CN114940839A - 一种长效农膜防雾流滴剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种长效农膜防雾流滴剂及其制备方法，涉及农业大棚膜用防雾技术领域。该长效农膜防雾流滴剂，由主成分、偶联剂、交联固化剂、催干剂、成膜剂、抗老化剂以及稀释剂组成。本发明，偶联剂结构与聚烯烃结构相似，且通过偶联剂与纳米胶以化学键相结合，使得纳米胶形成的薄膜与农膜持久粘合，使用环烷酸铋作为催干剂，并加入丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯作为成膜剂，避免了成膜时体积收缩过大而出现的龟裂现象，添加交联固化剂，使得成膜表面具有较好的耐刮蹭性、耐水性，延长了实用寿命，采用的偶联剂以及交联固化剂均为高分子材料，透明度高，且配比中采用的纳米胶浓度低，使得成膜后透明度高，不影响农膜的使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及农业大棚膜用防雾技术领域，具体为一种长效农膜防雾流滴剂及其制备方法。
背景技术
在农用塑料棚和温室中使用的塑料薄膜、塑料薄片、塑料板的表面，由于塑料薄膜、塑料薄片、塑料板多为疏水性物质，当塑料表面温度达到露点以下时，空气中的水汽达到饱和或者过饱和时就会在农膜表面凝结成水滴而雾化，室内的水蒸汽凝结形成雾滴，雾滴的存在会导致光散射或反射，从而使光线透过率降低，缩短了日照时间，影响温室植物的生长，同时凝结在塑料表面的水珠落下来会给农作物的生长带来不利影响。随着纳米技术和超亲水技术的发展，在塑料材质上制备超亲水界面防止流滴起雾愈发受到重视，其中农用塑料利用简单、低成本的化学喷涂或浸渍的方法引入无机纳米材料使其表面具有超亲水防雾性能越来越受关注。
现有研究认为：在农用塑料薄膜喷涂一层含有超亲水的物质在塑料制品表面可形成一层超亲水界面，能有效防止流滴起雾，但是农膜的结晶度高、表面无极性，且表面能低，属于难附着表面，常见的表面涂覆防雾流滴剂通常通过添加硅烷偶联剂帮助附着，但是实际使用中发现硅烷偶联剂对于附着力改善不大，且不耐刮蹭以及不耐水，使得防雾流滴剂持效期仍不够持久，而且常见的表面涂覆防雾流滴剂浓度较高，透明度不佳，影响农膜的使用效果，后续需要频繁的进行反复喷涂，增加了农业生产的成本。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种长效农膜防雾流滴剂及其制备方法，解决了常见的表面涂覆防雾流滴剂持效期仍不够持、透明度不佳以及不耐刮蹭、不耐水的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种长效农膜防雾流滴剂，所述长效农膜防雾流滴剂由主成分、偶联剂、交联固化剂、催干剂、成膜剂、抗老化剂以及稀释剂组成；所述主成分用于缩小水与农膜表面之间的接触角，防止表面形成水珠；所述偶联剂用于提升主成分与农膜之间的黏合效果以提升使用寿命；所述交联固化剂用于提升主成分成膜后的耐刮蹭性以及耐水性；所述催干剂用于稳定成膜速度避免成膜时体积收缩过大而出现的龟裂现象；所述抗老化剂用于提升成膜后抗氧化效果；
其中长效农膜防雾流滴剂的重量份如下：主成分3-4份、偶联剂1-2份、交联固化剂0.3-0.5份、催干剂0.1-0.2份、成膜剂0.5-0.8份、抗老化剂 0.5-1份、稀释剂92-94.5份，所述主成分由纳米胶与活性剂组成，所述主成分中纳米胶与活性剂质量比为4:6，所述稀释剂为去离子水。
优选的，所述纳米胶是SiO2纳米粒子、MgO纳米粒子、Al2O3纳米粒子按等质量比混合而成，纳米胶材料具有大的比表面积，内部结构是不饱和的，且能级偏高，而活性剂为阴离子表面活性剂，与纳米胶结合产生大量负电荷，对于带正电荷的雾气水分子同样有强力吸附作用，因此两者叠加的效果使得成膜后膜的表面有巨大的表面自由能，使得水形成膜状流淌而不会聚集呈水滴。
优选的，所述活性剂为阴离子表面活性剂，所述活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯与α-烯基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯中一种或多种组成。
优选的，所述抗老化剂由二苯甲酮紫外线吸收剂与亚磷酸酯类抗氧化剂按等质量比混合而成，紫外线吸收剂是利用能吸收紫外线进行分子重排的、在特殊位子的羟基，将吸收的紫外线转变为无害的热能，达到内部结构稳定效果，配合亚磷酸酯类抗氧化剂使得内部结构老化速度降低。
