本發(fā)明涉及一種長效耐候無滴消霧大棚膜及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前用于生產(chǎn)農(nóng)用棚膜的主要原料有PVC、PE和EVA等。棚膜在冬春季節(jié)應(yīng)用時(shí)，由于塑料棚內(nèi)外溫度和濕度差異較大，會導(dǎo)致棚內(nèi)水蒸汽在棚膜內(nèi)壁形成霧滴，降低棚膜的透光性，從而阻礙農(nóng)作物的生長。而且，如果凝聚的水滴滴落至作物花、莖、葉或果實(shí)上，容易使作物腐爛。為了防止上述情形的發(fā)生，通常在農(nóng)用薄膜中加入適量的表面活性劑，以防止表面霧化和結(jié)露，從而提高光的透過率，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。
目前用于生產(chǎn)農(nóng)用棚膜的主要原料有PVC、PE和EVA等。其中PE塑料大棚膜由于經(jīng)濟(jì)性好，在我國應(yīng)用范圍廣。但由于聚乙烯為非極性，與表面活性劑的相容性差，因此其無滴性的有效期要比其它薄膜短得多。為了滿足農(nóng)用薄膜持久性防霧性的要求，近年來聚乙烯防霧膜的深入研究引起人們的廣泛重視。
目前聚乙烯防霧膜的制備方法基本有兩種：霧滴劑內(nèi)添加法和外涂敷法。外部涂覆法使用方便，潤濕性能優(yōu)良，但是存在著涂覆的無滴劑與塑料薄膜的附著力較差、成本較高、持久性差、加工不方便等問題。內(nèi)添加法制造的防霧滴薄膜，因其加工成本低、使用方便等特點(diǎn)得到普遍應(yīng)用。但是由于PE的疏水性，使其與流滴劑的相容性較差，膜中加入的流滴消霧劑容易流失，流滴消霧的持效性差。
另外，目前普遍使用的PE單層吹塑棚膜，膜的機(jī)械性能差，不得不靠提高薄膜厚度的辦法來提升機(jī)械性能，但這樣又帶來棚膜霧度提高、流滴防霧效果差等問題。因此如何提高PE棚膜的流滴消霧性能，解決其長期透光性、耐老化性能及長期強(qiáng)度是PE用于農(nóng)用大棚膜的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種長效耐候無滴消霧大棚膜,具有良好的長期無滴消霧效果，同時(shí)具有優(yōu)良的透明性、耐穿刺性能、耐候性，使用壽命長；本發(fā)明同時(shí)提供其制備方法。
本發(fā)明所述的長效耐候無滴消霧大棚膜，包括內(nèi)層、中層和外層；其中，內(nèi)層由茂金屬線性低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯和防霧母料制成；中層由高壓聚乙烯和保溫母料制成；外層由茂金屬線性低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯和抗紫外線母料制成。
其中，
茂金屬線性低密度聚乙烯優(yōu)選齊魯石化公司的QHM23F，線性低密度聚乙烯優(yōu)選EXXON公司的1001KW，高壓聚乙烯優(yōu)選齊魯石化公司的2100TN00，抗紫外線母料優(yōu)選為光穩(wěn)定劑783。
內(nèi)層中，茂金屬線性低密度聚乙烯與線性低密度聚乙烯的質(zhì)量比為20-25:75-80，防霧母料的添加量為茂金屬線性低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯總質(zhì)量的5-10％；
中層中，保溫母料的添加量為高壓聚乙烯質(zhì)量的0.5-2％；
外層中，茂金屬線性低密度聚乙烯與線性低密度聚乙烯的質(zhì)量比為20-25:75-80，抗紫外線母料的添加量為茂金屬線性低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯總質(zhì)量的0.2-0.4％。
防霧母料由LLDPE粉料和防霧劑組合物密煉制成，LLDPE粉料與防霧劑組合物的質(zhì)量比為100：6-12。
防霧劑組合物包括：二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷、改性蒙脫土和抗氧劑。
二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷與改性蒙脫土的質(zhì)量比為5-10：5-10：2-4：6-12，抗氧劑的添加量為防霧母料中LLDPE粉料質(zhì)量的0.1-0.3％。
防霧母料的密煉方法如下：將LLDPE粉料、二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷、改性蒙脫土與抗氧劑按配方量混勻密煉，密煉完，晾涼并破碎；其中，密煉溫度為170-180℃，密煉時(shí)間為3-5分鐘。
