专利名称：环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术，属于聚合物复合材料制备
背景技术：
功能覆盖薄膜在环境控制温室中使用，可以减少环境因素对植物栽培过程的影响和制约，极大地提高农作物和园艺作物的品质和附加值，达到优质、高产、高效，从而产生巨大的经济效益。但是由于环境控制温室在室外使用，长期遭受太阳、臭氧、风、雨、雪等的强烈作用，因此对于环境控制温室覆盖材料的要求非常苛刻。虽然如此，但在温室用覆盖材料的选择上，大多数国家仍倾向于使用塑料，为了达到高透光性、保温性好、防尘、防雾滴、抗老化、使用期长等特点，除了增加对常用塑料品种改性的深化研究之外，还采用新型特种塑料，通过特殊的加工手段，制备出具有优异使用性能的新一代温室用覆盖材料。
发明内容
本发明的目的就在于针对国内环境控制温室覆盖材料的普遍不足，提供一种纳米复合的增韧增强技术，可以大幅度提升环境控制温室功能覆盖薄膜的综合性能，使其能满足环境控制温室对覆盖材料的长期要求。其特点是采用高速混合机将纳米无机粒子、分散剂进行进行干法分散处理，目的是对纳米无机粒子进行表面分散处理，防止团聚，然后将经表面分散处理的纳米无机粒子与载体树脂在密炼机中混炼制备母粒，再将母粒与基体树脂在塑料吹膜机上挤出吹塑成型制备纳米复合的环境控制温室功能覆盖薄膜。该环境控制温室覆盖材料的综合力学性能优秀，材料的拉伸强度提高40～50％，断裂伸长率40～50％，落镖冲击强度2～3倍。环境控制温室用覆盖材料耐候问题的解决，不仅借助于常规的紫外线吸收剂，更使用无机纳米粒子作光屏蔽剂，利用无机纳米粒子特有的表面效应和体积效应以及特殊的界面结构，来屏蔽光降解活性点和大部分紫外线，大幅度地提高材料的耐候性。利用无机纳米粒子表面处理后所特有的界面结构，一方面易与紫外线吸收剂分子间产生适当的范德华力，从而在一定程度上牵制紫外线吸收剂的渗出，减缓紫外线吸收剂的损失速度，相对延长了紫外线吸收剂的作用时间，进一步提高了覆盖材料的耐候性；添加一定量经良好分散处理的纳米级无机粒子，同时获得了优秀的抗蠕变和应力松弛能力，这一性能的改善尤适于长期室外使用的环境控制温室用覆盖材料；保温性能的获得是通过无机纳米粒子的加入，由于其本身拥有的红外长波吸收能力亦可获得良好的红外线阻隔能力；另外，无机纳米粒子在聚合物中的纳米分散，影响了聚合物结晶过程和结构，使聚合物结晶趋于微细化和均匀化，既提高了覆盖材料的透光率，又降低了雾度，更有利于作为环境控制温室用覆盖材料的使用。利用纳米无机粒子的诸多奇异特性和反常特性，同时对耐候性、保温性、耐蠕变性和防雾滴等都有所改变，尽量减少其它助剂的添加，这样既可减少各种助剂之间的影响和干扰，又可以降低成本。同时利用常用牌号的聚合物原料，制造出了各项功能、性能指标都大幅度提高的环境控制温室用功能覆盖薄膜。
本发明的目的是由以下措施来实现的，其中所述原料份数比除特殊说明外，均为重量份数比。
环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术(1)高速混合机对纳米无机粒子的干法处理技术将纳米无机粒子、分散剂，按纳米无机粒子与分散剂的比例为1∶0.03～0.10，加入高速混合机中进行高速混合，累计混合时间1～20分钟，使分散剂与纳米无机粒子均匀分散。
(2)密炼机制造母粒的技术经分散处理的纳米无机粒子、光稳定剂、热稳定剂与载体树脂，按0.07～0.30∶0.02～0.30∶0.05～0.10∶1加入密炼机，其温度130～180℃，转速10～50rpm，混炼时间不少于20分钟，然后出料得母粒。
(3)普通塑料吹膜机吹塑成型纳米复合环境控制温室功能覆盖薄膜技术将上述制备的母粒与基体树脂按0.01～0.2∶1的比例，加入普通塑料吹膜机内吹塑成型，温度为140～210℃，转速为100～500rpm，挤出卷取得纳米复合环境控制温室功能覆盖薄膜。
