CN115386159B - 一种农业地膜用银色母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农业地膜用银色母粒及其制备方法，所述农业地膜用银色母粒原料按重量百分比包括：聚乙烯树脂45‑50％和铝颜料50‑55％；所述铝颜料包括片状铝粉和高沸点溶剂。本发明提出的一种农业地膜用银色母粒及其制备方法，所得银色母粒有效克服了传统银色母粒加工成膜时出现气孔或使用时出现烂膜的缺陷，最终获得了一种耐老化性能优异的农业地膜。
Description
技术领域
本发明涉及地膜材料技术领域，尤其涉及一种农业地膜用银色母粒及其制备方法。
背景技术
地膜在农业中的应用非常普遍，尤其以黑色薄膜为主，它具有保湿保墒的作用，另外具有很好的遮光性，可以抑制植物周边杂草的生长，对农作物的生长具有很大的辅助和促进作用。
近些年银黑双色地膜在设施园艺中的应用越来越广泛，主要是银色面具有反光的作用，在云南、贵州等紫外线较强的区域，反光性可以降低地膜的温度，降低膜吸热破膜、烂膜的现象，同时银色面的反射光对植物背面的光合作用有一定的补充加强，让有色果蔬的外观颜色更加均匀，如葡萄、红辣椒、玉米等，还可以趋避一些害虫，比如蚜虫和金马等。
目前，市面上用的铝颜料(又称铝银浆、铝银粉、片状铝粉)通常是由片状铝粉和低沸点的低粘度溶剂(含助剂)构成，之所以有这种构成是因为铝颜料只有在粘度为0.5-2cps区间的低粘度溶剂保护下球磨才能加工成片状结构，进而才有银色反射效果(若使用高沸点的高粘度溶剂，会因为粘度较大，铝粉很难被球磨成片状结构)；与此同时，溶剂会对铝粉进行包裹，隔绝空气，防止铝粉裸露发生氧化，发黑失色。但将这种构成的铝颜料按照常规配方及方法制备农业地膜时，所得地膜性能却并不理想：加工过程容易出现气孔，使用过程中则容易出现烂膜，因此非常不利于地膜的高效生产和长效耐用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种农业地膜用银色母粒及其制备方法，所得银色母粒有效克服了传统银色母粒加工成膜时出现气孔或使用时出现烂膜的缺陷，最终获得了一种耐老化性能优异的农业地膜。
本发明提出的一种农业地膜用银色母粒，所述银色母粒的原料按重量百分比包括：聚乙烯树脂45-50％和铝颜料50-55％；
所述铝颜料包括片状铝粉和高沸点溶剂。
本发明中，发明人发现，将传统铝颜料用于银色母料生产并加工农业地膜时，之所以会出现气孔和烂膜的现象，原因在于：一方面，传统铝颜料所含有的低粘度溶剂馏程一般在150-190℃，当采用这种铝颜料制备银色母粒时，这些低粘度溶剂也随之带入到所述银色母粒中，此后即便对这些低粘度溶剂进行脱灰，但是由于银色母粒中的载体树脂加工温度低(140-170℃)，因此很难起到好的脱灰效果，最终所制得的银色母粒成品中必然会残留一定量的低粘度溶剂，当利用该银色母粒加工成膜时，这些残留的低粘度溶剂就会在加工温度(170-210℃)下极易气化并产生气孔；另一方面，由于传统铝颜料与载体树脂的界面相容性不足，导致了铝颜料在载体树脂中不能有效分散，为了保证铝颜料的分散性，在采用这种铝颜料制备银色母粒时，通常会添加适量的聚乙烯蜡等低分子量聚合物进行润湿和分散，但这种低分子量聚合物在太阳光的催化作用下很容易破膜，因此对地膜的使用寿命有很大的影响。
为了克服上述缺陷，发明人通过大量试验研究发现，采用高沸点溶剂代替低沸点溶剂(即低粘度溶剂)在传统铝颜料中存在时，所得铝颜料既避免了低沸点溶剂的存在，又能对其中的片状铝粉进行保护，当用于银色母粒制备时，可以大大降低银色母粒中挥发性成分(即低粘度溶剂)的含量；并且高沸点溶剂可以进一步增强铝颜料在载体树脂(聚乙烯树脂)中的分散流动性，因此可以在制备银色母粒时省去聚乙烯蜡等低分子量聚合物的使用，最终制得一种可挥发性成分少且分散性能好的银色母粒，进而获得性能优异的农业地膜。
优选地，所述高沸点溶剂为馏程250-350℃的有机溶剂；