优选的，为了达到纳米胶和活性剂形成的薄膜能够与农膜持久粘合的作用，所述偶联剂为丙烯酸酯类单体，所述丙烯酸酯类单体包括且不限于丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯，丙烯酸酯类单体均为高分子材料，透明度高，丙烯酸酯类单体结构与农膜成分聚烯烃结构相似，使得偶联剂能够与农膜高度黏合，且通过丙烯酸酯类单体与纳米胶以化学键相结合，从而使得纳米胶和活性剂形成的薄膜能够与农膜持久粘合，附着力大，持效期长。
优选的，为了达到纳米胶和活性剂形成的薄膜提升耐刮蹭性和耐水性的目的，所述交联固化剂为二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺中的任一种，添加二乙烯基苯或N-羟甲基丙烯酰胺使得成膜表面具有较好的耐刮蹭性、耐水性，延长了使用寿命。
优选的，为了避免了成膜时干燥速度不稳定导致体积收缩过大而出现的龟裂现象，所述催干剂为环烷酸铋。
优选的，为了避免了成膜时干燥速度不稳定导致体积收缩过大而出现的龟裂现象，所述成膜剂为丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯，环烷酸铋、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯用于辅助成膜以及稳定成膜速度，避免成膜时速度过快体积收缩过大而出现的龟裂现象。
一种长效农膜防雾流滴剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、准备适量稀释剂，通过水浴形式加温至50-60℃，按比例取纳米胶加入稀释剂，使用搅拌机搅拌形成混合液，搅拌速度1200-1300转/分钟，搅拌时间6-8分钟；
S2、通过水浴形式保持混合液温度在50-60℃，按比例取活性剂加入稀释剂，添加完成后继续搅拌，搅拌速度1300-1400转/分钟，搅拌时间5-6分钟；
S3、将搅拌速度提升到1500-1600转/分钟，搅拌的过程中向混合液中添加抗老化剂，继续搅拌4-5分钟；
S4、待混合液冷却至室温，再依次加入偶联剂、交联固化剂、催干剂、成膜剂，按1000-1200转/分钟速度搅拌4-5分钟，制得长效农膜防雾流滴剂。
(三)有益效果
本发明提供了一种长效农膜防雾流滴剂及其制备方法。具备以下有益效果：
1、相比现有技术，该长效农膜防雾流滴剂，采用丙烯酸酯类单体作为偶联剂，丙烯酸酯类单体结构与聚烯烃结构相似，使得偶联剂能够与农膜高度黏合，且通过丙烯酸酯类单体与纳米胶以化学键相结合，从而使得纳米胶和活性剂形成的薄膜能够与农膜持久粘合，附着力大，持效期长。
2、相比现有技术，该长效农膜防雾流滴剂，使用环烷酸铋作为催干剂，并加入丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯作为成膜剂，避免了成膜时体积收缩过大而出现的龟裂现象，添加采二乙烯基苯或N-羟甲基丙烯酰胺中任一种作为交联固化剂，使得成膜表面具有较好的耐刮蹭性、耐水性，延长了使用寿命。
3、相比现有技术，该长效农膜防雾流滴剂，采用的偶联剂以及交联固化剂均为高分子材料，透明度高，主成分通过添加了活性剂而降低了纳米胶的浓度，既不影响防雾滴效果，又使得成膜后透明度高，不影响农膜的使用效果。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种长效农膜防雾流滴剂，该长效农膜防雾流滴剂由主成分、偶联剂、交联固化剂、催干剂、成膜剂、抗老化剂以及稀释剂组成；
其中长效农膜防雾流滴剂的重量份如下：主成分3份、偶联剂1份、交联固化剂0.3份、催干剂0.1份、成膜剂0.5份、抗老化剂0.5份、稀释剂 94.5份，主成分由纳米胶与活性剂组成，主成分中纳米胶与活性剂质量比为 4:6，稀释剂为去离子水。纳米胶是SiO2纳米粒子、MgO纳米粒子、Al2O3纳米粒子按等质量比混合而成，活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯。
抗老化剂由二苯甲酮紫外线吸收剂与抗氧剂626按等质量比比混合而成。
偶联剂为丙烯酸乙酯。
交联固化剂为二乙烯基苯。
催干剂为环烷酸铋，成膜剂为丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯。
该长效农膜防雾流滴剂的制备方法包括如下步骤：
S1、准备适量去离子水，通过水浴形式加温至50-60℃，按等质量比取 SiO2纳米粒子、MgO纳米粒子、Al2O3纳米粒子加入去离子水，使用搅拌机搅拌形成混合液，搅拌速度1200-1300转/分钟，搅拌时间6-8分钟；