纳米无机粒子为二氧化硅、氧化锌、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆和/或几种混合物至少一种，平均粒径10～100nm。
表面分散剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、烷基磺酸盐、高级脂肪醇、聚氧乙烯酯类和/或山梨醇酯类混合物至少一种。
载体树脂为熔融指数为1～2的低密度聚乙烯。
基体树脂为熔融指数为0.2～0.8的低密度聚乙烯。
光稳定剂为市售产品。热稳定剂为市售产品。
采用高速混合机干法实现分散剂与纳米无机粒子的均匀分散。
母粒制备所采用的纳米无机粒子与载体树脂的低比例0.07～0.30∶1。
母粒制备应用密炼机。
吹塑功能覆盖薄膜薄膜采用母粒与基体树脂的高比例0.01～0.2∶1。
采用纳米复合技术制备的环境控制温室功能覆盖薄膜，与纯树脂相比，其拉伸强度提高40～50％，断裂伸长率40～50％，落镖冲击强度2～3倍。并且具有更好的耐候性、适宜波长的红外线阻隔能力、透光率、紫外线阻隔能力。
本发明具有如下优点1、操作简单，无溶剂污染，更适宜于工业化生产。
2、可以使用通用树脂，制备高性能的功能覆盖薄膜。
3、纳米无机粒子虽然添加量不多，但聚合物材料的综合性能提升较大，尤适用于使用场合苛刻、性能要求高的环境控制温室特种薄膜。同时由于特种薄膜性能的提高，达到相同的性能要求，可以适当减少特种薄膜的厚度，从而在不降低使用性能的前提下，降低了原料成本。
4、通过纳米复合技术，可以提升聚合物材料的力学性能、抗紫外老化性能、透光率，实施对红外波长的选择性反射，即白天短波红外线可以透过薄膜，晚间长波长的红外线被反射回土壤，从而提高环境控制温室的保温性。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只适用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
1、将50克纳米二氧化硅、2克硅烷偶联剂A-174，加入高速混合机中在75℃下进行高速混合，累计混合时间10分钟，使硅烷偶联剂A-174与纳米无机粒子均匀分散。经分散处理的纳米二氧化硅、光稳定剂944、热稳定剂B215与熔融指数为2的低密度聚乙烯，按0.1∶0.04∶0.02∶1比例加入密炼机混炼，其温度150℃，转速30rpm，时间20分钟，然后出料得母粒。将上述制备的母粒与熔融指数为0.3的低密度聚乙烯，按0.2∶1的比例，加入普通塑料吹膜机内吹塑成型，温度为140～210℃，转速为100～500rpm，挤出卷取得纳米复合环境控制温室功能覆盖薄膜。
2、将50克纳米二氧化钛、0.8克铝酸酯偶联剂NZ-201，加入高速混合机中在75℃下进行高速混合，累计混合时间10分钟，使铝酸酯偶联剂NZ-201与纳米无机粒子均匀分散。经分散处理的纳米二氧化钛、光稳定剂944、热稳定剂B215与熔融指数为2的低密度聚乙烯，按0.07∶0.1∶0.07∶1加入密炼机，其温度150℃，转速30rpm，混炼时间20分钟，然后出料得母粒。将上述制备的母粒与熔融指数为0.4的低密度聚乙烯，按0.1∶1的比例，加入普通塑料吹膜机内吹塑成型，温度为140～210℃，转速为100～500rpm，挤出卷取得纳米复合环境控制温室功能覆盖薄膜。
3、将纳米二氧化硅和三氧化二铝按1∶1的比例混合，称取该混合物50克、十二烷基苯磺酸钠2克，加入高速混合机中在75℃下进行高速混合，累计混合时间10分钟，使十二烷基苯磺酸钠与纳米无机粒子均匀分散。经分散处理的纳米二氧化硅和三氧化二铝混合物、光稳定剂944、热稳定剂B215与熔融指数为2的低密度聚乙烯，按0.1∶0.1∶0.07∶1加入密炼机，其温度150℃，转速30rpm，混炼时间20分钟，然后出料得母粒。将上述制备的母粒与熔融指数为0.4的低密度聚乙烯，按0.2∶1的比例，加入普通塑料吹膜机内吹塑成型，温度为140～210℃，转速为100～500rpm，挤出卷取得纳米复合环境控制温室功能覆盖薄膜。
