CN104669744B - 一种外涂覆型高性能po膜及其制备方法 - Google Patents

一种外涂覆型高性能po膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种外涂覆型高性能PO膜及其制备方法，其特点是：该外涂覆型高性能PO膜有PO基础膜和外涂覆层两层结构，其中PO基础膜由力学强度层、透明保温层、涂覆载体曾三个层状结构组成；该制备方法有功能母料制备、PO基础膜三层共挤制备、电晕处理、在线涂覆、干燥收卷五个步骤。本发明给出的外涂覆型高性能PO膜具有良好的力学强度、低温柔韧性和光学性能，抗风抗寒性能得到提升,产品流滴消雾持续期可达24个月，提升了农膜光利用率，解决了农膜功能和使用寿命不同步的主要矛盾，使农用薄膜的使用价值和寿命得到显著延长。

Description

一种外涂覆型高性能PO膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种农用薄膜及其制备方法,特别是涉及一种外涂覆型高性能PO膜及其制备方法,属于农用薄膜制造技术领域。
背景技术
目前，功能性农膜产品主要采用线性低密度聚乙烯（LLDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）制造，普遍在力学性能方面存在不足；由于LLDPE和LDPE树脂本身具有的雾度较大，进而使农膜光利用率、保温性能方面存在不足，不能达到高产、缩短农作物生长期和减少化肥以及农药使用量的作用。同时，传统农膜多采用内添加型流滴消雾剂的方式，在农膜使用中，膜表面在棚内水滴的抽提作用下，薄膜内添加的流滴剂、消雾剂分子不断向薄膜表面迁移并随水滴流失，从而逐渐丧失流滴消雾功能，传统方式流滴消雾有效期一般仅为5-7个月，与农膜使用寿命不同步，导致农膜由于部分功能的丧失失去使用价值。
PO是聚烯烃材料的泛指，包含PE、PP、EPPE、POE、EVA等多种高分子聚合物，其特性和用途各有不同，农用PO膜是一种新型农膜，其透明性、保温性能和持续消雾、流滴能力比较突出，其生产工艺国外跟国内有很大区别，日本一般采用双面印刷工艺，其产品的均一，稳定性存在比较明显的优势。但是，日本产品目前宽度一般在10米以下，宽幅一般需要对接。国内的PO膜生产厂家采用的是涂覆烘干工艺，其产品质量参差不齐，一般都是吹塑完成后直接利用膜的温度进行喷涂，效果只能达到半年到一年。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题,经反复研究和大量实验后, 通过合理选择和优化组合，给出了一种高透明性、高强度、长效流滴型的外涂覆型高性能PO膜及其制备方法。
本发明采取的技术方案是：一种外涂覆型高性能PO膜，其特征是：由外涂覆层和PO基础膜构成，所述PO基础膜由力学强度层、保温层、涂覆载体层构成，其中PO基础膜原材料包括：MLLDPE、LDPE、EPPE、POE、长寿功能母料、透明保温功能母料。
本发明给出的外涂覆型高性能PO膜还可以采用如下技术方案。
所述PO基础膜，其特征是。
力学强度层的质量百分比组成为：
MLLDPE/EPPE树脂：87~92%，长寿功能母料8~13%。
保温层的质量百分比组成为：
EPPE/POE树脂85~90%，透明保温功能母料10~15%。
涂覆载体层的质量百分比组成为：
POE/EVA树脂87~92%，长寿功能母料8~13%。
其中。
长寿功能母料的配方质量百分比为：
低密度聚乙烯（LDPE）75~85%，受阻胺光稳定剂6~8%，紫外线吸收剂2~4%，
复合抗氧剂2~4%，透明成核剂3~7%，分散剂3~5%，爽滑剂1~3%，
PPA加工助剂1-2‰。
透明保温功能母料的配方质量百分比为：
EPPE/POE树脂50~65%，受阻胺光稳定剂3~5%，紫外线吸收剂2~4%，
复合抗氧剂1~3%，透明保温剂30~40%，分散剂5~8%。PPA加工助剂1-2‰。其中。
MLLDPE是茂金属催化的线性低密度聚乙烯树脂，具有分子量分布窄，力学强度高的特点，优选为MI=1.0~1.5g/10min，拉伸断裂强度≥37MPa的MLLDPE树脂。
EPPE是一种分子结构结语LLDPE和LDPE之间的新型聚乙烯树脂，具有优良的低温热封性能、高强度等性能外,还具有高透明、高光泽、极易加工等特色，优选为MI=0.5g/10min。
POE是乙烯-辛烯共聚物的简称，特点是耐低温性能、柔韧性优良，兼具有突出的透明性和加工性能，优选为MI=1.0~1.5g/10min。
EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物的简称，具有杰出的低温柔韧性和透明性，优选为MI=1.0~1.5g/10min。
受阻胺光稳定剂是TH-944：聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]。
紫外线吸收剂是UV-327：2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并***和UV-531:2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮复配。
复合抗氧剂是B215：四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配。
透明成核剂是山梨糖醇苄叉衍生物DBS，分散剂是低分子量聚乙烯蜡（PE-WAX），爽滑剂是芥酸酰胺，透明保温剂是纳米碱式碳酸镁铝。加工助剂PPA是一种含氟高聚物。
本发明给出的这种外涂覆型高性能PO膜的制备方法,其特点是有以下步骤。
（1）PO膜专用母料制备：该母料由40~65%的粉状载体树脂、3~5%的受阻胺紫外线吸收剂、3~5%的受阻酚复合抗氧剂、1~3%的分散剂、3~7%的透明成核剂、20~45%的透明保温剂组成。制备过程中加入必要的分散剂和加工助剂。制备工艺为：按比例准确称量各组分，经高速混合器混合后在SHJ-65平行双螺杆挤出机上挤出，温度为140~190℃,然后经水冷、牵引、风冷、切粒、烘干。
所述载体树脂由辛烯含量5%~10%的乙烯-辛烯共聚物（POE）、VA含量8%-14%的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）或MI=1~2g/10minLDPE）中的一种或几种组成。
