eva纳米水滑石流滴消雾棚膜配方研究

eva纳米水滑石流滴消雾棚膜配方研究

自20世纪80年代以来，中国在广泛领域普及了塑料地板和农业膜的应用，尤其是具有较高的食用性能的聚氯乙烯醚共氧化物（pv）膜膜对发展农业新技术具有重要的推动作用。以EVA为基材,加入高效流滴剂、消雾剂、抗氧剂、光稳定剂、保温阻隔剂,研制的EVA功能膜的透光率、保温性、流滴持效期及膜的使用寿命均明显提高,缩短了作物的生长期,提高了作物的质量和产量。1实验部分1.1稳定剂和流滴剂EVA,7140F,市售;抗氧剂1010,抗氧剂168,均为南京宁康化工有限公司生产;光稳定剂944,青岛华恩化工有限公司生产;硅系消雾剂,浙江临安绿源精细化工有限公司生产;流滴剂LA-2,脂肪酸多元酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺复配的流滴剂,上海道旭橡塑材料有限公司生产;保温阻隔剂纳米水滑石,常州骏鹏化工有限公司生产。1.2仪器和测试方法KS-20型双螺杆挤出机,昆山科信橡塑机械有限公司生产;SJ35-FMS500P型吹塑机组,泉州市东龙塑胶机械有限公司生产;STA409PC型同步热分析仪,德国Netzsch公司生产;DSC822e型差示扫描量热仪,德国Mettler公司生产;SRSY-1型熔体流动速率仪,上海彭浦制冷器有限公司生产;XWW-20B型万能试验机,承德市金建检测仪器有限公司生产;FDP-300A型流滴试验仪,成都浩驰仪器有限公司生产;WGT-S型透光率雾度试验仪,北京哈科试验仪器厂生产。1.3成型膜的制备将不同配比的原材料在高速混合机上混合6min左右,在挤出温度为120~150℃塑化造粒,于120~155℃吹塑成膜。材料性能按GB/T20202—20062结果与讨论2.1eva的选用EVA大分子主链为乙烯链,由于主链分子上引进了乙酸乙烯(VA)基团作为侧基,使EVA大分子具有弱极性。受VA基团的影响,EVA具有良好的透明性、柔韧性、耐环境应力开裂性、耐低温性,且抗冲击性能优于聚乙烯(PE)。用其作为棚膜的基体树脂,以期提高棚膜综合性能;但EVA黏性大,挤出成型加工难度较大。因此,必须选用合适的EVA做棚膜的基材。极性基团的引入使EVA与其他助剂,特别是消雾流滴剂具有良好的相容性,使EVA棚膜的流滴持效期延长。这也是希望从材质上解决PE膜流滴持效期短的一个重要途径2.2纳米水白砂糖在棚膜保温和保温中的应用塑料大棚内夜间温度迅速降低,严重影响棚内作物生长。在棚膜中加入定量能够阻隔红外光的无机粉体是防止夜间棚内温度降低的有效方法,通称为保温阻隔剂。农膜对保温阻隔剂的要求是:有较低的红外光透过率,不影响薄膜的透光率,不影响薄膜的老化性能,对流滴剂缓释性能好等。常用的保温剂有滑石粉、高岭土、轻质碳酸钙、硅藻土、水滑石、绢云母等。纳米水滑石的远红外光透过率低,保温性能好。由于其颗粒细,在棚膜中能增加晶核数量,提高整体结晶速率,有成核作用,使晶体颗粒变小,膜的透明度提高;缓释性能好,可延长流滴期,因而是理想的保温阻隔剂。因纳米水滑石颗粒较细(30~100nm),比表面积大,表面能高,极不易分散均匀。在研发过程中将纳米水滑石进行预处理,使其充分分散。预处理工艺的关键是选择合理的偶联剂及处理工艺,偶联剂采用硅烷偶联剂,再配以分散剂增加分散效果。在处理工艺方面采用在70~80℃条件下,高速(1000~1200rad/min)强制混合的方法。将纳米水滑石预处理,再与其他助剂混合,使其得以均匀分散发挥其应有的效能,是最大限度地提高塑料大棚内温度,阻止夜间棚温散失的主要措施之一将超分子结构的纳米水滑石用于棚膜取得了理想的保温效果。