CN112280335B - 一种po膜涂覆液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及涂料技术领域，具体公开了一种PO膜涂覆液及其制备方法，该PO膜涂覆液以重量百分比计，由以下组分组成：纳米铝溶胶10‑50%；表面活性剂5‑15%；成膜剂1‑10%；余量的纯水；纳米铝溶胶的粒径为30‑100nm；表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素、尼纳尔6501、聚氧乙烯醚、乳化剂OP系列、烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少两种。该PO膜涂覆液具有提高PO膜流滴功能和流滴功能的持久性的效果。

Description

一种PO膜涂覆液及其制备方法

技术领域

本申请涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种PO膜涂覆液及其制备方法。

背景技术

我国是个农业大国，农业生产离不开大棚膜的应用。大棚膜可以降低田间湿度、减轻病虫害发生程度，提高农作物产量和品质。但大棚膜的消雾流滴性较差，尤其在冬季，农作物呼吸作用产生的水聚集在大棚膜形成水珠，导致外界入射光线发生反射或折射，大棚膜的透光率降低，影响农作物的光合作用，同时水珠滴落在农作物叶片上，在叶片上形成水膜，为病菌侵染、发育创造条件，引发蔬菜病害。

为提高大棚膜的消雾流滴性，使大棚膜上水雾汇聚成的水沿棚壁向下流滴，出现了流滴功能膜，流滴功能膜一般分为内添加型和外涂覆型。内添加型的大棚膜流滴持续性较差；涂覆型大棚膜应用较广，涂覆型的大棚膜一般为PO膜。PO膜是采用高级烯烃的原材料及其他助剂，并通过外喷涂烘干工艺而产生的一种大棚膜。PO膜涂覆液的配方基本以铝溶胶、硅溶胶为主，再添加一部分表面活性剂进行表面改性，使PO膜达到较低的表面张力，从而提高PO膜的流滴性能。

针对上述中的相关技术，PO膜使用初期消雾流滴效果较好，但经过一段时间后，PO膜挂水珠情况比较严重，有时还会出现膜发白、涂层脱流的现象，严重影响农民后续的生产使用。出现上述问题的主要原因在于PO膜涂覆液附着力较差、表面张力较低。

申请内容

为了提高PO膜流滴功能和流滴功能的持久性，本申请提供一种PO膜涂覆液及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种PO膜涂覆液，采用以下技术方案：

一种PO膜涂覆液，以重量百分比计，由以下组分组成：

纳米铝溶胶10-50％；

表面活性剂5-15％；

成膜剂1-10％；

余量的纯水；

所述纳米铝溶胶的粒径为30-100nm；

所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素、尼纳尔6501、聚氧乙烯醚、乳化剂OP系列、烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少两种。

通过采用上述方案，采用纳米铝溶胶、表面活性剂以及成膜剂共同配合形成PO膜涂覆液。表面活性剂采用聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素、尼纳尔6501、聚氧乙烯醚、乳化剂OP系列、烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少两种，两种或两种以上的表面活性剂溶解于纯水和成膜剂中，并和纳米铝溶胶共同提高PO膜涂覆液的分散性能、亲水性能，从而使PO膜上附着的水在PO膜表面铺展并沿棚壁向下流滴，减少水珠的形成而对农作物造成伤害。通过将纳米铝溶胶的粒径控制在30-100nm，具有较大的比表面积，降低PO膜的雾度，并与成膜剂更好的相溶配合，提高PO膜涂覆液的成膜效果。纳米铝溶胶与表面活性剂共同配合，提高成膜剂的分散性，使得PO膜的流滴效果均匀分布；同时当纳米铝溶胶的水分蒸发后，通过纳米铝溶胶粒子之间的配合，使得PO膜的膜层表面排列规则、致密，通过PO膜的光也较多。综上所述，通过添加成膜剂和纳米铝溶胶并与多种表面活性剂相互配合提高PO膜的流滴功能和流滴功能的持久性。

