述，本发明生产的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜在性能上有明显的提高，尤其是柔软度、透明度及机械性能方面。从表2可以看出，无论是实施例还是对比例，通过拉伸强度、断裂伸长率及撕裂强度测试数据体现出了其力学性能是非常优秀的，透光率和雾度值反映出了实施例的光学性能的优越性；从表3、表4、附图1和附图2中看出：通过进行长期自然气候老化和人工加速老化试验，实施例1和实施例2其测试数据指标体现出了其力学性能衰减慢、光学性能保持率高；尤其从表4看出通过18个月的自然老化试验其力学性能数据指标仍大大高于国家标准，说明了本发明的大棚膜耐老化能力是相当高的，且各项性能都明显优于对比例。

Claims (10)

1.一种五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：由内到外依次包括内层、次内层、中层、次外层和外层，该五层膜层所用母料中均加入了光稳定剂；内层、次内层和外层的聚乙烯原料均由LDPE和mLLDPE按2:7的质量比例混合得到；中层的聚乙烯原料由LDPE、EVA和LLDPE按2:3:4的质量比例混合得到；次外层的聚乙烯原料由LDPE、EVA和LLDPE按2:3:4的质量比例混合得到，或者由LDPE和LLDPE按2:4的质量比例混合得到。
2.根据权利要求1所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：光稳定剂为HS-625、HS-626、XT-8。
3.根据权利要求1所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：各层的质量百分组成如下：
(1)内层：
聚乙烯原料 90％
内层母料 10％；
(2)次内层：
聚乙烯原料 90％
次内层母料 10％；
(3)中层：
(4)次外层：
聚乙烯原料 60％
EVA 30％
次外层母料 10％；
(5)外层：
聚乙烯原料 89.2％-89.6％
外层母料 10％
爽滑母料 0.4％-0.8％。
4.根据权利要求3所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：内层母料由如下重量百分含量的原料制成：
5.根据权利要求3所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：次内层母料由如下重量百分含量的原料制成：
6.根据权利要求3所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：中层母料由如下重量百分含量的原料制成：
7.根据权利要求3或6所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：保温剂为EVA或水滑石。
8.根据权利要求3所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：次外层母料由如下重量百分含量的原料制成：
聚乙烯粉料 86％-90％
受阻胺光稳定剂 6％-8％
抗氧剂 4％-6％。
9.根据权利要求3所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜，其特征在于：外层母料由如下重量百分含量的原料制成：
10.一种权利要求1-9任一所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将各层所用母料的原料使用高速混合机高速混合，然后加入密炼机捏合，再由喂料机喂入双螺杆挤出机，经水环或水下切粒，制得各层对应的母料；
(2)分别将内层、次内层、中层、次外层、外层原料投入对应的机筒，经过五层共挤吹塑机组吹塑，然后进行牵引、收卷，制得所述的五层共挤高强度透明型蔬菜花卉专用膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111226649A (zh) * 2020-03-02 2020-06-05 山东华农塑料制品有限公司 一种花卉专用膜
CN112373157A (zh) * 2020-10-21 2021-02-19 永生运佳(宣城)薄膜科技有限公司 超薄eva真空铸造膜

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