CN115651301B - 一种双向拉伸聚烯烃农膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农用薄膜制备技术领域，具体公开了一种双向拉伸聚烯烃农膜。所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其包含如下重量份的原料组分：低密度聚乙烯50～70份；线性低密度聚乙烯30～50份；乙烯‑辛烯共聚物20～30份；增强剂30～50份；液晶高分子聚合物10～20份；相容剂5～10份；分散剂1～3份；紫外线吸收剂0.5～1份。该双向拉伸聚烯烃农膜以低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯‑辛烯共聚物、增强剂以及液晶高分子聚合物为原料制备得到，其具有较好的拉伸强度以及撕裂强度。
Description
技术领域
本发明涉及农用薄膜制备技术领域，具体涉及一种双向拉伸聚烯烃农膜。
背景技术
农作物覆盖地膜可有效抑制土温剧烈变化，减少水分蒸发；增加光照效应，抑制杂草生长，减轻病虫危害。利于农作物的高产和田间管理，同时还可促进部分农作物的提前播种和上市。
目前，仅2020年中国地膜的使用量就达到55100万吨，但现有的地膜力学强度不够，尤其是老化后的地膜的力学强度大幅降低；这就导致地膜使用后容易破碎，使用后难以回收；而残膜在田地里日积月累，会污染土壤，使作物减产。
因此，提供一种力学性能好，尤其是进一步提供一种抗老化性能好的地膜(农膜)具有重要的应用价值。
发明内容
为了克服现有技术中存在的至少之一的技术问题，本发明提供了一种双向拉伸聚烯烃农膜。
本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：
一种双向拉伸聚烯烃农膜，其包含如下重量份的原料组分：
低密度聚乙烯50～70份；线性低密度聚乙烯30～50份；乙烯-辛烯共聚物20～30份；增强剂30～50份；液晶高分子聚合物10～20份；相容剂5～10份；分散剂1～3份；紫外线吸收剂0.5～1份。
发明人在大量的实验中研究中表明，以低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、增强剂以及液晶高分子聚合物为原料制备得到的双向拉伸聚烯烃农膜具有较好的拉伸强度以及撕裂强度。
优选地，所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其包含如下重量份的原料组分：
低密度聚乙烯60～70份；线性低密度聚乙烯40～50份；乙烯-辛烯共聚物20～25份；增强剂30～40份；液晶高分子聚合物10～15份；相容剂5～8份；分散剂1～2份；紫外线吸收剂0.5～1份。
最优选地，所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其包含如下重量份的原料组分：
低密度聚乙烯60份；线性低密度聚乙烯40份；乙烯-辛烯共聚物25份；增强剂35份；液晶高分子聚合物15份；相容剂8份；分散剂2份；紫外线吸收剂0.5份。
优选地，所述的增强剂包含纳米碳酸钙和纳米二氧化硅。
进一步优选地，所述的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为2～4:1。
最优选地，所述的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为3:1。
优选地，所述的增强剂为改性增强剂；
所述的改性增强剂通过如下方法制备得到：
(1)将纳米碳酸钙和纳米二氧化硅分散于去离子水中，搅拌4～10h得分散液；
(2)在分散液中加入表面活性剂，在70～90℃下搅拌3～6h后分离固体，将固体再经干燥和研磨后即得所述的改性增强剂。
发明人在研究中惊奇的发现，在本发明双向拉伸聚烯烃农膜的制备过程中，加入通过上述方法对纳米碳酸钙和纳米二氧化硅进行改性得到的改性增强剂，相比于加入由纳米碳酸钙和纳米二氧化硅组成的未改性的增强剂，可以提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能；同时也可以提高双向拉伸聚烯烃农膜的力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)。
优选地，步骤(1)中纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为2～4:1；纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：30～60。
最优选地，步骤(1)中纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为3:1；纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：50。
优选地，步骤(2)中所述的表面活性剂选自聚乙二醇400单月桂酸酯或月桂酰基甲基氨基丙酸钠。
发明人在研究中发现，在改性增强剂的制备过程中，表面活性剂对于制备得到的改性增强剂是否可以大幅提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)起着决定性作用。
发明人在研究中惊奇的发现，当表面活性剂选自聚乙二醇400单月桂酸酯或月桂酰基甲基氨基丙酸钠制备得到的改性增强剂，其对双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)的提高程度大幅高于选用其它表面活性剂制备得到的改性增强剂。
优选地，所述的表面活性剂由聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠组成；
其中，聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠的重量比为1:2～4。
