eva納米水滑石流滴消霧棚膜配方研究

eva納米水滑石流滴消霧棚膜配方研究

自20世紀(jì)80年代以來，中國在廣泛領(lǐng)域普及了塑料地板和農(nóng)業(yè)膜的應(yīng)用，尤其是具有較高的食用性能的聚氯乙烯醚共氧化物（pv）膜膜對(duì)發(fā)展農(nóng)業(yè)新技術(shù)具有重要的推動(dòng)作用。以EVA為基材,加入高效流滴劑、消霧劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、保溫阻隔劑,研制的EVA功能膜的透光率、保溫性、流滴持效期及膜的使用壽命均明顯提高,縮短了作物的生長期,提高了作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。1實(shí)驗(yàn)部分1.1穩(wěn)定劑和流滴劑EVA,7140F,市售;抗氧劑1010,抗氧劑168,均為南京寧康化工有限公司生產(chǎn);光穩(wěn)定劑944,青島華恩化工有限公司生產(chǎn);硅系消霧劑,浙江臨安綠源精細(xì)化工有限公司生產(chǎn);流滴劑LA-2,脂肪酸多元酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺復(fù)配的流滴劑,上海道旭橡塑材料有限公司生產(chǎn);保溫阻隔劑納米水滑石,常州駿鵬化工有限公司生產(chǎn)。1.2儀器和測試方法KS-20型雙螺桿擠出機(jī),昆山科信橡塑機(jī)械有限公司生產(chǎn);SJ35-FMS500P型吹塑機(jī)組,泉州市東龍塑膠機(jī)械有限公司生產(chǎn);STA409PC型同步熱分析儀,德國Netzsch公司生產(chǎn);DSC822e型差示掃描量熱儀,德國Mettler公司生產(chǎn);SRSY-1型熔體流動(dòng)速率儀,上海彭浦制冷器有限公司生產(chǎn);XWW-20B型萬能試驗(yàn)機(jī),承德市金建檢測儀器有限公司生產(chǎn);FDP-300A型流滴試驗(yàn)儀,成都浩馳儀器有限公司生產(chǎn);WGT-S型透光率霧度試驗(yàn)儀,北京哈科試驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)。1.3成型膜的制備將不同配比的原材料在高速混合機(jī)上混合6min左右,在擠出溫度為120~150℃塑化造粒,于120~155℃吹塑成膜。材料性能按GB/T20202—20062結(jié)果與討論2.1eva的選用EVA大分子主鏈為乙烯鏈,由于主鏈分子上引進(jìn)了乙酸乙烯(VA)基團(tuán)作為側(cè)基,使EVA大分子具有弱極性。受VA基團(tuán)的影響,EVA具有良好的透明性、柔韌性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、耐低溫性,且抗沖擊性能優(yōu)于聚乙烯(PE)。用其作為棚膜的基體樹脂,以期提高棚膜綜合性能;但EVA黏性大,擠出成型加工難度較大。因此,必須選用合適的EVA做棚膜的基材。極性基團(tuán)的引入使EVA與其他助劑,特別是消霧流滴劑具有良好的相容性,使EVA棚膜的流滴持效期延長。這也是希望從材質(zhì)上解決PE膜流滴持效期短的一個(gè)重要途徑2.2納米水白砂糖在棚膜保溫和保溫中的應(yīng)用塑料大棚內(nèi)夜間溫度迅速降低,嚴(yán)重影響棚內(nèi)作物生長。在棚膜中加入定量能夠阻隔紅外光的無機(jī)粉體是防止夜間棚內(nèi)溫度降低的有效方法,通稱為保溫阻隔劑。農(nóng)膜對(duì)保溫阻隔劑的要求是:有較低的紅外光透過率,不影響薄膜的透光率,不影響薄膜的老化性能,對(duì)流滴劑緩釋性能好等。常用的保溫劑有滑石粉、高嶺土、輕質(zhì)碳酸鈣、硅藻土、水滑石、絹云母等。納米水滑石的遠(yuǎn)紅外光透過率低,保溫性能好。由于其顆粒細(xì),在棚膜中能增加晶核數(shù)量,提高整體結(jié)晶速率,有成核作用,使晶體顆粒變小,膜的透明度提高;緩釋性能好,可延長流滴期,因而是理想的保溫阻隔劑。因納米水滑石顆粒較細(xì)(30~100nm),比表面積大,表面能高,極不易分散均勻。在研發(fā)過程中將納米水滑石進(jìn)行預(yù)處理,使其充分分散。預(yù)處理工藝的關(guān)鍵是選擇合理的偶聯(lián)劑及處理工藝,偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑,再配以分散劑增加分散效果。在處理工藝方面采用在70~80℃條件下,高速(1000~1200rad/min)強(qiáng)制混合的方法。將納米水滑石預(yù)處理,再與其他助劑混合,使其得以均勻分散發(fā)揮其應(yīng)有的效能,是最大限度地提高塑料大棚內(nèi)溫度,阻止夜間棚溫散失的主要措施之一將超分子結(jié)構(gòu)的納米水滑石用于棚膜取得了理想的保溫效果。