优选的，所述表面活性剂由聚乙烯吡咯烷酮和羟丙基甲基纤维素组成，所述聚乙烯吡咯烷酮与羟丙基甲基纤维素的重量比为1:(1-3)。

通过采用上述方案，聚乙烯吡咯烷酮与羟丙基甲基纤维素之间相互配合，使得PO膜涂覆液的表面张力较小，同时通过优化配方的配比范围，进一步减小表面张力。

优选的，所述成膜剂为聚丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚乙烯醇树脂中的至少两种。

通过采用上述方案，成膜剂采用聚丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚乙烯醇树脂所形成的膜均有较好的粘结能力和成膜效果，与纳米铝溶胶、表面活性剂的配合效果较好，从而提高PO膜的流滴效果，使在PO膜上的水在PO膜表面铺展并沿棚壁向下流滴，减少水珠的形成而对农作物造成伤害。

优选的，所述成膜剂由聚丙烯酸酯树脂和聚乙烯醇树脂组成，聚丙烯酸酯和聚乙烯醇树脂的重量比为1:(3-5)。

通过采用上述方案，成膜剂中的聚丙烯酸酯树脂和聚乙烯醇树脂两者相互配合，形成粘结力强、成膜效果好的PO膜；成膜剂中重量比为1:(3-5)的聚丙烯酸酯树脂与聚乙烯醇树脂相互配合，提高聚氨酯树脂的亲水性能，从而提高PO膜的流滴功能。

优选的，所述表面活性剂中聚氧乙烯醚为硅氧烷聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

通过采用上述方案，聚氧乙烯醚作为非离子表面活性剂，对PO膜涂覆液起到分散、润湿作用；采用聚氧乙烯醚中的硅氧烷聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚，提高PO膜涂覆液的水溶性、稳定性能；同时与其他表面活性剂配伍效果好，从而提高PO膜的的流滴效果。

优选的，所述乳化剂OP系列为乳化剂OP-10。

通过采用上述方案，乳化剂OP-10与其他表面活性剂相互协同，可以显著降低表面张力，具有很好的分散效果，与成膜剂配合，进一步提高PO膜涂覆液的亲水性能，降低表面张力，从而使在PO膜上的水在PO膜表面铺展并沿棚壁向下流滴。

第二方面，本申请提供一种PO膜涂覆液的制备方法，采用如下的技术方案：

一种PO膜涂覆液的制备方法，包括如下步骤：

S1:将表面活性剂混合均匀，混合均匀后得到混合后的表面活性剂；

S2:将成膜剂与余量的水混合进行稀释后得到稀释后的成膜剂；

S3:在混合后的表面活性剂中加入纳米铝溶胶，混合均匀后得到第一混合物；

S4:在第一混合物中加入稀释后的成膜剂，混合后得到PO膜涂覆液。

通过采用上述方案，工艺较为简单，同时使成膜剂、纳米铝溶胶、以及表面活性剂更好的相溶，提高三者之间的配合效果，获得稳定均匀的PO膜涂覆液，进而提高PO膜涂覆液的流滴效果。

优选的，所述步骤S1中控制温度为25-35℃。

通过采用上述方案，通过控制温度，使表面活性剂混合均匀的同时，提高表面活性剂之间的配合效果，表面活性剂充分与成膜剂配合，发挥对涂覆液的分散效果。

优选的，所述步骤S4中每小时加入稀释后的成膜剂的百分含量为1-10％。

通过采用上述方案，通过稀释成膜剂，溶解成膜剂的树脂体系，调节树脂体系的粘度，从而改善PO膜涂覆液的分散性和流动性。

优选的，所述步骤S4中第一混合物与稀释后的成膜剂混合后进行搅拌，控制搅拌时间为24-36min。

通过采用上述方案，在稀释后的成膜剂、纳米铝溶胶以及表面活性剂进行混合后，进行搅拌进一步提高三者混合的均匀性，从而提高配合效果，获得稳定均匀的PO膜涂覆液，并获得较稳定的流滴效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.由于本申请采用纳米铝溶胶、表面活性剂、成膜剂和余量的水相互配合，使得涂有涂覆液的PO膜上的水，在PO膜表面铺展并沿棚壁向下流滴，减少水珠的形成，从而对农作物造成伤害。纳米铝溶胶的粒径采用30-100nm，有助于改善PO膜涂覆液的附着力、并降低表面张力；同时采用多种表面活性剂相互协同，提高成膜剂附着力同时增加PO膜的涂覆液的耐水性、表面柔软性，降低表面张力。

