高保温长效散光膜及其制备方法与流程

本发明属于农用薄膜，具体涉及高保温长效散光膜及其制备方法。

背景技术：

1、现代农业生产中，农膜的使用有助于农作物的培育、生长和增收。传统的农膜散射效果较差，在棚外阳光的直射下，棚内农作物受光照的强度不均匀，导致光照强的农作物光合作用强，光照弱的则光合作用弱，直接影响了棚内农作物的均衡生长，降低了阳光利用率。

2、为了提高作物光合效率，改善作物生长条件，市场出现了利用散光原理制作的散光膜，对提高作物产量和品质有一定帮助。但市场所见散光膜散光度不能根据不同作物和不同地区使用环境的变化设计调控散光度，使得散光膜散光度单一，使用范围受限，有的散光膜因散光度不适合作物生长而影响作物产量，减少农户种植收益。

3、因此，需要研究一种可精准调控散光度的高保温长效散光膜，通过配方和工艺调整，实现散光效果可调控，以适合不同地区和不同作物的使用，同时赋予薄膜高保温性、高透光性、长效流滴消雾性、透光选择性等综合性能，从而给棚内农作物提供更佳的生态环境，提高作物品质，促进农作物早熟，实现作物稳产高产。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种高保温长效散光膜，具有高保温性、高透光性、高散光度（雾度值），散光和流滴消雾功能与使用寿命同步；本发明还提供其制备方法，工艺合理，简单易行。

2、本发明所述的高保温长效散光膜，由内到外依次包括：内层、次内层、中层、次外层、外层、涂覆层；

3、其中，内层、次内层、中层、次外层、外层由共挤吹塑得到，涂覆层由涂覆液涂覆得到；

4、以质量百分比计，内层的原料组成为：双峰聚乙烯62.5-95%，线性低密度聚乙烯0－30%，抗uv防老化母料5-7.5%；

5、以质量百分比计，次内层的原料组成为：聚乙烯85-90%，散光母料5-7.5%，抗uv防老化母料5-7.5%；

6、以质量百分比计，中层的原料组成为：乙烯-醋酸乙烯共聚物92.5-95%，抗uv防老化母料5-7.5%；

7、以质量百分比计，次外层的原料组成为：聚乙烯82.5-90%，保温母料5-10%，抗uv防老化母料5-7.5%；

8、以质量百分比计，外层的原料组成为：聚乙烯92.5-95%，抗uv防老化母料5-7.5%；

9、涂覆液为涂覆原液和去离子水按质量比1:（8-15）混合得到；以质量份数计，涂覆原液的原料组成为：氧化铝类的改性纳米胶或硅溶胶45-50份，表面活性剂10-12份，偶联剂3-5份，消泡剂2-3份，增塑剂3-10份，去离子水20-30份。

10、本发明中，内层和次内层为散光层，中层为高保温层，次外层为抗uv防老化保温层，外层为抗蠕变涂覆载体层，涂覆层为流滴消雾涂覆层。

11、本发明所述的高保温长效散光膜厚度为70-150μm，密度为0.94-0.99g/cm3。

12、优选的，以散光膜总厚度为100%计，各层的厚度百分占比为：内层20%、次内层20%、中层20%、次外层18%、外层20%、涂覆层2%。

13、内层中，所述线性低密度聚乙烯在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为1.0g/10min，密度为0.923g/cm3。

14、内层中，所述双峰聚乙烯在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为0.2g/10min，密度为0.923g/cm3。双峰聚乙烯的特征为分子量分布有两个明显的峰值，双峰聚乙烯材料在加工时会形成大量不规则结晶区，使薄膜表面呈现凹凸不平的结构，当光线通过薄膜粗糙的表面和不规则结晶区产生散光效果。通过调整内层双峰聚乙烯的比例，可得到雾度范围在30-55%左右的散光膜。

15、本发明除了将内层作为散光层，还设计次内层作为第二个散光层，当种植作物和使用环境需要雾度更高的散光膜，通过母料法增加次内层为散光层，可让薄膜的雾度从单一内层作为散光层的30-55%，通过叠加使雾度提高到80%左右。这种设计在提高雾度同时又不降低薄膜整体的透光率，避免单一母料法在大幅提高雾度同时产品透光率大幅降低的缺陷，特别适合高紫外线照射、高温地区、高海拔地区作物生长需要。这种设计方法可精准调控薄膜散光数据的范围，适应不同地区的光照条件、棚型和作物对散光（雾度）的不同要求。