优选地，所述高沸点溶剂为白油，白油优选为5#白油和/或10#白油。
本发明中，250-350℃馏程的高沸点溶剂在地膜加工温度下不会气化挥发，因此所得地膜光滑平整，不会产生任何气孔；并且选择白油作为高沸点溶剂，可以同时促进铝颜料在银色母粒中均匀分散，省去了聚乙烯蜡等低分子量聚合物的加入。
优选地，所述片状铝粉的D50粒径为3-20μm；
优选地，所述片状铝颜料中的片状铝粉含量为70-90wt％。
本发明中，D50粒径为3-20μm的片状铝粉赋予了所制得银色母粒以致密的金属光泽，并有助于获得具有更加优异光反射效率的农业地膜。
优选地，所述铝颜料是通过将含低沸点溶剂的市售铝颜料和高沸点溶剂混合，加热并抽真空以脱除所述低沸点溶剂后得到；
优选地，所述低沸点溶剂为馏程150-190℃的烃类溶剂。
本发明中，将含低沸点溶剂的市售铝颜料和高沸点溶剂混合，在高温真空条件下，可以实现对铝颜料中高-低沸点溶剂的置换，有效排除了市售铝颜料中所含有的含低沸点溶剂。
优选地，所述聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯树脂，线性低密度聚乙烯树脂的熔融指数优选为1.5-60g/10min。
本发明中，线性低密度聚乙烯树脂具有结晶性低、密度低、强度和延展性优异的特点，因此可以进一步促进铝颜料在银色母粒中的分散均匀性。
优选地，所述聚乙烯树脂为熔融指数2g/10min、20g/10min或50g/10min的线性低密度聚乙烯树脂中的至少一种。
本发明中，上述熔融指数的线性低密度聚乙烯树脂的单独或者复合使用，将使载体树脂获得更加优异的延展性和韧性，进一步促进了铝颜料在银色母粒中的分散均匀性。
优选地，所述银色母料原料还包括抗氧剂，抗氧剂的添加量优选为所述聚乙烯树脂和铝颜料总重量的0.3-0.5％。
优选地，所述抗氧剂为巴斯夫1076、1010、168中的至少一种。
本发明还提出了一种上述农业地膜用银色母粒的制备方法，包括：按重量百分比将所述聚乙烯树脂和铝颜料混匀后挤出造粒，即得到所述银色母粒。
优选地，所述制备方法具体包括：按重量百分比将所述聚乙烯树脂和片状铝颜料加入捏合机中捏合均匀，再送入双转子连续密炼机中密炼均匀，接着送入单螺杆挤出机中挤出，风冷切粒后，即得到所述银色母粒；
优选地，所述双转子连续密炼机的温度为140-170℃，所述单螺杆挤出机的温度为130-140℃。
本发明中，银色母粒制备方法中若是采用双螺杆挤出机加工，由于铝质地较软，容易被剪切发黑，而相对双螺杆挤出机采用剪切力较低的单螺杆挤出机，所得银色母粒效果显然更好。
与现有技术相比，本发明方法具有以下有益效果：
(1)本发明在高温真空条件下对现有铝颜料中的高-低沸点溶剂进行置换，排出了其中的低沸点溶剂，所得铝颜料再和具有合适流动性的载体树脂进行混合，并结合改进的加工工艺，所得银色母粒克服了传统银色母粒分散性能较差、尤其是挥发成分较多的问题，最终有效改善了所得地膜容易出现气孔和烂膜的问题。
(2)考虑到片状铝粉离开溶剂的保护和空气接触容易氧化发黑失色，因此不能直接将传统铝颜料中的低沸点溶剂加热排出；本发明通过真空条件下将铝颜料中溶剂进行低沸点和高沸点的溶剂转换后，既可以将铝颜料中的低沸点溶剂排出，又可以利用新添加的高沸点溶剂对片状铝粉进行保护，更重要的是新添加的高沸点溶剂在成膜加工温度下，状态依然稳定，不会产生气孔。
(3)本发明还进一步选用具有合适流动性的聚乙烯树脂作为载体，并结合连续密炼的工艺，因此在不使用低分子润滑剂的条件下就可以进一步提高铝颜料在银色母粒中的分散性，所得银色母粒因为没有低聚物的添加对农业地膜的老化影响非常的小，具有很好的市场前景。
附图说明
图1为本发明实施例1所述银色母粒加工成的农业地膜的结构示意图；
图2为本发明对比例1所述银色母粒加工成的农业地膜的结构示意图；
图3为本发明对比例2所述银色母粒加工成的农业地膜的结构示意图；
图4为本发明实施例1所述银色母粒加工成的农业地膜老化后的结构示意图；