2.本申请中优选采用聚丙烯酸酯树脂和聚乙烯醇树脂作为成膜剂，并对两者的重量比进行限定，使得成膜剂的成膜性能较强，粘结性能较高，通过与纳米铝溶胶与表面活性剂配合，改善PO膜涂覆液附着力的同时，维持PO膜表面的耐磨性能和平滑性能；优选采用聚乙烯吡咯烷酮以及羟丙基甲基纤维素作为表面活性剂的原料，并对两者的配比范围进行限定，从而减小PO膜的表面张力。表面活性剂中的聚氧乙烯醚优选采用硅氧烷聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚，乳化剂优选采用乳化剂OP-10、尼纳尔优选采用尼纳尔6501，并与聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素等表面活性剂配合较好，进一步提高PO膜涂覆液的水溶性和稳定性能。

3.本申请的制备方法，制备工艺简单，使成膜剂、多种表面活性剂以及纳米铝溶胶更好的相溶，获得稳定均匀的PO膜涂覆液。同时优化步骤，控制加入稀释后成膜剂的速度以及加入稀释后的成膜剂完毕后的搅拌时间，从而使成膜剂均匀分布于PO膜涂覆液中。

具体实施方式

以下对本申请作进一步详细说明。

实施例1:一种PO膜涂覆液，所含有的具体组分以及重量如表1所示，PO膜涂覆液的制备步骤如下：

S1:将表面活性剂的原料(聚乙烯吡咯烷酮以及尼纳尔6501)进行混合，混合均匀后得到混合后的表面活性剂，混合过程中控制温度为25℃；

S2:将成膜剂与余量的纯水混合进行稀释后得到稀释后的成膜剂；

S3:在混合后的表面活性剂中加入粒径为30nm的纳米铝溶胶，混合后、控制搅拌速度为300r/min，搅拌30min后得到第一混合物；

S4:在第一混合物中加入稀释后的成膜剂，稀释后的成膜剂加入速度为1kg/h,加入完毕后,控制搅拌速度为300r/min，搅拌24min后得到PO膜涂覆液。

实施例2:一种PO膜涂覆液，与实施例1的区别在于，各成分及重量不同，所包括的各成分及其重量如表1所示。

实施例3-5:一种PO膜涂覆液，与实施例2的区别在于，表面活性剂的成分及重量不同，所包括的各成分及其重量如表1所示。

表1 实施例1-5的各成分及其重量

实施例6-9:一种PO膜涂覆液，与实施例5的区别在于，成膜剂的成分及重量不同，所包括的各成分及其重量如表2所示。

实施例10:一种PO膜涂覆液，与实施例1的区别在于，成膜剂为聚氯乙烯树脂。

实施例11-13:一种PO膜涂覆液，与实施例2的区别在于，聚氧乙烯醚的成分及重量不同，所包括的各成分及其重量如表2所示。

表2 实施例6-9以及实施例11-13的各成分及其重量

实施例14:一种PO膜涂覆液，与实施例1的区别在于，纳米铝溶胶的粒径为100nm。

实施例15:一种PO膜涂覆液，与实施例2的区别在于，用等量的乳化剂OP-4替代乳化剂OP-10。

实施例16:一种PO膜涂覆液，与实施例1的区别在于，步骤S1中温度为35℃。

实施例17:一种PO膜涂覆液，与实施例1的区别在于，步骤S4中加入稀释后的成膜剂的速度为10kg/h。

实施例18:一种PO膜涂覆液，与实施例1的区别在于，步骤S4中一次性加入稀释后的成膜剂。

实施例19:一种PO膜涂覆液，与实施例1的区别在于，步骤S4中在第一混合物中加入稀释后的成膜剂混合后进行搅拌的时间为36min。

对比例1:一种涂覆液，与实施例10的区别在于，采用等量的非纳米级的铝溶胶替代纳米铝溶胶。

对比例2:一种涂覆液，与实施例10的区别在于，纳米铝溶胶的粒径为20nm。