納米水滑石在棚膜應(yīng)用中的優(yōu)勢是:結(jié)構(gòu)比較規(guī)整,粒徑分布窄且可以調(diào)整,薄膜的透光率好。由表2看出:隨著納米水滑石添加量的增大,棚膜的遠(yuǎn)紅外光阻隔率逐步增加,棚膜內(nèi)夜間溫度逐步提高,棚膜透光率稍有增加,但是添加量超過2.00phr時(shí),棚膜的遠(yuǎn)紅外光阻隔率及棚膜內(nèi)夜間溫度提高趨勢不明顯,說明添加量超過2.00phr時(shí),進(jìn)一步增加納米水滑石的用量對(duì)棚膜保溫效果及阻隔效果的改善不明顯;另外,納米水滑石價(jià)格昂貴,因此綜合考慮,選用納米水滑石作為保溫阻隔劑,用量為2.00phr左右為宜。2.3流滴持效期長、高溫防滴性能優(yōu)水滴會(huì)造成作物葉面的灼傷,影響作物的開花受粉,并易攜帶病菌,水滴下落易造成作物葉、莖、花、果的腐爛,長期光照不足影響農(nóng)作物的生長棚膜要求初期流滴效果好,流滴持效期長,低溫流滴性能好,高溫防滴性能優(yōu)2.4棚內(nèi)表面氣體消霧消霧劑的存在破壞了流滴劑在水膜表面的規(guī)整排列,使水膜表面活性劑的分子間隙增加,從而提供了霧氣分子進(jìn)入水膜的通道,加大了水膜對(duì)霧氣的吸附。在持續(xù)地吸附過程中,棚內(nèi)的飽和水汽不斷擴(kuò)散至膜表面被吸附而順膜流下,達(dá)到消霧的目的。同時(shí),膜內(nèi)表面霧氣的迅速消除,使棚膜內(nèi)作物和空氣對(duì)太陽光輻射的吸收增強(qiáng),吸收的熱量使棚內(nèi)溫度迅速上升,增加了棚內(nèi)所能容納的水汽上限,霧氣亦即消失。消霧劑有氟表面活性劑和硅表面活性劑。其中,硅表面活性劑價(jià)格較低,在很低濃度下既能降低水的表面張力又能降低水與棚膜的界面張力,并具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性2.5抗氧劑和光穩(wěn)定劑的用量對(duì)棚膜防老化效果的影響影響棚膜老化的因素比較復(fù)雜,采用兩種以上的光穩(wěn)定劑及抗氧劑復(fù)配組成防老化體系,可使薄膜的防老化性能提高。受阻胺光穩(wěn)定劑,可捕獲光氧化產(chǎn)生的自由基,分解過氧化物,除了具有光穩(wěn)定劑作用外,還有抗氧化等多種功能,且與抗氧劑有良好的協(xié)同效應(yīng)。尤其適用于使用壽命更長且厚度較薄的棚膜。受阻胺類光穩(wěn)定劑944,相對(duì)分子質(zhì)量較大,有效官能團(tuán)含量高,光穩(wěn)定效果好由表5看出:不添加防老劑時(shí),棚膜老化后呈脆化狀態(tài),說明棚膜的防老化性能極差,隨著防老劑用量的增加,棚膜人工加速老化后縱向斷裂拉伸應(yīng)變逐漸增加,說明棚膜的防老化效果逐漸變好,但是光穩(wěn)定劑用量超過0.30phr時(shí),棚膜老化后縱向斷裂拉伸應(yīng)變?cè)龃筅厔莶幻黠@,即光穩(wěn)定劑添加量超過0.30phr時(shí),對(duì)防老化效果的影響不明顯,因此,防老劑應(yīng)有一個(gè)合適的添加量。綜合考慮,抗氧劑1010、抗氧劑168、光穩(wěn)定劑944的用量分別為0.10,0.05,0.30phr。2.6女王的結(jié)晶行為由圖1看出:材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為46℃,結(jié)晶溫度為83℃,并且隨著納米水滑石用量的變化,材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶溫度基本不變。2.7水或試樣作業(yè)由圖2看出:第一個(gè)失重臺(tái)階發(fā)生在350℃以下,是試樣中的吸附水或試樣添加的抗氧劑、光穩(wěn)定劑、流滴劑、消霧劑發(fā)生分解;第二個(gè)臺(tái)階發(fā)生在350~600℃,是基體樹脂EVA及納米水滑石分解,因?yàn)榕_(tái)階比較陡峭,說明有大量物質(zhì)分解,即EVA在此區(qū)域分解。2.8擠出造粒的制備通過篩選,確立EVA/納米水滑石流滴消霧棚膜配方:EVA為100.00phr,納米水滑石為2.00phr,抗氧劑1010為0.10phr,抗氧劑168為0.05phr,光穩(wěn)定劑為0.30phr,流滴劑為1.60phr,消霧劑為0.30phr。EVA在雙螺桿擠出機(jī)上擠出造粒,在吹塑機(jī)組上進(jìn)行擠出吹塑,吹塑過程中設(shè)備運(yùn)行正常,薄膜塑化良好,表面光滑。從表6看出:EVA/納米水滑石流滴消霧棚膜的流滴失效時(shí)間為12.4天。3光穩(wěn)定劑與流滴消霧性能a)以EVA為基體樹脂,納米水滑石為保溫阻隔劑,流滴劑為LA-2,消霧劑