一種制備高強(qiáng)度復(fù)合塑料薄膜的方法
【專利摘要】一種復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：a.制備功能母料;b.制備阻隔母料;c.將樹脂分別與功能母料和阻隔母料混合擠出，通過倍增微分作用使兩臺擠出機(jī)擠出的功能層和阻隔層形成交替微層結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過急冷鑄片，雙向拉伸，切邊收卷成復(fù)合塑料薄膜。采用這種方法生產(chǎn)的薄膜具有壽命長、防流滴、消霧功能持久、高強(qiáng)度的特征，適于用作農(nóng)業(yè)棚膜，可避免資源浪費，解決環(huán)境污染問題，促進(jìn)農(nóng)用棚膜技術(shù)的推廣和發(fā)展。
【專利說明】一種制備高強(qiáng)度復(fù)合塑料薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度塑料薄膜的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)膜對提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)，縮短農(nóng)作物生長周期，豐富和提高人們生活水平起到了重要的作用。通過幾十年快速發(fā)展，特別是近幾年來我國棚膜在性能、質(zhì)量、生產(chǎn)技術(shù)上均大幅度提升，正在向高性能、多功能化、專業(yè)化、系列化、綜合技術(shù)集成化的方向發(fā)展。近年來棚膜越來越向著壽命與功能同步、長效耐老化、長效流滴消霧、漫散射轉(zhuǎn)光、專用化等方向發(fā)展。對目前農(nóng)業(yè)棚膜進(jìn)行改進(jìn)，克服功能單一、添加劑遷移過快、壽命短、強(qiáng)度低等缺陷，已經(jīng)成為解決棚膜行業(yè)發(fā)展和擴(kuò)大溫室種植面積急需解決的關(guān)鍵問題。
[0003]目前對多功能高性能農(nóng)業(yè)大棚膜的研究尚少，產(chǎn)品附加值低，普通聚烯烴薄膜戶外使用壽命僅5-6個月，普通聚氯乙烯(PVC)棚膜壽命僅3個月，添加光穩(wěn)定劑和抗氧劑棚膜壽命能提高8-12個月，添加三防功能助劑，則防霧期為3個月以上，無滴期為6個月。在棚膜新產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，日本研究較為系統(tǒng)深入，高光效覆蓋材料適于冬季弱光和夏季強(qiáng)光條件使用，五層共擠聚烯烴膜在其國內(nèi)戶外使用壽命可達(dá)5年，無破損、無品質(zhì)劣化、防流滴、消霧功能良好。與之相比，我國農(nóng)業(yè)用棚膜用量逐年提高，但壽命短，且防流滴和消霧功能無法和壽命一致，幾乎每個種植周期用完就要廢棄，且回收困難。這造成大量資源浪費和環(huán)境污染，已經(jīng)威脅到我國農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展，限制了農(nóng)用棚膜技術(shù)的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了克服以上農(nóng)業(yè)棚膜存在的缺陷，提供一種長效流滴消霧、使用壽命長、力學(xué)強(qiáng)度高、具有調(diào)光作用的多功能棚膜。
[0005]為了實現(xiàn)本發(fā)明，采用微層共擠出新技術(shù)生產(chǎn)一種復(fù)合塑料大棚膜，這種大棚膜具有添加功能助劑(一般為防流滴劑、消霧劑、轉(zhuǎn)光劑等)的樹脂層和添加阻隔助劑的樹脂層的交替結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
[0006]一種復(fù)合塑料大棚膜的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
a.將樹脂和功能助劑通過高混機(jī)混合,將混合好的原料添加到雙螺桿擠出機(jī)中塑化擠出，冷卻切粒，制備功能母料；
b.將樹脂和阻隔助劑通過高混機(jī)混合，將混合好的原料添加到雙螺桿擠出機(jī)中塑化擠出，冷卻切粒，制備阻隔母料；