改性蒙脫土的改性方法如下：首先將蒙脫土進(jìn)行干燥處理，加入質(zhì)量濃度為30％的鹽酸混合均勻，30分鐘后再進(jìn)行干燥，干燥后分兩次加入鈦酸酯偶聯(lián)劑混合均勻；其中鹽酸的加入量為蒙脫土質(zhì)量的2-5％，鈦酸酯偶聯(lián)劑的加入量為蒙脫土質(zhì)量的1-3％。鈦酸酯偶聯(lián)劑優(yōu)選為鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101。
保溫母料為納米鎂鋁水滑石保溫母料。
納米鎂鋁水滑石保溫母料由LLDPE粉料、納米鎂鋁水滑石和抗氧劑制成；LLDPE粉料與納米鎂鋁水滑石的質(zhì)量比為(30-40)：(60-80)，抗氧劑的添加量為保溫母料中LLDPE粉料與納米鎂鋁水滑石總質(zhì)量的0.1-0.3％。
納米鎂鋁水滑石保溫母料的制備方法為：將LLDPE粉料與納米鎂鋁水滑石按照40:60的重量份數(shù)稱量后，加入抗氧劑攪拌均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)長徑比36:1，溫度180-220℃?？寡鮿﹥?yōu)選為抗氧劑B225。
所述的長效耐候無滴消霧大棚膜的制備方法為：按配方量分別將內(nèi)層、中層和外層原料 混勻，采用三層共擠吹膜機(jī)吹膜成型，得內(nèi)層、中層和外層三層膜結(jié)構(gòu)大棚膜；其中，內(nèi)層、中層和外層三層膜的厚度比為(1-2):(3-5):(1-2)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明通過研制出的防霧母料配合中層納米鎂鋁水滑石保溫母料的應(yīng)用，大大提高了三層共擠吹塑棚膜流滴防霧效果。
(2)本發(fā)明制備得到的長效耐候無滴消霧大棚膜具有良好的透明性、耐穿刺性能、耐候性、以及長期無滴消霧效果，使用壽命長。
(3)本發(fā)明同時(shí)提供其制備方法，工藝簡單，易操作。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例中用到的所有原料除特殊說明外，均為市購。
性能測試方法如下：
棚膜透光率、拉伸性能、落鏢沖擊強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度測試：按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法進(jìn)行測試。
透光率：GB/T 2410-2008
拉伸性能：GB/T 1040.3-2006
落鏢沖擊強(qiáng)度：GB/T 9639.1-2008
撕裂強(qiáng)度：GB/T 16578.2-2009
老化后斷裂伸長保留率：將薄膜試樣裁制成啞鈴型拉伸樣條，置于紫外老化箱中進(jìn)行性能測試。試驗(yàn)條件為60℃紫外光照4小時(shí)(輻照強(qiáng)度：0.71W/m2×nm)，50℃冷凝4小時(shí)，如此循環(huán)，1000小時(shí)之后將老化后的試樣按GB/T 1040-2006進(jìn)行斷裂伸長率測試，拉伸速度為50mm/min，所測結(jié)果除以老化前的斷裂伸長率得到斷裂伸長保留率。
棚膜防霧無滴持效時(shí)間：將裝有400mL去離子水的廣口瓶放在恒溫水浴缸中加熱，無滴棚膜置于瓶口上。一定時(shí)間之后，膜內(nèi)表面出現(xiàn)水珠，此時(shí)防霧滴性開始消失。當(dāng)膜內(nèi)表面充滿水珠，說明膜已經(jīng)完全失效，記錄下這段時(shí)間。由此可以間接反映出棚膜在實(shí)際應(yīng)用中防霧滴壽命的長短。
扣膜無滴時(shí)間：搭建起塑料大棚后，觀察塑料棚膜從開始搭建到出現(xiàn)霧滴的時(shí)間。
實(shí)施例1
改性蒙脫土的制備：首先將蒙脫土進(jìn)行干燥，然后置于高速混合機(jī)中，加入質(zhì)量濃度30％的鹽酸，攪拌，充分混合反應(yīng)，30分鐘后取出再次進(jìn)行干燥處理；然后，再次置于高速混合 機(jī)中，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101，高速攪拌10分鐘。其中，鹽酸的加入量為蒙脫土質(zhì)量的3.5％，鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101分兩次添加，兩次加入的總量為蒙脫土質(zhì)量的2％，兩次加入的質(zhì)量比為1:1。
防霧母料的制備：將LLDPE粉料與防霧劑組合物以質(zhì)量比為100：9混勻密煉，密煉完畢，晾涼并破碎；密煉溫度為180℃，密煉時(shí)間為3分鐘。其中，防霧劑組合物為二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷、改性蒙脫土與抗氧劑B225的混合物；二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷與改性蒙脫土的質(zhì)量比為7.5：7.5：3：9，抗氧劑B225的添加量為LLDPE粉料質(zhì)量的0.2％。