最优选地，聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠的重量比为1:3。
发明人在进一步的研究中惊奇的发现，同时选用聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠制备得到的改性增强剂，可以协同提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)；当表面活性剂选用聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠制备得到的改性增强剂，其对双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)的提高程度进一步大幅高于采用单独的聚乙二醇400单月桂酸酯或月桂酰基甲基氨基丙酸钠制备得到的改性增强剂，也远远高于采用其它表面活性剂制备得到的改性增强剂。
优选地，步骤(2)中分散液与表面活性剂的重量比为100:10～15。
最优选地，步骤(2)中分散液与表面活性剂的重量比为100:12。
优选地，所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯。
优选地，所述的分散剂选自乙撑双硬脂酸酰胺。
本发明还提供一种上述双向拉伸聚烯烃农膜的制备方法，其包含如下步骤：
(1)将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、增强剂、液晶高分子聚合物、相容剂、分散剂以及紫外线吸收剂混合得原料混合物；
(2)将原料混合物通过挤出机熔融挤出得流延膜；
(3)将流延膜纵向拉伸2～4倍，横向拉伸3～5倍，再经热定型后即得所述的双向拉伸聚烯烃农膜。
有益效果：本发明提供了一种全新的双向拉伸聚烯烃农膜；该双向拉伸聚烯烃农膜以低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、增强剂以及液晶高分子聚合物为原料制备得到，其具有较好的拉伸强度以及撕裂强度。此外，在本发明双向拉伸聚烯烃农膜的制备过程中，加入通过本发明所述方法对纳米碳酸钙和纳米二氧化硅进行改性得到的改性增强剂，相比于加入由纳米碳酸钙和纳米二氧化硅组成的未改性的增强剂，可以提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能；同时也可以提高双向拉伸聚烯烃农膜的力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例并不限定本发明的保护范围。
以下实施例中的低密度聚乙烯选用的是中国石化的牌号为2426K的低密度聚乙烯；所述的线性低密度聚乙烯选用的是中国石化的牌号为ML2202的线性低密度聚乙烯；所述的乙烯-辛烯共聚物选用的是美国陶氏的牌号为PV8661的乙烯-辛烯共聚物；所述的液晶高分子聚合物选用的是日本东丽的牌号为L204T40的液晶高分子聚合物；所述的马来酸酐接枝聚乙烯选用的是日本普瑞曼的牌号为SP0540的马来酸酐接枝聚乙烯。其它未注明来源的原料均为本领域技术人员可以购买得到的常规原料。
实施例1双向拉伸聚烯烃农膜的制备
原料重量份组成：低密度聚乙烯60份；线性低密度聚乙烯40份；乙烯-辛烯共聚物25份；增强剂35份；液晶高分子聚合物15份；相容剂(马来酸酐接枝聚乙烯)8份；分散剂(乙撑双硬脂酸酰胺)2份；紫外线吸收剂(UV-327)0.5份；
所述的增强剂由重量比为3:1的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅组成。
双向拉伸聚烯烃农膜的制备方法：
(1)将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、增强剂、液晶高分子聚合物、相容剂、分散剂以及紫外线吸收剂混合得原料混合物；
(2)将原料混合物通过挤出机熔融挤出得流延膜；
(3)将流延膜纵向拉伸3倍，横向拉伸4倍，再经热定型后即得所述的双向拉伸聚烯烃农膜。
实施例2双向拉伸聚烯烃农膜的制备
原料重量份组成：低密度聚乙烯60份；线性低密度聚乙烯40份；乙烯-辛烯共聚物25份；增强剂35份；液晶高分子聚合物15份；相容剂(马来酸酐接枝聚乙烯)8份；分散剂(乙撑双硬脂酸酰胺)2份；紫外线吸收剂(UV-327)0.5份；
所述的增强剂为改性增强剂，所述的改性增强剂通过如下方法制备得到：
(1)将重量比为3:1的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅分散于去离子水中，搅拌8h得分散液；其中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：50；
(2)在分散液中加入表面活性剂，在80℃下搅拌4h后分离固体，将固体再经干燥和研磨后即得所述的改性增强剂；其中分散液与表面活性剂的重量比为100:12；
步骤(2)中所述的表面活性剂为聚乙二醇400单月桂酸酯。
双向拉伸聚烯烃农膜的制备方法同实施例1。
实施例3双向拉伸聚烯烃农膜的制备
原料重量份组成：低密度聚乙烯60份；线性低密度聚乙烯40份；乙烯-辛烯共聚物25份；增强剂35份；液晶高分子聚合物15份；相容剂(马来酸酐接枝聚乙烯)8份；分散剂(乙撑双硬脂酸酰胺)2份；紫外线吸收剂(UV-327)0.5份；
所述的增强剂为改性增强剂，所述的改性增强剂通过如下方法制备得到：
(1)将重量比为3:1的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅分散于去离子水中，搅拌8h得分散液；其中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：50；
(2)在分散液中加入表面活性剂，在80℃下搅拌4h后分离固体，将固体再经干燥和研磨后即得所述的改性增强剂；其中分散液与表面活性剂的重量比为100:12；
步骤(2)中所述的表面活性剂为月桂酰基甲基氨基丙酸钠。
双向拉伸聚烯烃农膜的制备方法同实施例1。
实施例4双向拉伸聚烯烃农膜的制备