c.將樹脂和功能母料混合通過擠出機(jī)I塑化擠出功能層3，將樹脂和阻隔母料混合通過擠出機(jī)2塑化擠出阻隔層4，兩臺擠出機(jī)機(jī)頭接入具有使聚合物熔體分層作用的熔體分層倍增器，通過倍增微分作用使兩臺擠出機(jī)的擠出物形成功能層3和阻隔層4的交替微層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在倍增模頭后從片材擠出模頭擠出，經(jīng)過急冷鑄片，片材經(jīng)過雙向拉伸，切邊收卷成復(fù)合塑料薄膜，該薄膜可用作農(nóng)業(yè)多功能棚膜。[0007]使用時功能層3面向里，起到流滴消霧和調(diào)光作用；阻隔層4面向外，起到阻隔功能助劑向外析出作用，能夠使棚膜表面防塵，同時中間的阻隔層起到延緩功能助劑向內(nèi)析出的作用，增加防流滴和消霧壽命，達(dá)到棚膜壽命和功能壽命一致性。
[0008]優(yōu)選地，所述的功能母粒配方如下(按照重量百分比):樹脂(60%~80%)、防流滴劑(5%~10%)、納米二氧化硅(1%~5%)、光穩(wěn)定劑(1%~5%)、抗氧劑(1%~5%)、轉(zhuǎn)光劑(0.1%~0.5%)、聚乙烯蠟(5%~10%)。
[0009]優(yōu)選地，所述的阻隔母粒配方如下(按照重量百分比):樹脂(70%~90%)、阻隔材料(2%~5%)、納米二氧化硅(1%~5%)、光穩(wěn)定劑(1%~5%)、抗氧劑(1%~5%)、聚乙烯蠟(5%~10%)。
[0010]優(yōu)選地，所述的棚膜母料所用樹脂包括:線性低密度聚乙烯樹脂(LLDPE)、低密度聚乙烯樹脂(LDPE )、茂金屬聚乙烯樹脂(m-PE )、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氯乙烯樹脂(PVC)，根據(jù)棚膜基體樹脂種類選擇母料樹脂種類。
[0011]優(yōu)選地，所述的防流滴劑配方如下(按照重量百分比):甘油單硬脂酸酯(30%)，二甘油單硬脂酸酯(50%)，聚環(huán)氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯(20%)，另外再加入微量UnidyneDS403 (含氟表面活性劑)。
[0012]優(yōu)選地，所述的阻隔材料主要是無機(jī)納米片狀填料，包括:納米蒙脫土、云母片、高嶺土、滑石粉等，無機(jī)納米片狀填料先經(jīng)過1%~5%鈦酸酯偶聯(lián)劑處理；
優(yōu)選地，所述的光穩(wěn)定劑包括:光穩(wěn)定劑662、光穩(wěn)定劑770、光穩(wěn)定劑944、光穩(wěn)定劑802的一種或者多種復(fù)配使用；
優(yōu)選地，所述的抗氧劑包括:抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑CA、抗氧劑DSTP、抗氧劑164、抗氧劑2246、抗氧劑168和242的一種或者多種復(fù)配使用；
優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)光劑包括:熒光增白劑0Β、稀土單基雙能轉(zhuǎn)光劑，更加優(yōu)選的是稀土單基雙能轉(zhuǎn)光劑。稀土單基雙能轉(zhuǎn)光劑是一種可以把330nm為中心的紫外光轉(zhuǎn)化成為430nm為中心的藍(lán)光，以550nm為中心的綠光轉(zhuǎn)化為以650nm為中心的紅光，紅光和藍(lán)光是植物生長所需要的，轉(zhuǎn)光劑可以提高光效。
[0013]優(yōu)選地，所述的功能母粒和阻隔母粒擠出造粒加工溫度為15(T190°C ；
優(yōu)選地，所述的棚膜功能層配方如下(按照重量百分比):基體樹脂(80%~959Ο、功能母料(5%~20%)；
優(yōu)選地，所述的棚膜阻隔層配方如下(按照重量百分比):基體樹脂(80%~95%)、阻隔母料(5%~20%)；
優(yōu)選地，所述的基體樹脂種類包括:線性低密度聚乙烯樹脂(LLDPE)、低密度聚乙烯樹月旨(LDPE)、茂金屬聚乙烯樹脂(m-PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)按照一定配比共混，或者聚氯乙烯樹脂(PVC)和增塑劑按照一定配比共混。
[0014]優(yōu)選地，所述的交替微層結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中擠出機(jī)I和擠出機(jī)2的各段溫度要求一致，擠出機(jī)加工溫度為17(T230°C，層疊器溫度為21(T230°C，共擠出口模溫度為18(T200°C。