保溫母料的制備：將LLDPE粉料與納米鎂鋁水滑石按照40:60的重量比稱量后，加入抗氧劑B225攪拌均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)長徑比36:1，溫度200℃?？寡鮿〣225的添加量為保溫母料中LLDPE粉料與水滑石總質(zhì)量的0.2％。
長效耐候無滴消霧大棚膜包括內(nèi)層、中層和外層，分別由如下重量份數(shù)的原料制備而成：
內(nèi)層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 25份；
線性低密度聚乙烯1001KW 75份；
防霧母料的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的8％；
中層：
高壓聚乙烯2100TN00 100份；
保溫母料的添加量為2100TN00質(zhì)量1.3％；
外層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 25份；
線性低密度聚乙烯1001KW 75份；
光穩(wěn)定劑783的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的0.3％。
長效耐候無滴消霧大棚膜的制備方法為：
按配方量分別將內(nèi)層、中層和外層原料混勻，采用三層共擠吹膜機(jī)吹膜成型，得內(nèi)層、中層和外層三層膜結(jié)構(gòu)大棚膜；其中，內(nèi)層、中層和外層三層膜的厚度比為1:3:1。共擠吹膜機(jī)溫度為210℃，薄膜吹脹比1:2。
實(shí)施例2
改性蒙脫土的制備：首先將蒙脫土進(jìn)行干燥，然后置于高速混合機(jī)中，加入質(zhì)量濃度30％的鹽酸，攪拌，充分混合反應(yīng)，30分鐘后取出再次進(jìn)行干燥處理；然后，再次置于高速混合 機(jī)中，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101，高速攪拌10分鐘。其中，鹽酸的加入量為蒙脫土質(zhì)量的2％，鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101分兩次添加，兩次加入的總量為蒙脫土質(zhì)量的1％，兩次加入的質(zhì)量比為1:1。
防霧母料的制備：將LLDPE粉料與防霧劑組合物以質(zhì)量比為100：12混勻密煉，密煉完畢，晾涼并破碎；密煉溫度為170℃，密煉時(shí)間為5分鐘。其中，防霧劑組合物為二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷、改性蒙脫土與抗氧劑B225的混合物；二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷與改性蒙脫土的質(zhì)量比為5：5：4：6，抗氧劑B225的添加量為LLDPE粉料質(zhì)量的0.1％。
保溫母料的制備：將LLDPE粉料與納米鎂鋁水滑石按照30:70的重量比稱量后，加入抗氧劑B225攪拌均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)長徑比36:1，溫度180℃。抗氧劑B225的添加量為保溫母料中LLDPE粉料與水滑石總質(zhì)量的0.1％。
長效耐候無滴消霧大棚膜包括內(nèi)層、中層和外層，分別由如下重量份數(shù)的原料制備而成：
內(nèi)層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 20份；
線性低密度聚乙烯1001KW 80份；
防霧母料的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的10％；
中層：
高壓聚乙烯2100TN00 100份；
保溫母料的添加量為2100TN00質(zhì)量2％；
外層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 20份；
線性低密度聚乙烯1001KW 80份；
光穩(wěn)定劑783的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的0.4％。
長效耐候無滴消霧大棚膜的制備方法為：
按配方量分別將內(nèi)層、中層和外層原料混勻，采用三層共擠吹膜機(jī)吹膜成型，得內(nèi)層、中層和外層三層膜結(jié)構(gòu)大棚膜；其中，內(nèi)層、中層和外層三層膜的厚度比為2:5:2。共擠吹膜機(jī)溫度為180℃，薄膜吹脹比1:2。
實(shí)施例3