原料重量份组成：低密度聚乙烯60份；线性低密度聚乙烯40份；乙烯-辛烯共聚物25份；增强剂35份；液晶高分子聚合物15份；相容剂(马来酸酐接枝聚乙烯)8份；分散剂(乙撑双硬脂酸酰胺)2份；紫外线吸收剂(UV-327)0.5份；
所述的增强剂为改性增强剂，所述的改性增强剂通过如下方法制备得到：
(1)将重量比为3:1的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅分散于去离子水中，搅拌8h得分散液；其中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：50；
(2)在分散液中加入表面活性剂，在80℃下搅拌4h后分离固体，将固体再经干燥和研磨后即得所述的改性增强剂；其中分散液与表面活性剂的重量比为100:12；
步骤(2)中所述的表面活性剂由重量比为1:3的聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠组成。
双向拉伸聚烯烃农膜的制备方法同实施例1。
实施例5双向拉伸聚烯烃农膜的制备
原料重量份组成：低密度聚乙烯50份；线性低密度聚乙烯50份；乙烯-辛烯共聚物30份；增强剂30份；液晶高分子聚合物10份；相容剂(马来酸酐接枝聚乙烯)5份；分散剂(乙撑双硬脂酸酰胺)1份；紫外线吸收剂(UV-327)0.5份；
所述的增强剂为改性增强剂，所述的改性增强剂通过如下方法制备得到：
(1)将重量比为2:1的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅分散于去离子水中，搅拌4h得分散液；其中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：60；
(2)在分散液中加入表面活性剂，在90℃下搅拌3h后分离固体，将固体再经干燥和研磨后即得所述的改性增强剂；其中分散液与表面活性剂的重量比为100:10；
步骤(2)中所述的表面活性剂由重量比为1:2的聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠组成。
双向拉伸聚烯烃农膜的制备方法同实施例1。
实施例6双向拉伸聚烯烃农膜的制备
原料重量份组成：低密度聚乙烯70份；线性低密度聚乙烯30份；乙烯-辛烯共聚物20份；增强剂50份；液晶高分子聚合物15份；相容剂(马来酸酐接枝聚乙烯)8份；分散剂(乙撑双硬脂酸酰胺)2份；紫外线吸收剂(UV-327)0.5份；
所述的增强剂为改性增强剂，所述的改性增强剂通过如下方法制备得到：
(1)将重量比为4:1的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅分散于去离子水中，搅拌10h得分散液；其中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：30；
(2)在分散液中加入表面活性剂，在70℃下搅拌6h后分离固体，将固体再经干燥和研磨后即得所述的改性增强剂；其中分散液与表面活性剂的重量比为100:15；
步骤(2)中所述的表面活性剂由重量比为1:4的聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠组成。
双向拉伸聚烯烃农膜的制备方法同实施例1。
对比例1双向拉伸聚烯烃农膜的制备
对比例1与实施例2～4的不同之处在于，步骤(2)中的表面活性剂不同；其余均与实施例2～4相同。
对比例1步骤(2)中所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
对比例2双向拉伸聚烯烃农膜的制备
对比例1与实施例2～4的不同之处在于，步骤(2)中的表面活性剂不同；其余均与实施例2～4相同。
对比例2步骤(2)中所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
对比例3双向拉伸聚烯烃农膜的制备
对比例3与实施例2～4的不同之处在于，步骤(2)中的表面活性剂不同；其余均与实施例2～4相同。
对比例3步骤(2)中所述的表面活性剂由重量比为1:3的聚乙二醇400单月桂酸酯和十二烷基苯磺酸钠组成。
实施例1～6以及对比例1～3所述的双向拉伸聚烯烃农膜的纵向拉伸强度、横向拉伸强度、撕裂强度以及用CLM-SN-900A氙灯老化试验机进行人工加速老化的试验600h后的断裂伸长率等结果见表1。
从表1实验数据可以看出，实施例1双向拉伸聚烯烃农膜具有较好的纵向拉伸强度、横向拉伸强度以及撕裂强度，但是老化后的断裂伸长率较低。这说明：以低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、增强剂以及液晶高分子聚合物为原料制备得到的双向拉伸聚烯烃农膜具有较好的拉伸强度以及撕裂强度；但是抗老化性能有待提高。
从表1实验数据可以看出，实施例2和3双向拉伸聚烯烃农膜，其纵向拉伸强度、横向拉伸强度、撕裂强度以及老化后的断裂伸长率相对于实施例1双向拉伸聚烯烃农膜，有着显著的提高；这说明：在本发明双向拉伸聚烯烃农膜的制备过程中，加入通过本发明所述方法对纳米碳酸钙和纳米二氧化硅进行改性得到的改性增强剂，相比于加入由纳米碳酸钙和纳米二氧化硅组成的未改性的增强剂，可以提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能；同时也可以提高双向拉伸聚烯烃农膜的力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)。
从表1实验数据可以看出，实施例2和3双向拉伸聚烯烃农膜，其纵向拉伸强度、横向拉伸强度、撕裂强度以及老化后的断裂伸长率相对于实施例1双向拉伸聚烯烃农膜的提高程度明显高于对比例1和2所述的双向拉伸聚烯烃农膜；这说明：在改性增强剂的制备过程中，表面活性剂对于制备得到的改性增强剂是否可以大幅提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)起着决定性作用；当表面活性剂选自聚乙二醇400单月桂酸酯或月桂酰基甲基氨基丙酸钠制备得到的改性增强剂，其对双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)的提高程度明显高于选用其它表面活性剂制备得到的改性增强剂。