[0015]優(yōu)選地，所述的倍增器模頭采用美國EDI公司、美國Cloeren公司已經(jīng)開始商業(yè)化生產(chǎn)的熔體分層倍增器，分層層數(shù)2~200層；
優(yōu)選地，所述的雙向拉伸過程為先縱向拉伸，縱向拉伸比3.5飛倍，再經(jīng)過橫向拉伸，橫向拉伸比7~10倍。
[0016]優(yōu)選地，所述的棚膜厚度范圍為0.075mnT0.15mm。【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明長效高強(qiáng)度塑料大棚膜的成型工藝路線。
[0018]圖2為本發(fā)明長效高強(qiáng)度塑料大棚膜的交替微層結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明 實施例1
棚膜原料配方如下(各組分按照重量百分比計):
功能母料=LLDPE (75%)、甘油單硬脂酸酯(3%)、二甘油單硬脂酸酯(5%)、聚環(huán)氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯(2%)、UnidyneDS403 (0.1%)、納米二氧化硅(2.8%)、光穩(wěn)定劑944 (2%)、抗氧劑1010 (2%)、抗氧劑168 (1%)、稀土單基雙能轉(zhuǎn)光劑(0.1%)、聚乙烯蠟(7%)。
[0020]阻隔母料:LLDPE(85%)、納米蒙脫土(3%)、納米二氧化硅(3%)、光穩(wěn)定劑944(2%)、抗氧劑1010 (2%)、抗氧劑168 (1%)、、聚乙烯蠟(4%)。
[0021]功能層:LDPE(40%)、LLDPE (20%)、EVA (30%)、功能母料(10%)。
[0022]阻隔層:LDPE(20%)、LLDPE (30%)、m_PE (40%)、阻隔母料(10%)。
[0023]按照功能母粒 和阻隔母粒的上述配方分別混料，加工溫度為15(T190°C條件下，擠出造粒；按照功能層和阻隔層的上述配方分別混料，擠出機(jī)I和擠出機(jī)2的加工溫度分別為17(T230°C，經(jīng)倍增層疊器交替層疊2次，達(dá)到32層，然后通過擠出模頭生產(chǎn)厚度為4_厚的片材，片材急冷鑄片后先縱向拉伸4倍，再橫向拉伸8倍，得到厚度0.125mm的棚膜。
[0024]經(jīng)過檢測和實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所生產(chǎn)的棚膜拉伸強(qiáng)度幾乎達(dá)到EVA吹塑棚膜標(biāo)準(zhǔn)GB/T20202-2006標(biāo)準(zhǔn)值的2倍左右，直角撕裂強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的1.5倍以上。扣棚后，透光率良好，霧度低，防流滴和消霧功能良好，農(nóng)作物產(chǎn)量提高10%以上；棚膜使用3年后，無破損、無品質(zhì)劣化、防流滴、消霧功能依然良好。
[0025]實施例2
棚膜原料配方如下(各組分按照重量百分比計):
功能母料=PVC (70%)、鈣鋅無毒復(fù)合熱穩(wěn)定劑(5%)、甘油單硬脂酸酯(3%)、二甘油單硬脂酸酯(5%)、聚環(huán)氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯(2%)、UnidyneDS403 (0.1%)、納米二氧化硅(2.8%)、光穩(wěn)定劑944 (2%)、抗氧劑1010 (2%)、抗氧劑168 (1%)、稀土單基雙能轉(zhuǎn)光劑(0.1%)、聚乙烯蠟(7%)。
[0026]阻隔母料:PVC (80%)、鈣鋅無毒復(fù)合熱穩(wěn)定劑(5%)、納米蒙脫土(3%)、納米二氧化硅(3%)、光穩(wěn)定劑944 (2%)、抗氧劑1010 (2%)、抗氧劑168 (1%)、、聚乙烯蠟(4%)。
[0027]功能層:PVC (65%)、鄰苯二甲酸二辛酯(30%)、功能母料(5%)。
[0028]阻隔層:PVC (70%)、鄰苯二甲酸二辛酯(25%)、阻隔母料(5%)。