S2、通过水浴形式保持混合液温度在50-60℃，按等质量比取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯加入混合液，添加完成后继续搅拌，搅拌速度1300-1400转/分钟，搅拌时间5-6分钟；
S3、将搅拌速度提升到1500-1600转/分钟，搅拌的过程中向混合液中添加等质量比混合的二苯甲酮紫外线吸收剂与抗氧剂626，继续搅拌4-5分钟；
S4、待混合液冷却至室温，再依次加入丙烯酸乙酯、二乙烯基苯、环烷酸铋、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯，按1000-1200转/分钟速度搅拌4-5分钟，制得长效农膜防雾流滴剂。
本发明，该长效农膜防雾流滴剂，采用的偶联剂以及交联固化剂均为高分子材料，透明度高，且主成分中通过加入活性剂，尽量降低配比中采用纳米胶的含量，使得成膜后透明度高，不影响农膜的使用效果。
实施例二：
本发明实施例提供一种长效农膜防雾流滴剂，该长效农膜防雾流滴剂由主成分、偶联剂、交联固化剂、催干剂、成膜剂、抗老化剂以及稀释剂组成；
主成分4份、偶联剂2份、交联固化剂0.5份、催干剂0.2份、成膜剂 0.8份、抗老化剂1份、稀释剂92份
主成分由纳米胶与活性剂组成，主成分中纳米胶与活性剂质量比为4:6，稀释剂为去离子水。纳米胶是SiO2纳米粒子、MgO纳米粒子、Al2O3纳米粒子按等质量比混合而成，活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯。
抗老化剂由二苯甲酮紫外线吸收剂与抗氧剂626按等质量比比混合而成。
偶联剂为丙烯酸乙酯。
交联固化剂为二乙烯基苯。
催干剂为环烷酸铋，成膜剂为丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯。
该长效农膜防雾流滴剂的制备方法包括如下步骤：
S1、准备适量去离子水，通过水浴形式加温至50-60℃，按等质量比取 SiO2纳米粒子、MgO纳米粒子、Al2O3纳米粒子加入去离子水，使用搅拌机搅拌形成混合液，搅拌速度1200-1300转/分钟，搅拌时间6-8分钟；
S2、通过水浴形式保持混合液温度在50-60℃，按等质量比取脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯加入混合液，添加完成后继续搅拌，搅拌速度1300-1400转/分钟，搅拌时间5-6分钟；
S3、将搅拌速度提升到1500-1600转/分钟，搅拌的过程中向混合液中添加等质量比混合的二苯甲酮紫外线吸收剂与抗氧剂626，继续搅拌4-5分钟；
S4、待混合液冷却至室温，再依次加入丙烯酸乙酯、二乙烯基苯、环烷酸铋、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯，按1000-1200转/分钟速度搅拌4-5分钟，制得长效农膜防雾流滴剂。
本发明，相比较实施例一，主成分以及偶联剂、交联固化剂、催干剂、成膜剂、抗老化剂均提高含量，采用丙烯酸酯类单体作为偶联剂，丙烯酸酯类单体结构与聚烯烃结构相似，使得偶联剂能够与农膜高度黏合，且通过丙烯酸酯类单体与纳米胶以化学键相结合，从而使得纳米胶形成的薄膜能够与农膜持久粘合，附着力大，持效期长，使用环烷酸铋作为催干剂，并加入丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯作为成膜剂，避免了成膜时体积收缩过大而出现的龟裂现象，添加采二乙烯基苯或N-羟甲基丙烯酰胺为交联固化剂，使得成膜表面具有较好的耐水性，延长了实用寿命。
长效农膜防雾流滴剂的测试
1、高温持效期的测定
将喷涂有防雾流滴剂的农膜罩在盛有300ml水的大烧杯上，控制水浴温度60℃，压下膜面的中心处，使得膜面与水平面夹角为15-20度，当薄膜表面覆盖水滴达到杯口面积的1/3时，视为失效，从防雾开始到失效所经历的时间为防雾持效期；
使用实施例一、实施例二和市售的防雾流滴剂进行喷涂农膜作为实验对象，高温持效期的测定实验结果如表1所示：
| 组别 | 高温持效期h |
| 实施例一 | 165 |
| 实施例二 | 175 |
| 市售一 | 110 |
| 市售二 | 97 |
表1
从表1可以看出，实施例一和实施例二喷涂本发明长效农膜防雾流滴剂的薄膜具有更持久的高温持效期，相比喷涂有市面售卖防雾流滴剂的薄膜有优势明显。