图5为本发明对比例1所述银色母粒加工成的农业地膜老化后的结构示意图；
图6为本发明对比例2所述银色母粒加工成的农业地膜老化后的结构示意图；
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提出一种农业地膜用银色母粒，其原料包括：聚乙烯树脂220kg、铝颜料190kg和抗氧剂3kg；
其中，聚乙烯树脂是由质量比1:1.5的熔融指数20g/10min(190℃，2.16kg)的线性低密度聚乙烯树脂和熔融指数50g/10min(190℃，2.16kg)的线性低密度聚乙烯树脂构成；铝颜料是将200kg市售铝颜料(包括含量75wt％且D50粒径为6-8μm的片状铝粉以及余量馏程为150-190℃的烃类溶剂，即D40脱芳烃类溶剂油)和40kg馏程为250-300℃的5#白油加入捏合机中混合，升温至200℃并抽真空至-0.08MPa，在此条件下持续3h以脱除其中馏程为150-190℃的烃类溶剂后得到；抗氧剂是由质量比1:1:2.5的抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168组成；
该农业地膜用银色母粒的制备方法包括：
按照上述用量将上述所有物料投入到捏合机中，搅拌10min后混合均匀，所得混合料送入到双转子连续密炼机中密炼均匀，控制双转子连续密炼机的温度为160℃，双转子主机转速调至40HZ，经过双转子连续密炼机密炼后的混合料再送入单螺杆挤出机中挤出，控制单螺杆挤出机的温度为130-140℃，单螺杆主机转速调至20HZ，喂料开至15HZ，卸料门开度为60，所得挤出料经风冷切粒后，即得到所述农业地膜用银色母粒。
实施例2
本实施例提出一种农业地膜用银色母粒，其原料包括：聚乙烯树脂250kg、铝颜料180kg和抗氧剂4kg；
其中，聚乙烯树脂是由质量比1:2的熔融指数2g/10min(190℃，2.16kg)的线性低密度聚乙烯树脂和熔融指数50g/10min(190℃，2.16kg)的线性低密度聚乙烯树脂构成；铝颜料是将200kg市售铝颜料(包括含量75wt％且D50粒径为6-8μm的片状铝粉以及余量馏程为150-190℃的烃类溶剂，即D40脱芳烃类溶剂油)和30kg馏程为300-350℃的10#白油加入捏合机中混合，升温至200℃并抽真空至-0.08MPa，在此条件下持续2h以脱除其中馏程为150-190℃的烃类溶剂后得到；抗氧剂是由质量比1:2的抗氧剂1076和抗氧剂168组成；
该农业地膜用银色母粒的制备方法包括：
按照上述用量将上述所有物料投入到捏合机中，搅拌10min后混合均匀，所得混合料送入到双转子连续密炼机中密炼均匀，控制双转子连续密炼机的温度为170℃，双转子主机转速调至45HZ，经过双转子连续密炼机密炼后的混合料再送入单螺杆挤出机中挤出，控制单螺杆挤出机的温度为130-140℃，单螺杆主机转速调至15HZ，喂料开至20HZ，卸料门开度为60，所得挤出料经风冷切粒后，即得到所述农业地膜用银色母粒。
实施例3
本实施例提出一种农业地膜用银色母粒，其原料包括：聚乙烯树脂200kg、铝颜料200kg和抗氧剂2kg；
其中，聚乙烯树脂是由质量比1:1的熔融指数20g/10min(190℃，2.16kg)的线性低密度聚乙烯树脂和熔融指数50g/10min(190℃，2.16kg)的线性低密度聚乙烯树脂构成；铝颜料是将200kg市售铝颜料(包括含量75wt％且D50粒径为6-8μm的片状铝粉以及余量馏程为150-190℃的烃类溶剂，即D40脱芳烃类溶剂油)、20kg馏程为250-300℃的5#白油和30kg馏程为300-350℃的10#白油加入捏合机中混合，升温至200℃并抽真空至-0.08MPa，在此条件下持续4h以脱除其中的馏程为150-190℃的烃类溶剂后得到；抗氧剂是由质量比1:1:3的抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168组成；