受阻胺光稳定剂为622、944中的一种或几种。
紫外线吸收剂由UV531、327中的一种或几种组成。
受阻酚抗氧剂为抗氧剂1010、1076、ST-252、B215中的一种或几种。
（2）三层共挤PO基础膜的制备：三层共挤PO基础膜由力学强度层、高保温层、涂覆载体层构成。力学强度层所用原料优选为mLLDPE/EPPE/混合，比例为45~55/55~45；高保温层所用原料优选为EPPE/POE/保温母料混合，优选比例为40~50/25~35/15~20；涂覆载体层所用原料优选为POE/EVA混合，优选比例为35~45/40~60/。
（3）电晕处理:大多数塑料薄膜(如聚烃薄膜)属非极性聚合物，表面张力较低，一般在29-30mN/m，从理论上讲，若某物体的表面张力低于33mN/m，目前已知的油墨与粘合剂都无法在上面附着牢固，因此要对其表面进行电晕法处理。其处理原理是在处理设备上施加高频、高压电，使其产生高频、高压放电，产生细小密集的紫蓝色火花。空气电离后产生的各种离子在强电场的作用下，加速并冲击处理装置内的塑料薄膜。使塑料分子的化学键断裂而降解，增加表面粗糙度和表面积。放电时还会产生大量的臭氧，臭氧是一种强氧化剂，能使塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高了其表面能。使膜表面达到40-42达因，这样溶液更容易附着于膜表面。
（4）在线涂覆:将事先准备好的外涂覆液用去离子水按比例稀释，去离子水电导率控制在5.0-10.0μs/cm，经电晕处理后的PO基础膜浸入涂覆液并以20~25m/min的速率从涂覆槽中导出，完成在线涂覆作业。
（5）干燥收卷：经过涂覆的PO膜导入烘干箱进行烘干，烘干温度设定为70~80℃，收卷速度与涂覆速度同步：20~25m/min。
与现有技术相比,本发明的有益效果是。
在外涂覆型高性能PO膜的生产过程中使用新型树脂EPPE和POE，在长寿功能母料中使用透明成核剂DBS，大幅提升PO膜透光率，从而对光的利用率得到提升，达到提高使用效率的目的。
由于新型树脂EPPE和POE的使用，使PO膜具有更好的力学强度和低温柔韧性，使PO膜抗风抗寒性能得到提升，提高了PO膜的使用寿命。
外涂覆层与PO基础膜的结合更好，延长了流滴有效期。
由于透明保温材料选择合适，从而对提升棚内温度，缩短作物生长时间产生有益效果。
具体实施方式
实施例1。
制备外涂覆型高性能PO膜的具体步骤如下：
A、长寿功能母料的制备
低密度聚乙烯（MI=1.0g/10min） 75㎏
受阻胺光稳定剂TH944 2㎏
紫外线吸收剂UV-327/UV-531 0.5/1.5kg
复合抗氧剂B215 0.6kg
透明成核剂DBS 2.2kg
分散剂PE-WAX 0.5kg
爽滑剂 0.3kg
加工助剂PPA 0.08kg
B、透明保温功能母料的制备
EPPE（MI=1.0g/10min） 25kg
POE（MI=1.5g/10min） 25kg
受阻胺光稳定剂TH944 1.2㎏
紫外线吸收剂UV-327/UV-531 0.3/1.0kg
复合抗氧剂B215 0.4kg
纳米碱式碳酸镁铝 27kg
分散剂PE-WAX 0.8kg
加工助剂PPA 0.15kg。
以上A、B母料各组分准确称量，投入高速混合机混合，经Ø65平行双螺杆挤出机进行造粒，干燥后待用。
C、PO基础膜的制备。
所述的PO基础膜的制备是采用三层共挤吹塑工艺，各层所用树脂按如下要求选用，按比例加入A、B功能母料，经三层共挤工艺吹塑成型，薄膜总厚度为0.1mm，层厚度比例为1/2/1，各层原料按质量百分比选取如下：
外层（涂覆载体层）
POE（MI=1.0g/10min） 40%
EVA（MI=1.5g/10min，VA含量12%） 48%
功能母料A 12%
中层（透明保温层）
EPPE（MI=0.5g/10min） 45%
POE（MI=1.0g/10min） 43%
功能母料B 12%
内层（力学强度层）
MLLDPE（MI=0.8g/10min） 45%
EPPE（MI=0.5g/10min） 43%
功能母料A 12%。
称取好的物料进入混合机进行3-5min的混合，分别送人三台挤出机中，挤出机长径比为30:1，模头为三层复合中心进料型，物料分别经三台挤出机的熔融、塑化、挤出到三层共挤模头经螺旋体继续塑化，通过圆形口模共同挤出，从圆形口模挤出复合筒状膜管，膜管在模心吹进的压缩空气吹胀作用下横向拉伸，同时经过圆形风口的风冷却和上牵引夹辊的纵向牵伸而制得PO基础膜。
D、电晕处理：在PO基础膜浸入涂覆液之前对薄膜进行电晕处理，通过电冲击，在高压电场的作用下，电子流对PO基础膜进行强有力的冲击，使膜表面起毛，变得粗糙，增加表面积，从而提高涂覆液对基础膜表面的浸润作用，电晕处理后的基础膜表面张力要求达到42达因/厘米。
E、涂覆作业：预先配置好的涂覆液倒入涂覆槽中，电晕处理合格后的PO基础膜在导辊作用下以20~25m/min的速度从涂覆槽中经过，完成涂覆。
F、烘干收卷：完成涂覆的PO膜进入烘干箱，速率与涂覆作业同步为20~25m/min，烘干温度75℃。经收卷、记米、称量、检验、包装入库。
G、性能测试：对按照以上工艺制备的外涂覆功能性PO膜进行性能测试，测试内容为：透光率、拉伸强度、断裂伸长率、流滴有效期，结果记录如附表。
实施例2（传统功能性农膜）。
A、B步骤同实施例1。
C、PO基础膜的制备。
所述的PO基础膜的制备是采用三层共挤吹塑工艺，各层按要求选用高性能树脂，按比例加入A、B功能母料，经三层共挤工艺吹塑成型，薄膜总厚度为0.1mm，层厚度比例为1/2/1，各层原料按质量百分比选取如下：
外层（涂覆载体层）
LLDPE（MI=1.0g/10min） 45%
EVA（MI=1.5g/10min，VA含量12%） 43%
功能母料A 12%
中层（透明保温层）
LDPE（MI=0.5g/10min） 45%
LLDPE（MI=1.0g/10min） 43%
功能母料B 12%
内层（力学强度层）
MLLDPE（MI=0.8g/10min） 55%
LDPE（MI=0.5g/10min） 33%
功能母料A 12%
薄膜制备方法以及D\E\F\G步骤与实施例1同。
附表：外涂覆功能性PO膜检测性能表