2、透光度检测，采用透光率仪按GB/T2410-2008要求测试农膜的透光率；
使用实施例一、实施例二和市售的防雾流滴剂进行喷涂农膜作为实验对象，透光度检测结果如表2所示：
| 组别 | 喷涂前％ | 喷涂后％ | 一个月后％ |
| 实施例一 | 91.3 | 90.6 | 90.4 |
| 实施例二 | 91.2 | 90.4 | 90.2 |
| 市售一 | 91.3 | 89.6 | 87.4 |
| 市售二 | 91.2 | 89.8 | 87.7 |
表2
从表2可以看出，实施例一和实施例二喷涂有本发明长效农膜防雾流滴剂的薄膜具有更好的透光率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种长效农膜防雾流滴剂，其特征在于：所述长效农膜防雾流滴剂由主成分、偶联剂、交联固化剂、催干剂、成膜剂、抗老化剂以及稀释剂组成；
其中长效农膜防雾流滴剂的重量份如下：主成分3-4份、偶联剂1-2份、交联固化剂0.3-0.5份、催干剂0.1-0.2份、成膜剂0.5-0.8份、抗老化剂0.5-1份、稀释剂92-94.5份，所述主成分由纳米胶与活性剂组成，所述主成分中纳米胶与活性剂质量比为4:6，所述稀释剂为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种长效农膜防雾流滴剂，其特征在于：所述纳米胶是SiO2纳米粒子、MgO纳米粒子、Al2O3纳米粒子按等质量比混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种长效农膜防雾流滴剂，其特征在于：所述活性剂为阴离子表面活性剂，所述活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯与α-烯基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯中一种或多种组成。
4.根据权利要求1所述的一种长效农膜防雾流滴剂，其特征在于：所述抗老化剂由二苯甲酮紫外线吸收剂与亚磷酸酯类抗氧化剂按等质量比混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种长效农膜防雾流滴剂，其特征在于：所述偶联剂为丙烯酸酯类单体，所述丙烯酸酯类单体包括且不限于丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯。
6.根据权利要求1所述的一种长效农膜防雾流滴剂，其特征在于:所述交联固化剂为二乙烯基苯、N-羟甲基丙烯酰胺中的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种长效农膜防雾流滴剂，其特征在于：所述催干剂为环烷酸铋。
8.根据权利要求1所述的一种长效农膜防雾流滴剂，其特征在于：所述成膜剂为丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯。
9.一种长效农膜防雾流滴剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
S1、准备适量稀释剂，通过水浴形式加温至50-60℃，按比例取纳米胶加入稀释剂，使用搅拌机搅拌形成混合液，搅拌速度1200-1300转/分钟，搅拌时间6-8分钟；
S2、通过水浴形式保持混合液温度在50-60℃，按比例取活性剂加入稀释剂，添加完成后继续搅拌，搅拌速度1300-1400转/分钟，搅拌时间5-6分钟；
S3、将搅拌速度提升到1500-1600转/分钟，搅拌的过程中向混合液中添加抗老化剂，继续搅拌4-5分钟；
S4、待混合液冷却至室温，再依次加入偶联剂、交联固化剂、催干剂、成膜剂，按1000-1200转/分钟速度搅拌4-5分钟，制得长效农膜防雾流滴剂。
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|---|---|---|---|---|
| CN102286266A (zh) * | 2011-06-27 | 2011-12-21 | 上海工程技术大学 | 农膜用喷涂型纳米防雾滴剂及其制备方法 |
| CN112029321A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-04 | 科伦塑业集团股份有限公司 | 一种长效农膜防雾流滴剂及其制备方法 |
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