该农业地膜用银色母粒的制备方法包括：
按照上述用量将上述所有物料投入到捏合机中，搅拌10min后混合均匀，所得混合料送入到双转子连续密炼机中密炼均匀，控制双转子连续密炼机的温度为140℃，双转子主机转速调至40HZ，经过双转子连续密炼机密炼后的混合料再送入单螺杆挤出机中挤出，控制单螺杆挤出机的温度为130-140℃，单螺杆主机转速调至20HZ，喂料开至15HZ，卸料门开度为60，所得挤出料经风冷切粒后，即得到所述农业地膜用银色母粒。
实施例4
本实施例提出一种农业地膜用银色母粒，其原料包括：聚乙烯树脂220kg、铝颜料190kg和抗氧剂3kg；
其中，聚乙烯树脂是由熔融指数30g/10min(190℃，2.16kg)的线性低密度聚乙烯树脂构成；铝颜料是将200kg市售铝颜料(包括含量75wt％且D50粒径为6-8μm的片状铝粉以及余量馏程为150-190℃的烃类溶剂，即D40脱芳烃类溶剂油)和40kg馏程为250-300℃的5#白油加入捏合机中混合，升温至200℃并抽真空至-0.08MPa，在此条件下持续3h以脱除其中馏程为150-190℃的烃类溶剂后得到；抗氧剂是由质量比1:1:2.5的抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168组成；
该农业地膜用银色母粒的制备方法包括：
按照上述用量将上述所有物料投入到捏合机中，搅拌10min后混合均匀，所得混合料送入到双转子连续密炼机中密炼均匀，控制双转子连续密炼机的温度为160℃，双转子主机转速调至40HZ，经过双转子连续密炼机密炼后的混合料再送入单螺杆挤出机中挤出，控制单螺杆挤出机的温度为130-140℃，单螺杆主机转速调至20HZ，喂料开至15HZ，卸料门开度为60，所得挤出料经风冷切粒后，即得到所述农业地膜用银色母粒。
对比例1
本对比例提出一种农业地膜用银色母粒，其原料包括：聚乙烯树脂220kg、铝颜料190kg和抗氧剂3kg；
其中，聚乙烯树脂是由质量比1:1.5的熔融指数20g/10min的线性低密度聚乙烯树脂和熔融指数50g/10min的线性低密度聚乙烯树脂构成；铝颜料包括含量75wt％且D50粒径为6-8μm的片状铝粉以及余量馏程为150-190℃的烃类溶剂(D40脱芳烃类溶剂油)；抗氧剂是由质量比1:1:2.5的抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168组成；
该农业地膜用银色母粒的制备方法包括：
按照上述用量将上述所有物料投入到捏合机中，搅拌10min后混合均匀，所得混合料送入到双转子连续密炼机中密炼均匀，控制双转子连续密炼机的温度为160℃，双转子主机转速调至40HZ，经过双转子连续密炼机密炼后的混合料再送入单螺杆挤出机中挤出，控制单螺杆挤出机的温度为130-140℃，单螺杆主机转速调至20HZ，喂料开至15HZ，卸料门开度为60，所得挤出料经风冷切粒后，即得到所述农业地膜用银色母粒。
对比例2
本对比例提出一种农业地膜用银色母粒，其原料包括：聚乙烯树脂220kg、铝颜料190kg、抗氧剂3kg和聚乙烯蜡15kg；
其中，聚乙烯树脂是由熔融指数10g/10min(190℃，2.16kg)的低密度聚乙烯树脂构成；铝颜料包括含量75wt％且D50粒径为6-8μm的片状铝粉以及余量馏程为150-190℃的烃类溶剂(D40脱芳烃类溶剂油)；抗氧剂是由质量比1:1:2.5的抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂168组成；
该农业地膜用银色母粒的制备方法包括：
按照上述用量将上述所有物料投入到捏合机中，搅拌10min后混合均匀，所得混合料送入到双转子连续密炼机中密炼均匀，控制双转子连续密炼机的温度为160℃，双转子主机转速调至40HZ，经过双转子连续密炼机密炼后的混合料再送入单螺杆挤出机中挤出，控制单螺杆挤出机的温度为130-140℃，单螺杆主机转速调至20HZ，喂料开至15HZ，卸料门开度为60，所得挤出料经风冷切粒后，即得到所述农业地膜用银色母粒。