[0029]按照功能母粒和阻隔母粒的上述配方分別混料，加工溫度為15(T190°C條件下，擠出造粒；按照功能層和阻隔層上述配方分別混料，擠出機(jī)I和擠出機(jī)2的加工溫度分別為17(T20(TC，經(jīng)倍增層疊器交替層疊3次，達(dá)到128層，然后通過擠出模頭生產(chǎn)厚度為4_厚的片材，經(jīng)過4輥壓延后，再雙向拉伸得到厚度0.1Omm的棚膜。
[0030]經(jīng)過檢測和實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所生產(chǎn)的棚膜拉伸強(qiáng)度幾乎達(dá)到軟聚氯乙烯薄膜標(biāo)準(zhǔn)GB/T3830-2008標(biāo)準(zhǔn)值的2倍以上，直角撕裂強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的1.5倍以上?？叟锖螅腹饴柿己?，霧度低，防流滴和消霧功能良好，農(nóng)作物產(chǎn)量提高10%以上；棚膜使用2年后，透光率降低小于30%，無破損、無品質(zhì)劣化、防流滴、消霧功能依然良好。
[0031]實施例3
棚膜原料配方如下(各組分按照重量百分比計):
功能母料=PVC (70%)、鈣鋅無毒復(fù)合熱穩(wěn)定劑(5%)、甘油單硬脂酸酯(3%)、二甘油單硬脂酸酯(5%)、聚環(huán)氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯(2%)、UnidyneDS403 (0.1%)、納米二氧化硅(2.8%)、光穩(wěn)定劑944 (2%)、抗氧劑1010 (2%)、抗氧劑168 (1%)、稀土單基雙能轉(zhuǎn)光劑(0.1%)、聚乙烯蠟(7%)。
[0032]阻隔母料:LLDPE(85%)、納米蒙脫土(3%)、納米二氧化硅(3%)、光穩(wěn)定劑944(2%)、抗氧劑1010 (2%)、抗氧劑168 (1%)、、聚乙烯蠟(4%)。
[0033]功能層:PVC (65%)、鄰苯二甲酸二辛酯(30%)、功能母料(5%)。
[0034]阻隔層:LDPE(20%)、LLDPE (30%)、m_PE (40%)、阻隔母料(10%)。
[0035]按照功能母粒和阻隔母粒上述配方分別混料，加工溫度為15(T190°C條件下，擠出造粒；按照功能層和阻隔層上述配方分別混料，擠出機(jī)I和擠出機(jī)2的加工溫度分別為17(T230°C，經(jīng)倍增層疊器交替層疊2次，達(dá)到32層，然后通過擠出模頭生產(chǎn)厚度為4_厚的片材，片材急冷鑄片后先縱向拉伸4倍，再橫向拉伸8倍，得到厚度0.125mm的棚膜。
[0036]經(jīng)過檢測和實際應(yīng) 用發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所生產(chǎn)的棚膜拉伸強(qiáng)度幾乎達(dá)到聚乙烯吹塑棚膜標(biāo)準(zhǔn)GB4455-2006標(biāo)準(zhǔn)值的2倍左右，直角撕裂強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的1.5倍以上。扣棚后，透光率良好，霧度低，防流滴和消霧功能良好，農(nóng)作物產(chǎn)量提高10%以上；棚膜使用3年后，無破損、無品質(zhì)劣化、防流滴、消霧功能依然良好。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，然而并非用以上限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟: a.將樹脂和功能助劑通過高混機(jī)混合,將混合好的原料添加到雙螺桿擠出機(jī)中塑化擠出，冷卻切粒，制備功能母料； b.將樹脂和阻隔助劑通過高混機(jī)混合，將混合好的原料添加到雙螺桿擠出機(jī)中塑化擠出，冷卻切粒，制備阻隔母料； c.將樹脂和功能母料混合通過擠出機(jī)(I)塑化擠出功能層(3)，將樹脂和阻隔母料混合通過擠出機(jī)(2)塑化擠出阻隔層(4)，兩臺擠出機(jī)機(jī)頭接入具有使聚合物熔體分層作用的熔體分層倍增器，通過倍增微分作用使兩臺擠出機(jī)的擠出物形成功能層(3)和阻隔層(4)的交替微層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在分層倍增器模頭后從片材擠出模頭擠出，經(jīng)過急冷鑄片，片材經(jīng)過雙向拉伸，切邊收卷成復(fù)合塑料薄膜；所述薄膜的厚度范圍為0.075mnT0.15mm ； 所述功能母粒配方是(按重量百分比):樹脂(60%~80%)、防流滴劑(5%~?