改性蒙脫土的制備：首先將蒙脫土進(jìn)行干燥，然后置于高速混合機(jī)中，加入質(zhì)量濃度30％的鹽酸，攪拌，充分混合反應(yīng)，30分鐘后取出再次進(jìn)行干燥處理；然后，再次置于高速混合 機(jī)中，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101，高速攪拌10分鐘。其中，鹽酸的加入量為蒙脫土質(zhì)量的5％，鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101分兩次添加，兩次加入的總量為蒙脫土質(zhì)量的3％，兩次加入的質(zhì)量比為2:1。
防霧母料的制備：將LLDPE粉料與防霧劑組合物以質(zhì)量比為100：6混勻密煉，密煉完畢，晾涼并破碎；密煉溫度為180℃，密煉時(shí)間為4分鐘。其中，防霧劑組合物為二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷、改性蒙脫土與抗氧劑B225的混合物；二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷與改性蒙脫土的質(zhì)量比為10：10：4：11，抗氧劑B225的添加量為LLDPE粉料質(zhì)量的0.3％。
保溫母料的制備：將LLDPE粉料與納米鎂鋁水滑石按照35:75的重量比稱量后，加入抗氧劑B225攪拌均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)長徑比36:1，溫度200℃。抗氧劑B225的添加量為保溫母料中LLDPE粉料與水滑石總質(zhì)量的0.3％。
長效耐候無滴消霧大棚膜包括內(nèi)層、中層和外層，分別由如下重量份數(shù)的原料制備而成：
內(nèi)層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 25份；
線性低密度聚乙烯1001KW 75份；
防霧母料的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的6％；
中層：
高壓聚乙烯2100TN00 100份；
保溫母料的添加量為2100TN00質(zhì)量2％；
外層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 20份；
線性低密度聚乙烯1001KW 80份；
光穩(wěn)定劑783的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的的0.3％。
長效耐候無滴消霧大棚膜的制備方法為：
按配方量分別將內(nèi)層、中層和外層原料混勻，采用三層共擠吹膜機(jī)吹膜成型，得內(nèi)層、中層和外層三層膜結(jié)構(gòu)大棚膜；其中，內(nèi)層、中層和外層三層膜的厚度比為1:3:1。共擠吹膜機(jī)溫度為200℃，薄膜吹脹比1:2。
實(shí)施例4
改性蒙脫土的制備、防霧母料的制備及保溫母料的制備同實(shí)施例1。
長效耐候無滴消霧大棚膜包括內(nèi)層、中層和外層，分別由如下重量份數(shù)的原料制備而成：
內(nèi)層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 20份；
線性低密度聚乙烯1001KW 80份；
防霧母料的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的8％；
中層：
高壓聚乙烯2100TN00 100份；
保溫母料的添加量為2100TN00質(zhì)量0.5％；
外層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 20份；
線性低密度聚乙烯1001KW 80份；
光穩(wěn)定劑783的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的的0.4％。
長效耐候無滴消霧大棚膜的制備方法為：
按配方量分別將內(nèi)層、中層和外層原料混勻，采用三層共擠吹膜機(jī)吹膜成型，得內(nèi)層、中層和外層三層膜結(jié)構(gòu)大棚膜；其中，內(nèi)層、中層和外層三層膜的厚度比為2:5:2。共擠吹膜機(jī)溫度為200℃，薄膜吹脹比1:2。
對比例1
防霧母料的制備：將LLDPE粉料與防霧劑組合物以質(zhì)量比為100：9混勻密煉，密煉完畢，晾涼并破碎；密煉溫度為180℃，密煉時(shí)間為3分鐘。其中，防霧劑組合物為二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷、蒙脫土與抗氧劑B225的混合物；二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷與蒙脫土的質(zhì)量比為7.5：7.5：3：9，抗氧劑B225的添加量為LLDPE粉料質(zhì)量的0.2％。