权利要求
1.环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术，其特征在于(1)高速混合机对纳米无机粒子的干法处理技术将纳米无机粒子、分散剂，按纳米无机粒子与分散剂的比例为1∶0.03～0.10，加入超高速混合机中进行高速混合，累计混合时间1～20分钟，使分散剂与纳米无机粒子均匀分散。(2)密炼机制造母粒的技术经分散处理的纳米无机粒子、光稳定剂、热稳定剂与载体树脂，按0.07～0.30∶0.05～0.30∶0.02～0.10∶1加入密炼机，其温度130～180℃，转速10～50rpm，混炼时间不少于20分钟，然后出料得母粒。(3)普通塑料吹膜机吹塑成型纳米复合环境控制温室功能覆盖薄膜技术将上述制备的母粒与基体树脂按0.01～0.2∶1的比例，加入普通塑料吹膜机内吹塑成型，温度为140～210℃，转速为100～500rpm，挤出卷取得纳米复合环境控制温室功能覆盖薄膜。
2.按照权利要求1所述环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术，其特征在于纳米无机粒子为二氧化硅、氧化锌、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锆和/或几种混合物至少一种。
3.按照权利要求1所述环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术，其特征在于表面分散剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、烷基磺酸盐、高级脂肪醇、聚氧乙烯酯类和/或山梨醇酯类混合物至少一种。
4.按照权利要求1所述环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术，其特征在于采用超高速混合机干法实现分散剂与纳米无机粒子的均匀分散。
5.按照权利要求1所述环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术，其特征在于母粒制备所采用的纳米无机粒子与载体树脂的低比例0.07～0.30∶1。
6.按照权利要求1所述环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术，其特征在于母粒制备应用密炼机。
7.按照权利要求1所述环境控制温室功能覆盖薄膜的纳米复合技术，其特征在于吹塑功能覆盖薄膜采用母粒与基体树脂的高比例0.01～0.2∶1。
全文摘要
本发明为在环境控制温室覆盖薄膜中采用纳米复合技术，操作简单、整个过程无溶剂污染，是一种特别适用于工业化生产的技术。其主要特点是采用超高速混合机将纳米无机粒子、分散剂进行干法混合，目的是对纳米无机粒子进行表面分散处理，防止团聚，然后将经表面分散处理的纳米无机粒子与载体树脂在密炼机中混炼制备母粒，再将母粒与基体树脂在塑料吹膜机上挤出吹塑成型制备纳米复合的环境控制温室功能覆盖薄膜。此薄膜具有增韧增强作用、更好的耐候性、适宜波长的红外线阻隔能力、透光率、紫外线阻隔能力。
文档编号C08J3/22GK1472237SQ0212538
公开日2004年2月4日 申请日期2002年7月30日 优先权日2002年7月30日
发明者谭惠民, 吴彤, 郜华萍, 柴本桐, 刘东辉, 李星, 张大伦, 张木棍 申请人:北京理工大学, 昆明理工大学, 云南塑料厂