Ο%)、納米二氧化硅(1%~5%)、光穩(wěn)定劑(1%~5%)、抗氧劑(1%~5%)、轉(zhuǎn)光劑(0.1%~0.5%)、聚乙烯蠟(5%~10%)； 所述阻隔母粒配方是(按照重量百分比):樹脂(70%~90%)、阻隔材料(2%~5%)、納米二氧化硅(1%~5%)、光穩(wěn)定劑(1%~5%)、抗氧劑(1%~5%)、聚乙烯蠟(5%~10%)； 所述功能層配方如下(按照重量百分比):基體樹脂(80%~95%)、功能母料(5%~209Ο ； 所述阻隔層配方如下(按照 重量百分比):基體樹脂(80%~95%)、阻隔母料(5%~209Ο。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述棚膜母料所用樹脂包括:線性低密度聚乙烯樹脂(LLDPE)、低密度聚乙烯樹脂(LDPE)、茂金屬聚乙烯樹脂(m-PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚氯乙烯樹脂(PVC);功能母料和阻隔母料的擠出加工溫度范圍為15(Tl90°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述防流滴劑配方如下(按照重量百分比):甘油單硬脂酸酯(30%)，二甘油單硬脂酸酯(50%)，聚環(huán)氧乙烯山梨糖醇單硬脂酸酯(20%)，另外再加入微量UnidyneDS403 (含氟表面活性劑)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述阻隔材料是無機(jī)納米片狀填料，包括:納米蒙脫土、云母片、高嶺土和滑石粉中的一種或多種，所述無機(jī)納米片狀填料在使用前先經(jīng)過1%~5%鈦酸酯偶聯(lián)劑處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑包括:光穩(wěn)定劑662、光穩(wěn)定劑770、光穩(wěn)定劑944和光穩(wěn)定劑802中的一種或者多種復(fù)配使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述抗氧劑包括:抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑CA、抗氧劑DSTP、抗氧劑164、抗氧劑2246、抗氧劑168和抗氧劑242中的一種或者多種復(fù)配使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)光劑選自熒光增白劑OB或稀土單基雙能轉(zhuǎn)光劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述基體樹脂是線性低密度聚乙烯樹脂(LLDPE )、低密度聚乙烯樹脂(LDPE )、茂金屬聚乙烯樹脂(m-PE )、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或其共混物，或者是聚氯乙烯樹脂(PVC)和增塑劑的共混物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述擠出機(jī)(1，2)加工溫度為17(T230°C，分層倍增器溫度為21(T230°C，共擠出口模溫度為18(T200°C ;所述雙向拉伸是先縱向拉伸，拉伸比3.5飛倍，再進(jìn)行橫向拉伸，拉伸比7~10倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合塑料薄膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述熔體分層倍增器是美國EDI公司或美國Cloeren公司生產(chǎn)的，分層層數(shù)2~200層。
【文檔編號】C08L23/06GK103831976SQ201410059607
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月23日
【發(fā)明者】談述戰(zhàn), 楊有財, 于水, 楊文爽, 王德禧 申請人:青島中科昊泰新材料科技有限公司