16、本发明通过内层配方设计得到雾度值较低的可适用的高保温长效散光膜，并通过叠加次内层为散光层，得到雾度值较高且透光率较高的高保温长效散光膜。本发明方法比传统制作散光膜设计更为灵活，可操作性强，工艺简单，适用范围广。

17、次内层、次外层和外层中，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯中的一种或其混合物。

18、优选的，低密度聚乙烯在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为0.3g/10min，密度为0.921g/cm3；线性低密度聚乙烯在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为1.0g/10min，密度为0.923g/cm3；茂金属线性低密度聚乙烯在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为0.5g/10min，密度为0.916g/cm3。

19、中层中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物（eva），其乙酸乙烯酯基（va）含量在9-18%，中层作为高保温层，采用乙烯-醋酸乙烯共聚物作为主体材料，随着乙酸乙烯酯基（va）含量的增加，薄膜的红外透过率随之降低，提高了薄膜的保温性能。

20、内层、次内层、中层、次外层、外层中，所述抗uv防老化母料的原料组成为：线性低密度聚乙烯80-92.5wt.%，受阻胺光稳定剂5-15wt.%，复合抗氧剂1.5-2.5wt.%，紫外线吸收剂1-2.5wt.%。

21、次内层中，所述散光母料的原料组成为：线性低密度聚乙烯81.5-93.25wt.%，散光剂5-15wt.%，复合抗氧剂0.25-1wt.%，润滑分散剂1-2.5wt.%。

22、次外层中，所述保温母料的原料组成为：线性低密度聚乙烯69-84.75wt.%，无机超细缓释保温剂15-30wt.%，复合抗氧剂0.25-1wt.%。次外层作为叠加的高保温层，通过添加不同比例的保温母料进一步提高长效散光膜的保温性，可根据不同地区环境和不同作物对温度的要求定制设计制作。

23、在抗uv防老化母料、散光母料、保温母料中，所述线性低密度聚乙烯在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为2.0g/10min，密度为0.923g/cm3。

24、在抗uv防老化母料、散光母料、保温母料中，所述复合抗氧剂优选为巴斯夫公司生产的b225。复合抗氧剂可以防止聚乙烯薄膜在加热过程中产生热氧降解。

25、在抗uv防老化母料中，所述受阻胺光稳定剂优选为北京天罡助剂化学品有限公司生产的hs-944。受阻胺光稳定剂可以保护薄膜在外界使用环境中不被降解氧化，延长薄膜使用寿命，保持产品外观颜色。

26、在抗uv防老化母料中，所述紫外线吸收剂优选为天津利安隆公司生产的uv-326。紫外线吸收剂能有效吸收270-380nm紫外光能量，用于保护薄膜受紫外线照射后不产生降解。

27、在散光母料中，所述散光剂为粒径1-2.5μm的球形聚硅氧烷，其形貌如图1所示。球形聚硅氧烷制成散光母料添加到薄膜中，当光线穿过薄膜和透明球形聚硅氧烷两种不同折射率材料的界面时发生偏转，从而使传输路径增加，产生散光效果（雾度变化）。

28、聚硅氧烷的制备过程为：先将二氧化硅由碳（加热）还原成金属硅，金属硅再在铜催化下与氯甲烷反应得到甲基氯硅烷，然后甲基氯硅烷水解得到透明聚硅氧烷（cn1944492a，德国瓦克化学有限公司）。

29、聚硅氧烷粒径对薄膜的透光率和雾度影响较大，材料本身纯净度、粒子球型规整性、球体表面光洁性等都会对透光率、雾度产生影响。通过实验研究，大粒子对光传输起主要作用，小粒子主要负责产生雾度。过小的粒径易造成相同的雾度下，透光率（流明）下降，所以粒径和粒径分布控制得当，透光率和雾度的平衡性才能达到最佳，透光率和雾度可同时达到峰值，满足高端散光膜要求。通过实验优选得出，制成粒径1-2.5μm的球形聚硅氧烷最有利薄膜的透光与雾度的均衡。

