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80年代以來，中國在廣泛領域普及了塑料地板和農(nóng)業(yè)膜的應用，尤其是具有較高的食用性能的聚氯乙烯醚共氧化物（pv）膜膜對發(fā)展農(nóng)業(yè)新技術(shù)具有重要的推動作用。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實驗部分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,昆山科信橡塑機械有限公司生產(chǎn);SJ35-FMS500P型吹塑機組,泉州市東龍塑膠機械有限公司生產(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型熔體流動速率儀,上海彭浦制冷器有限公司生產(chǎn);XWW-20B型萬能試驗機,承德市金建檢測儀器有限公司生產(chǎn);FDP-300A型流滴試驗儀,成都浩馳儀器有限公司生產(chǎn);WGT-S型透光率霧度試驗儀,北京哈科試驗儀器廠生產(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了乙酸乙烯(VA)基團作為側(cè)基,使EVA大分子具有弱極性。受VA基團的影響,EVA具有良好的透明性、柔韌性、耐環(huán)境應力開裂性、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重要途徑2.2納米水白砂糖在棚膜保溫和保溫中的應用塑料大棚內(nèi)夜間溫度迅速降低,嚴重影響棚內(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。納米水滑石的遠紅外光透過率低,保溫性能好。由于其顆粒細,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(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行預處理,使其充分分散。預處理工藝的關(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)強制混合的方法。將納米水滑石預處理,再與其他助劑混合,使其得以均勻分散發(fā)揮其應有的效能,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,棚膜的遠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,進一步增加納米水滑石的用量對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入水膜的通道,加大了水膜對霧氣的吸附。在持續(xù)地吸附過程中,棚內(nèi)的飽和水汽不斷擴散至膜表面被吸附而順膜流下,達到消霧的目的。同時,膜內(nèi)表面霧氣的迅速消除,使棚膜內(nèi)作物和空氣對太陽光輻射的吸收增強,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)定性和化學穩(wěn)定性2.5抗氧劑和光穩(wěn)定劑的用量對棚膜防老化效果的影響影響棚膜老化的因素比較復雜,采用兩種以上的光穩(wěn)定劑及抗氧劑復配組成防老化體系,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。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,相對分子質(zhì)量較大,有效官能團含量高,光穩(wěn)定效果好由表5看出:不添加防老劑時,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,棚膜老化后縱向斷裂拉伸應變增大趨勢不明顯,即光穩(wěn)定劑添加量超過0.30phr時,對防老化效果的影響不明顯,因此,防老劑應有一個合適的添加量。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:第一個失重臺階發(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;第二個臺階發(fā)生在350~600℃,是基體樹脂EVA及納米水滑石分解,因為臺階比較陡峭,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在雙螺桿擠出機上擠出造粒,在吹塑機組上進行擠出吹塑,吹塑過程中設備運行正常,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