保溫母料的制備：將LLDPE粉料與納米鎂鋁水滑石按照40:60的重量比稱量后，加入抗氧劑B225攪拌均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)長徑比36:1，溫度200℃?？寡鮿〣225的添加量為保溫母料中LLDPE粉料與水滑石總質(zhì)量的0.1％。
大棚膜包括內(nèi)層、中層和外層，分別由如下重量份數(shù)的原料制備而成：
內(nèi)層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 25份；
線性低密度聚乙烯1001KW 75份；
防霧母料的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的8％；
中層：
高壓聚乙烯2100TN00 100份；
保溫母料的添加量為2100TN00質(zhì)量1％；
外層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 25份；
線性低密度聚乙烯1001KW 75份；
光穩(wěn)定劑783的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的0.3％。
大棚膜的制備方法為：
按配方量分別將內(nèi)層、中層和外層原料混勻，采用三層共擠吹膜機(jī)吹膜成型，得內(nèi)層、中層和外層三層膜結(jié)構(gòu)大棚膜；其中，內(nèi)層、中層和外層三層膜的厚度比為1:3:1。共擠吹膜機(jī)溫度為210℃，薄膜吹脹比1:2。
對比例2
改性蒙脫土的制備：首先將蒙脫土進(jìn)行干燥，然后置于高速混合機(jī)中，加入質(zhì)量濃度30％的鹽酸，攪拌，充分混合反應(yīng)，30分鐘后取出再次進(jìn)行干燥處理；然后，再次置于高速混合機(jī)中，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101，高速攪拌10分鐘。其中，鹽酸的加入量為蒙脫土質(zhì)量的3.5％，鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-101分兩次添加，兩次加入的總量為蒙脫土質(zhì)量的2％，兩次加入的質(zhì)量比為1:1。
防霧母料的制備：將LLDPE粉料與防霧劑組合物以質(zhì)量比為100：9混勻密煉，密煉完畢，晾涼并破碎；密煉溫度為180℃，密煉時(shí)間為3分鐘。其中，防霧劑組合物為二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷、改性蒙脫土與抗氧劑B225的混合物；二硬脂酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、二甲基硅氧烷與改性蒙脫土的質(zhì)量比為7.5：7.5：3：9，抗氧劑B225的添加量為LLDPE粉料質(zhì)量的0.2％。
保溫母料的制備：將LLDPE粉料與水滑石按照40:60的重量比稱量后，加入抗氧劑B225攪拌均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)長徑比36:1，溫度200℃?？寡鮿〣225的添加量為保溫母料中LLDPE粉料與水滑石總質(zhì)量的0.1％。
大棚膜包括內(nèi)層、中層和外層，分別由如下重量份數(shù)的原料制備而成：
內(nèi)層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 20份；
線性低密度聚乙烯1001KW 80份；
防霧母料的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的8％；
中層：
高壓聚乙烯2100TN00 100份；
保溫母料的添加量為2100TN00質(zhì)量2％；
外層：
茂金屬線性低密度聚乙烯QHM23F 20份；
線性低密度聚乙烯1001KW 80份；
光穩(wěn)定劑783的添加量為QHM23F和1001KW總質(zhì)量的0.4％。
大棚膜的制備方法為：
按配方量分別將內(nèi)層、中層和外層原料混勻，采用三層共擠吹膜機(jī)吹膜成型，得內(nèi)層、中層和外層三層膜結(jié)構(gòu)大棚膜；其中，內(nèi)層、中層和外層三層膜的厚度比為2:5:2。共擠吹膜機(jī)溫度為190℃，薄膜吹脹比1:2。
分別對實(shí)施例1-4與對比例1-2制備得到的大棚膜進(jìn)行性能測試，性能測試結(jié)果見表1，其中，棚膜厚度均為80μm。
表1實(shí)施例1-4與對比例1-2制備得到的大棚膜的性能測試結(jié)果