对比例3:一种涂覆液，与实施例10的区别在于，纳米铝溶胶的粒径为120nm。

对比例4:一种涂覆液，与实施例10的区别在于，用等量的纯水替代表面活性剂。

对比例5:一种涂覆液，与实施例10的区别在于，用等量的水替代聚氧乙烯醚。

对比例6:一种涂覆液，成分以及制备方法如下：

成分：质量分数为45％铝溶胶、45％硅溶胶、以及10％的羟甲基纤维素。

制备方法：在羟甲基纤维素中加入铝溶胶和硅溶胶，混合均匀后得到PO膜涂覆液。

表征实验：

PO膜涂覆液的静态接触角测量实验

实验样品：将25张未涂装涂覆液的PO基础膜制成4cm×8cm的长方形，并将实施例1-19以及对比例1-6分别均匀涂覆于PO基础膜上，使得形成的PO膜厚度为0.1mm，并将涂覆稳定后的PO膜分别对应命名为实验样品1-19以及对比样品1-6，取改性接枝PE膜、纯PE膜分别作为对照样品1和对照样品2。

实验仪器：SDC-200S接触角测量仪(东莞市晟鼎精密仪器有限公司SINDIN)，数显恒温水浴锅(品牌为江阴市保利科研器材有限公司，型号为BHS-1)。

实验方法：将实验样品1泡入60℃、100mL的水中，每过一小时换一次水并取一次样，用PG-X型动静态表面接触角仪测量并记录实验样品1在0h、4h、8h、24h、10d、30d、60d、90d、120d的接触角数值。

按上述实验方法分别对实验样品2-19、对比样品1-6以及对照样品1-2进行接触角检测。

实验结果：实验样品1-19、对比样品1-6以及对照样品1-2的静态接触角检测结果如表3所示。

表3 实施例1-19、对比例1-6以及对照样品1-2的静态接触角检测结果

表3中，实验样品1-19、对比样品1-6以及对照样品1-2的静态接触角随着时间的推移逐渐增大，静态接触角在20-4h左右变化较快，后期的静态接触角变化较小，逐渐达到稳定。实施例1-19的静态接触角在120d时具有较低的静态接触角，静态接触角为43.9-47.1°；一般经过8h左右的静态接触角测试，即可看出PO膜的流滴效果和质量情况，静态接触角在50°的流滴效果较好。实验样品1-14的表面张力较低，亲水性稳定性较好。对比样品1-6初始的静态接触角较大，0-4h时的静态接触角为53.1-67.3°；对照样品1-2中的改性接枝PE膜、纯PE膜120h的静态接触角均接近100°，静态接触角较大，基本不随时间变化。

对比实验样品1-5证明表面活性剂成分不同，所导致的静态接触角也不同；当表面活性剂采用聚乙烯吡咯烷酮与羟丙基甲基纤维素时，两者相互配合，降低表面张力的效果较好。聚乙烯吡咯烷酮结构中的内酰胺是强极性基团，具有亲水效果，同时具有显著的结合能力，具有增溶作用，与羟丙基甲基纤维素配合后，两者相互溶和，降低表面张力，提高涂覆液的亲水效果。当限制聚乙烯吡咯烷酮与羟丙基甲基纤维素的重量比时，配合效果较好，长期状态下的静态接触角也较小。

对比实验样品2、实验样品11-13、对比样品5可知，聚氧乙烯醚采用硅氧烷聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种，有助于降低表面张力。同时复配后形成水溶液混合胶束的协同作用，聚氧乙烯醚中的氧乙烯基与水形成氢键，提高PO膜的亲水效果，脂肪醇聚氧乙烯醚的渗透效果较好，通过与其他表面活性剂的协同作用，共同提高PO膜的亲水能力，降低表面张力并延长亲水性能的持续性，从而改善PO膜的流滴性能，减少PO膜挂水珠、并滴落至农作物的问题。