Claims (1)

1.一种外涂覆型高性能PO膜，其特征在于由外涂覆层和PO基础膜构成，所述PO基础膜由力学强度层、保温层、涂覆载体层构成，其中：
PO基础膜原材料包括：MLLDPE、LDPE、EPPE、POE、长寿功能母料、透明保温功能母料；
所述PO基础膜的组成：
力学强度层的质量百分比组成为：
MLLDPE/EPPE树脂：87~92%，长寿功能母料8~13%；
保温层的质量百分比组成为：
EPPE/POE树脂85~90%，透明保温功能母料10~15%；
涂覆载体层的质量百分比组成为：
POE/EVA树脂87~92%，长寿功能母料8~13%；
所述长寿功能母料的配方为：
低密度聚乙烯 MI=1.0g/10min 75㎏
受阻胺光稳定剂TH944 2㎏
紫外线吸收剂UV-327 0.5kg
UV-531 1.5kg
复合抗氧剂B215 0.6kg
透明成核剂DBS 2.2kg
分散剂PE-WAX 0.5kg
爽滑剂 0.3kg
加工助剂PPA 0.08kg ；
所述透明保温功能母料的配方为：
EPPE MI=1.0g/10min 25kg
POE MI=1.5g/10min 25kg
受阻胺光稳定剂TH944 1.2㎏
紫外线吸收剂UV-327 0.3kg
UV-531 1.0kg
复合抗氧剂B215 0.4kg
纳米碱式碳酸镁铝 27kg
分散剂PE-WAX 0.8kg
加工助剂PPA 0.15kg。
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