30、在散光母料中，所述润滑分散剂为聚乙烯蜡。聚乙烯蜡的润滑作用可以改善母料的加工性能，促进助剂之间的润滑与分散。

31、在保温母料中，所述无机超细缓释保温剂为无机纳米层状结构碱式碳酸镁（水滑石），粒径0.4~0.6μm，呈白色粉末状，红外线透过率为39%，在常见的保温剂中红外线透过率最低。水滑石的折光率为1.50，与聚乙烯的折光率相近，可以提高聚乙烯薄膜的透明度；水滑石的加入使薄膜具有较高的透光率，白天增加光能量，提高棚内温度，晚上水滑石红外线透过率低，辐射热损失少，能显著提高聚乙烯薄膜的保温效果。

32、涂覆层中，氧化铝类的改性纳米胶或硅溶胶粒径为10-50nm；表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮；偶联剂为a151；消泡剂为水性聚醚有机硅；增塑剂为聚氨酯类增塑剂。

33、本发明所述的高保温长效散光膜的制备方法，包括以下步骤：

34、（1）抗uv防老化母料的制备：

35、将密炼机升温至130-150℃，依次放入线性低密度聚乙烯、受阻胺光稳定剂、紫外线吸收剂、复合抗氧剂，高速搅拌捏合7-12min，出料冷却，然后放入单螺杆造粒机造粒，制得抗uv防老化母料；

36、（2）散光母料的制备：

37、将密炼机升温至130-150℃，依次放入线性低密度聚乙烯、球形聚硅氧烷、复合抗氧剂、润滑分散剂，预混2-3min后，再高速搅拌捏合3-10min，出料冷却，然后放入单螺杆造粒机造粒，制得散光母料；

38、（3）保温母料的制备：

39、将密炼机升温至130-150℃，依次放入线性低密度聚乙烯、无机超细缓释保温剂、复合抗氧剂，预混2-3min后，再高速搅拌捏合3-10min，出料冷却，然后放入单螺杆造粒机造粒，制得保温母料；

40、（4）涂覆液的制备：

41、将氧化铝类的改性纳米胶或硅溶胶与表面活性剂、偶联剂、消泡剂、增塑剂、去离子水按重量比混合搅拌均匀得到涂覆液原液，将涂覆原液与去离子水按重量比混合，搅拌均匀，制得涂覆液；

42、（5）高保温长效散光膜的制备：

43、将内层、次内层、中层、次外层和外层的原料分别搅拌均匀，经挤出机挤出塑化，得到五层复合薄膜，经电晕处理，然后在外层表面在线涂覆涂覆液，烘干定型，制得高保温长效散光膜。

44、在上述制备过程中，高速搅拌捏合转速为60-75rpm。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

46、（1）本发明在内层采用双峰聚乙烯作为基材，双峰聚乙烯材料在加工时会形成大量不规则结晶区，使薄膜表面呈现凹凸不平的结构，当光线通过薄膜粗糙的表面和不规则结晶区产生散光效果，从而提高散光性；

47、（2）本发明采用粒径1-2.5μm的球形聚硅氧烷作为散光剂，制成散光母料添加到薄膜中，当光线穿过薄膜和透明球形聚硅氧烷两种不同折射率材料的界面时发生偏转，从而使传输路径增加，提高散光性，同时还能保持薄膜高的透光率，使之应用效果极佳；

48、（3）本发明在高保温层采用一定乙酸乙烯酯基含量的乙烯-醋酸乙烯共聚物作为基材，随着乙酸乙烯酯基含量的增加，薄膜的红外透过率随之降低，大大提高了薄膜的保温性能；

49、（4）本发明的散光膜不仅具有高强度、高抗冲击性、高抗撕裂性、高散光度（雾度），而且散光和流滴消雾功能与使用寿命同步，同时具有高保温、高透光等优异性能；

50、（5）本发明的散光膜利用光的散射原理使棚室内光照分布均匀，改善了棚室内农作物功能叶层的光照条件，提高了光照利用率，有助于提高农作物品质（含糖量、维生素、干物质含量等）、口感、外观等，促进作物早熟，实现作物稳产高产，并减轻夏季强光对农作物叶面端部造成的灼伤、果树的落花落果、蔬菜花卉的灼边烧芯，防止夏季减产。