对比实验样品5-9可知，当成膜剂采用聚丙烯酸酯树脂和聚乙烯醇树脂时，所形成的膜具有较好的粘结能力和成膜效果。聚乙烯醇树脂以及聚乙烯醇树脂作为亲水性的树脂，通过改善PO膜的粘结性能、使得表面活性剂与成膜剂的粘结性更好，不易剥落。成膜剂与表面活性剂共同作用，减小静态接触角、降低表面张力，进而改善PO膜的流滴功能，使得PO膜表面的水沿PO膜侧壁顺流滴落，延长PO膜流滴功能的长效性。

对比实验样品10和对比样品1-3可知，纳米铝溶胶是一种无机高分子多价聚合物，纳米铝溶胶与聚丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂相互配合，具有较好的相溶性，混合均匀后不影响树脂的性质；另外纳米铝溶胶采用粒径为30-100nm的纳米铝溶胶时，纳米铝溶胶的比表面积较大，与表面活性剂混合时，分散性和渗透性较好；同时当纳米铝溶胶内的水分蒸发时，纳米铝溶胶通过表面活性剂与PO膜的界面间架起分子桥，从而牢固粘附于PO膜的表面，使得PO膜表面形成一层亲水层，起到防止PO膜上挂水珠而滴落至农作物的效果。

对比实验样品2、实验样品15可知，采用乳化剂OP-10的静态接触角较小，乳化剂OP-10同其他表面活性剂相互协同，共同降低PO膜的表面张力，提高亲水效果，防止PO膜上出现挂水珠的情况，从而影响农作物生长。对比实验样品10、实验样品17-19可知，通过控制稀释后的成膜剂的加入速度，使得稀释后的成膜剂充分与纳米铝溶胶、表面活性剂接触，相互配合，可以提高PO膜涂覆液的亲水性；通过在步骤S4中稀释后的成膜剂加热完毕后进行搅拌，使得稀释后的成膜剂、表面活性剂、纳米铝溶胶混合均匀，配合效果更好，从而降低静态接触角、降低表面张力，提高PO膜的流滴效果和流滴效果的持续性。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种PO膜涂覆液，其特征在于，以重量百分比计，由以下组分组成：

纳米铝溶胶10-50%；

表面活性剂5-15%；

成膜剂1-10%；

余量的纯水；

所述纳米铝溶胶的粒径为30-100nm；

所述表面活性剂的原料包括聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素、尼纳尔6501、聚氧乙烯醚、乳化剂OP系列、烯丙醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中的至少两种；

所述成膜剂由聚丙烯酸酯树脂和聚乙烯醇树脂组成，聚丙烯酸酯和聚乙烯醇树脂的重量比为1:(3-5)；

所述表面活性剂中的聚氧乙烯醚包括硅氧烷聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种；

一种PO膜涂覆液的制备方法，包括如下步骤：

S1:在25-35℃的温度下，将表面活性剂的原料混合均匀，混合均匀后得到混合后的表面活性剂；

S2:将成膜剂与余量的纯水混合进行稀释后得到稀释后的成膜剂；

S3:在混合后的表面活性剂中加入纳米铝溶胶，混合均匀后得到第一混合物；

S4:在第一混合物中加入稀释后的成膜剂，每小时加入稀释后的成膜剂的百分含量为1-10%；第一混合物与稀释后的成膜剂混合后进行搅拌，控制搅拌时间为24-36min，后得到PO膜涂覆液。

2.根据权利要求1所述的一种PO膜涂覆液，其特征在于，所述表面活性剂由聚乙烯吡咯烷酮和羟丙基甲基纤维素组成，所述聚乙烯吡咯烷酮与羟丙基甲基纤维素的重量比为1:(1-3)。

3.根据权利要求1所述的一种PO膜涂覆液，其特征在于，所述乳化剂OP系列为乳化剂OP-10。