将上述实施例和对比例所得到的银色母粒应用到农业地膜制备中，具体包括：
将90份线性低密度聚乙烯树脂(熔融指数20g/10min)与10份银色母料高速混合均匀，所得混料送入单螺杆挤出机进行混炼挤出，各区段的温度设定为：170℃、190℃、200℃、210℃、200℃、195℃，再吹塑形成银色薄膜，即所述农业地膜，厚度为0.02mm。
对所得农业地膜进行相关性能测试，结果如下表1所示：
光反射率采用紫外-可见光分光光度计进行测定；光泽度按照标准GB/T8807-1988，采用光泽度仪进行测定；
本发明实施例1和对比例1、2所述银色母粒加工成的农业地膜的外光结构示意图可参照图1-3，再结合表1中的记载，可知实施例所得农业地膜表面光滑，无任何气孔或者分散颗粒存在，而对比例所得农业地膜则有较多的气孔或分散颗粒(图上透明的点是气孔)。
本发明实施例1和对比例1、2所述银色母粒加工成的农业地膜经过600h老化后(Lamp Type:UV-313；4h UV at(50±3)℃BPT:(0.75W/m2)@310nm；4h Condensation at(40±3)℃)，再结合表1中的记载，可知本发明实施例所得农业地膜在600h老化后，其膜依然完整，基本没有破损，而对比例所得农业地膜则已经大面积粉化破碎。
继续结合表1中的记载，可知本发明实施例所得农业地膜还具有更加优异的金属光泽和反光效率，可以为农作物提供更充足的光照强度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种农业地膜用银色母粒，其特征在于，所述银色母粒原料按重量百分比包括：聚乙烯树脂45-50%和铝颜料50-55%；
所述铝颜料包括片状铝粉和高沸点溶剂；
所述高沸点溶剂为5#白油和/或10#白油；
所述片状铝粉的D50粒径为3-20μm，且所述片状铝粉在所述铝颜料中的含量为70-90wt%；
所述铝颜料是通过将含低沸点溶剂的市售铝颜料和高沸点溶剂混合，加热并抽真空以脱除所述低沸点溶剂后得到，其中所述低沸点溶剂为馏程150-190℃的烃类溶剂；
所述聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯树脂，线性低密度聚乙烯树脂的熔融指数为1.5-60g/10min。
2.根据权利要求1所述的农业地膜用银色母粒，其特征在于，所述聚乙烯树脂为熔融指数2g/10min、20g/10min或50g/10min的线性低密度聚乙烯树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的农业地膜用银色母粒，其特征在于，所述银色母料原料还包括抗氧剂。
4.根据权利要求3所述的农业地膜用银色母粒，其特征在于，抗氧剂的添加量为所述聚乙烯树脂和铝颜料总重量的0.3-0.5%。
5.根据权利要求3所述的农业地膜用银色母粒，其特征在于，所述抗氧剂为巴斯夫1076、1010、168中的至少一种。
6.一种权利要求1-5任一项所述农业地膜用银色母粒的制备方法，其特征在于，包括：按重量百分比将所述聚乙烯树脂和铝颜料混匀后挤出造粒，即得到所述银色母粒。
7.根据权利要求6所述农业地膜用银色母粒的制备方法，其特征在于，具体包括：按重量百分比将所述聚乙烯树脂和片状铝颜料加入捏合机中捏合均匀，再送入双转子连续密炼机中密炼均匀，接着送入单螺杆挤出机中挤出，风冷切粒后，即得到所述银色母粒。
8.根据权利要求7所述农业地膜用银色母粒的制备方法，其特征在于，所述双转子连续密炼机的温度为140-170℃，所述单螺杆挤出机的温度为130-140℃。
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