纳米水滑石在棚膜应用中的优势是:结构比较规整,粒径分布窄且可以调整,薄膜的透光率好。由表2看出:随着纳米水滑石添加量的增大,棚膜的远红外光阻隔率逐步增加,棚膜内夜间温度逐步提高,棚膜透光率稍有增加,但是添加量超过2.00phr时,棚膜的远红外光阻隔率及棚膜内夜间温度提高趋势不明显,说明添加量超过2.00phr时,进一步增加纳米水滑石的用量对棚膜保温效果及阻隔效果的改善不明显;另外,纳米水滑石价格昂贵,因此综合考虑,选用纳米水滑石作为保温阻隔剂,用量为2.00phr左右为宜。2.3流滴持效期长、高温防滴性能优水滴会造成作物叶面的灼伤,影响作物的开花受粉,并易携带病菌,水滴下落易造成作物叶、茎、花、果的腐烂,长期光照不足影响农作物的生长棚膜要求初期流滴效果好,流滴持效期长,低温流滴性能好,高温防滴性能优2.4棚内表面气体消雾消雾剂的存在破坏了流滴剂在水膜表面的规整排列,使水膜表面活性剂的分子间隙增加,从而提供了雾气分子进入水膜的通道,加大了水膜对雾气的吸附。在持续地吸附过程中,棚内的饱和水汽不断扩散至膜表面被吸附而顺膜流下,达到消雾的目的。同时,膜内表面雾气的迅速消除,使棚膜内作物和空气对太阳光辐射的吸收增强,吸收的热量使棚内温度迅速上升,增加了棚内所能容纳的水汽上限,雾气亦即消失。消雾剂有氟表面活性剂和硅表面活性剂。其中,硅表面活性剂价格较低,在很低浓度下既能降低水的表面张力又能降低水与棚膜的界面张力,并具有优异的热稳定性和化学稳定性2.5抗氧剂和光稳定剂的用量对棚膜防老化效果的影响影响棚膜老化的因素比较复杂,采用两种以上的光稳定剂及抗氧剂复配组成防老化体系,可使薄膜的防老化性能提高。受阻胺光稳定剂,可捕获光氧化产生的自由基,分解过氧化物,除了具有光稳定剂作用外,还有抗氧化等多种功能,且与抗氧剂有良好的协同效应。尤其适用于使用寿命更长且厚度较薄的棚膜。受阻胺类光稳定剂944,相对分子质量较大,有效官能团含量高,光稳定效果好由表5看出:不添加防老剂时,棚膜老化后呈脆化状态,说明棚膜的防老化性能极差,随着防老剂用量的增加,棚膜人工加速老化后纵向断裂拉伸应变逐渐增加,说明棚膜的防老化效果逐渐变好,但是光稳定剂用量超过0.30phr时,棚膜老化后纵向断裂拉伸应变增大趋势不明显,即光稳定剂添加量超过0.30phr时,对防老化效果的影响不明显,因此,防老剂应有一个合适的添加量。综合考虑,抗氧剂1010、抗氧剂168、光稳定剂944的用量分别为0.10,0.05,0.30phr。2.6女王的结晶行为由图1看出:材料玻璃化转变温度为46℃,结晶温度为83℃,并且随着纳米水滑石用量的变化,材料玻璃化转变温度和结晶温度基本不变。2.7水或试样作业由图2看出:第一个失重台阶发生在350℃以下,是试样中的吸附水或试样添加的抗氧剂、光稳定剂、流滴剂、消雾剂发生分解;第二个台阶发生在350~600℃,是基体树脂EVA及纳米水滑石分解,因为台阶比较陡峭,说明有大量物质分解,即EVA在此区域分解。2.8挤出造粒的制备通过筛选,确立EVA/纳米水滑石流滴消雾棚膜配方:EVA为100.00phr,纳米水滑石为2.00phr,抗氧剂1010为0.10phr,抗氧剂168为0.05phr,光稳定剂为0.30phr,流滴剂为1.60phr,消雾剂为0.30phr。EVA在双螺杆挤出机上挤出造粒,在吹塑机组上进行挤出吹塑,吹塑过程中设备运行正常,薄膜塑化良好,表面光滑。从表6看出:EVA/纳米水滑石流滴消雾棚膜的流滴失效时间为12.4天。3光稳定剂与流滴消雾性能a)以EVA为基体树脂,纳米水滑石为保温阻隔剂,流滴剂为LA-2,消雾剂