从表1实验数据可以看出，实施例4所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其纵向拉伸强度、横向拉伸强度、撕裂强度以及老化后的断裂伸长率相对于实施例2和3所述的双向拉伸聚烯烃农膜，有着进一步的大幅提高；同时也远远高于实施例1所述的双向拉伸聚烯烃农膜；这说明：同时选用聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠制备得到的改性增强剂，可以协同提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)；当表面活性剂选用聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠制备得到的改性增强剂，其对双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)的提高程度进一步大幅高于采用单独的聚乙二醇400单月桂酸酯或月桂酰基甲基氨基丙酸钠制备得到的改性增强剂，也远远高于采用其它表面活性剂制备得到的改性增强剂。
从表1实验数据可以看出，对比例1所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其纵向拉伸强度、横向拉伸强度、撕裂强度以及老化后的断裂伸长率小于实施例2，同时也远远小于实施例4所述的双向拉伸聚烯烃农膜。这说明：表面活性剂只有同时选用聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠时制备得到的改性增强剂，才可以协同提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)；选用其它表面活性剂的组合制备得到的改性增强剂，并不能协同提高双向拉伸聚烯烃农膜的抗老化性能以及力学强度(如拉伸强度以及撕裂强度)。
Claims (9)
1.一种双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
低密度聚乙烯50～70份；线性低密度聚乙烯30～50份；乙烯-辛烯共聚物20～30份；增强剂30～50份；液晶高分子聚合物10～20份；相容剂5～10份；分散剂1～3份；紫外线吸收剂0.5～1份；
所述的增强剂为改性增强剂；所述的改性增强剂通过如下方法制备得到：
(1)将纳米碳酸钙和纳米二氧化硅分散于去离子水中，搅拌4～10h得分散液；
(2)在分散液中加入表面活性剂，在70～90℃下搅拌3～6h后分离固体，将固体再经干燥和研磨后即得所述的改性增强剂；
所述的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为2～4:1；
所述的表面活性剂由聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠组成；其中，聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠的重量比为1:2～4。
2.根据权利要求1所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
低密度聚乙烯60～70份；线性低密度聚乙烯40～50份；乙烯-辛烯共聚物20～25份；增强剂30～40份；液晶高分子聚合物10～15份；相容剂5～8份；分散剂1～2份；紫外线吸收剂0.5～1份。
3.根据权利要求1所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，包含如下重量份的原料组分：
低密度聚乙烯60份；线性低密度聚乙烯40份；乙烯-辛烯共聚物25份；增强剂35份；液晶高分子聚合物15份；相容剂8份；分散剂2份；紫外线吸收剂0.5份。
4.根据权利要求1所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，所述的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为3:1。
5.根据权利要求1所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，步骤(1)中纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为2～4:1；纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：30～60。
6.根据权利要求5所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，步骤(1)中纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为3:1；纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的总重量与去离子水的重量比为1：50。
7.根据权利要求6所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，聚乙二醇400单月桂酸酯和月桂酰基甲基氨基丙酸钠的重量比为1:3。
8.根据权利要求1所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，步骤(2)中分散液与表面活性剂的重量比为100:10～15。
9.根据权利要求1所述的双向拉伸聚烯烃农膜，其特征在于，步骤(2)中分散液与表面活性剂的重量比为100:12。
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