专利名称：纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种棚膜及其制造工艺，尤其是涉及一种高强度、高光效、耐老化的以纳米氧化硅进行改性处理的棚膜及其生产工艺。
背景技术：
20世纪80年代中期以来，我国园艺设施栽培迅速发展，1986年～1987年度全国园艺设施栽培面积仅存有64万亩，1998～1999年度已达到48万亩。节能性越冬日光温室栽培面积不断扩大，1995年～1996年度已超过150万亩，以后仍以较快速度持续发展。北方寒冬至早春季节，日照强度低，日照时间短、大气温度低，在我国北方推广优型结构越冬日光温室进程中，对棚膜的功能提出了更高的要求。而一般传统的流滴长寿聚乙烯棚膜，低温流滴性较差、流滴持效期较短，只有3个月左右；光温效果较差，在覆盖目光温室过程中有较重雾气产生，不仅降低光照强度，而且易造成作物病害，因此不能达到北方节能型越冬目光温室应用要求。园艺技术推广系统和广大菜农迫切要求开发生产适用于北方节能型越冬日光温室的新型功能棚膜。
发明内容
1、发明目的本发明提供了一种纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜及其生产工艺，其目的是解决传统用于农业的薄膜在透光率、保温性、耐老化性等方面存在的问题，并且传统薄膜使用中还存在雾气大、流滴性差、易造成作物病害，抗拉强度差、寿命短等问题。
2、技术方案本发明是通过以下技术方案来实现的一种纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜，其特征在于该棚膜为共挤出吹塑棚膜机组制得的三层或两层复合结构；纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的外、中、内层配方相同，配方以重量计如下低密度聚乙烯树脂 30-40％茂金属线型低密度聚乙烯树脂15-40％线型低密度聚乙烯树脂 20-40％纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料8-10％光稳定剂622 3.5‰-5‰纳米氧化硅0.4-0.6％抗氧剂0.8-1.25‰液体石蜡 0.2-0.4％；
或者纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方以重量计如下外层配方为低密度聚乙烯树脂 20-30％茂金属线型低密度聚乙烯树脂 10-20％线型低密度聚乙烯树脂 40-60％纳米氧化硅改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料 8-10％；中层与内层配方相同为低密度聚乙烯树脂 20-30％乙烯-醋酸乙烯树脂15-30％线型低密度聚乙烯树脂 38-45％纳米改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料 10-12％；或者纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方以重量计如下外层配方茂金属线型低密度聚乙烯树脂或含有8个碳的线型低密度聚乙烯树脂中的一种 50-70％低密度聚乙烯树脂 20-40％纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾复合棚膜母料 8-11％；中层与内层配方相同为乙烯-醋酸乙烯树脂83-88％纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾棚膜母料 12-17％。
纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的外、中、内层配方中的纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料的配方以重量计为低密度聚乙烯树脂 25％线型低密度聚乙烯树脂颗粒 25％线型低密度聚乙烯树脂粉料 35.74％纳米氧化硅 5.5％光稳定剂 3.8％抗氧剂 0.96％液体石蜡 2％；纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方中的纳米改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料的配方以重量计为低密度聚乙烯树脂25％低密度聚乙烯树脂颗粒25％线型低密度聚乙烯树脂粉状树脂23.7-28.8％光稳定剂622或783中的一种2.5％-3.5％抗氧化剂B2150.625％-0.875％
流滴剂 11.5％-13.4％纳米氧化硅SP1型1.2％-1.45％硅藻土 4.0％-5.1％液体石蜡 1.4％-1.9％；纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方中的纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾棚膜母料配方以重量计为乙烯-醋酸乙烯树脂 50％线型低密度聚乙烯粉状树脂 23-28.7％光稳定剂622或783中的一种 2.5-3.5％抗氧化剂B215 0.625-0.87％流滴剂11.5-13.4％纳米氧化硅SP1型 1.2-1.45％硅藻土4-5.1％有机硅减雾剂 0.5-0.6％。
纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的生产工艺按如下步骤进行a、取各母料原料按权利要求2纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料的配方所述的比例取各材料；b、制造母料采用高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂，按生产配方加入低密度聚乙烯树脂及线型低密度聚乙烯粒料树脂与纳米氧化硅高速搅拌三分钟，再加入液体石蜡，搅拌三分钟，然后加入线型低密度聚乙烯树脂粉料和其它助剂继续搅拌三分钟后，用双螺杆挤出造粒机制成纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料；c、取各层原料按权利要求1纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的外、中、内层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层的原料用共挤出吹塑棚膜机组按特定工艺制成复合棚膜。
上述步骤b中母料生产时的各工艺参数如下工艺温度 1区2区 3区 4区 机头110±20℃ 160±5℃ 170±5℃ 175±5℃ 175±5℃熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料速度或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速依粒度及出粒速度控制切粒机转速为200-450rpm之间冷却水槽水温 30-40℃；上述步骤d中用共挤出吹塑棚膜机组制成复合棚膜时的各工艺参数如下工艺温度(℃)1区 2区 3区 4区 5区 6区外层 170±3 178±3 185±3 185±3 184±3 172±5内层 172±3 190±3 210±5 205±5 184±5 172±5中层 172±2 190±2 210±5 205±5 184±5 172±5连接体温度 180±6℃机头温度200±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速控制主机电流上牵引速率＜20m/min，卷曲速率＜13m/min上牵引压力为0.1-0.3Mpa；吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。
纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的生产工艺按如下步骤进行a、取各母料原料按权利要求2纳米氧化硅改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料配方所述的比例取各材料；b、制造母料采用塑料高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂，加入乙烯-醋酸乙烯树脂与纳米氧化硅、搅拌三分钟，加入作为硅表面活性剂的液体消雾剂搅拌三分钟，加入熔体流动速率为1.0g/10min-2.0g/10min的线型低密度聚乙烯粉状树脂和其它助剂继续搅拌三分钟，用双螺杆挤出机制成纳米氧化硅改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料；c、取各层原料按权利要求1纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层原料用共挤出吹塑棚膜机组按特定工艺制成复合棚膜。
上述步骤b中母料生产时的各工艺参数如下工艺温度 1区 2区 3区 4区 机头140±5℃ 160±5℃ 175±5℃ 180±5℃ 175±5℃熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料频率或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速 200-450rpm之间冷却水槽水温35-45℃；
上述步骤d中用共挤出吹塑棚膜机组制成复合棚膜时的各工艺参数如下工艺温度(℃) 1区 2区 3区 4区 5区 6区外层170±3 180±3 185±3 185±3 182±3 175±5中层、内层 160±5 170±5 170±5 180±5 175±5 170±5连接体温度 175±5℃机头温度170±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速，控制主机电流上牵引速率＜20m/min；卷曲速率＜13m/min；上牵引压力为0.1-0.3 Mpa；吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。
纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的生产工艺按如下步骤进行a、取各母料原料按权利要求2纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾棚膜母料配方所述的比例取各材料；b、制造母料采用高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂，按生产配方加入低密度聚乙烯树脂及线型低密度聚乙烯粒料树脂与纳米氧化硅高速搅拌三分钟，再加入液体石蜡，搅拌三分钟，然后加入线型低密度聚乙烯树脂粉料和其它助剂继续搅拌三分钟后，用双螺杆挤出造粒机制成纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾母料；c、取各层原料按权利要求1纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层原料用共挤出吹塑棚膜机组按特定工艺制成复合棚膜。
上述步骤b中母料生产时的各工艺参数如下工艺温度(℃) 1区 2区3区 4区 机头140±5 160±5 170±5 175±5 170±5熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料频率或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速 200-450rpm之间冷却水槽水温35-45℃；上述步骤d中用共挤出吹塑棚膜机组制成复合棚膜时的各工艺参数如下工艺温度(℃) 1区2区 3区 4区 5区 6区外层 170±3 180±3 185±3 185±3 182±3 175±5
中层、内层 160±5 170±5 170±5 180±5 175±5 170±5连接体温度 175±5℃机头温度170±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速，控制主机电流上牵引速率＜20m/min；卷曲速率＜13m/min上牵引压力0.1-0.3Mpa吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。
3、优点及效果通过本发明技术方案的实施，能够很好地解决传统的用于农业的薄膜不仅在透光率、保温性等方面存在问题，而且其力学性能较低，尤其是直角撕裂强度较低，流滴持效期也不能完全满足北方节能型目光温室越冬要求，其持效期短的问题。本发明棚膜通过采用纳米氧化硅进行改性处理，及茂金属线型低密度聚乙烯树脂(mLLDPE)的加入，显著提高棚膜的力学性能，增强棚膜抵御自然灾害的能力，并可进一步提高透光率，同时采用高科技纳米氧化硅，增加了比表面积，提高了流滴剂的容留空间，提高棚膜的保温性并延长流滴持效期，完全满足北方越冬日光温室的要求，其耐老化性能显著提高。
本发明工艺还具有如下优点a、本发明工艺在纳米无滴消雾母料生产过程中，采用纳米氧化硅做保温-缓释剂，以提高保温效果同时增大作为表面活性剂的流滴剂的容留空间增加流滴剂添加量进而提高流滴效果，延长流滴持效期；b、本发明工艺在纳米流滴消雾母料生产过程中，采用纳米氧化硅与树脂高速预混分散工艺，以避免造成纳米氧化硅粒子的二次团聚，保证树脂、助剂分散充分；c、把茂金属线型低密度聚乙烯树脂(mLLDPE)，引入EVA棚膜的外层配方中，大幅提高了传统EVA棚膜力学性能，增加抗蠕变性能，防灾能力强。
d、本发明的纳米氧化硅分散技术与复配技术适于工业化生产；e、纳米氧化硅复配体系，能使PE-EVA多功能复合棚膜的纵横向拉伸强度较均衡的提高，纵横向断裂伸长率差异缩小。纳米氧化硅改性EVA多功能复合棚膜纵横向拉伸强度，直角撕裂强度明显增加。添加适量纳米氧化硅使PE、EVA棚膜“柔中有刚”折叠线不易开裂，并使棚膜抗穿刺性能提高。若配方体系中引入mLLDPE树脂，将会使棚膜的力学性能更加突出；f、添加适量纳米氧化硅能使PE、EVA、PE-EVA棚膜保持良好的透光、透明性能。与添加等量微米级硅藻土的PE等厚棚膜相比，纳米氧化硅改性PE-EVA复合棚膜的远红外线(8-10μm)透过率降低，保温性提高。纳米氧化硅改性EVA复合棚膜远红外线透过率明显降低，保温性良好；
g、PE、EVA、PE-EVA棚膜中流滴剂添加量较高时，纳米氧化硅复配体系防止流滴剂明显析出。并使流滴剂缓释，有利于延长棚膜流滴持效期；h、本发明纳米氧化硅复配体系有屏蔽紫外线(290nm-390nm)的作用，此特点将有利于延长棚膜的使用寿命。
具体实施例方式本发明所用材料、产地及各专业术语解释如下①树脂乙烯-醋酸乙烯树脂(EVA)；茂金属线型低密度聚乙烯树脂(mLLDPE)；低密度聚乙烯树脂(LDPE) 线型低密度聚乙烯树脂(LLDPE)②纳米氧化硅(SiO2-X)硅藻土(1250目)；光稳定剂944、783、6212；抗氧剂B215、B225、B900；流滴剂多元醇酸、氨类衍生物、聚氧乙烯化合物复配混合物消(减)雾剂有机氟系及有机硅藻系消(减)雾剂③各材料产地EVA树脂为国产北京有机化工厂或台塑集团或韩国LG化学生产；mLLDPE树脂为美国埃克森—美孚公司生产；LDPE树脂及LLDPE树脂为国内外各大乙烯公司有大量供应；纳米氧化硅采用浙江弘晟材料科技股份有限公司与中科院联合开发的SP1型纳米氧化硅(SiO2-X)；硅藻土采用吉林白山市永泰珍珠岩有限公司生产的1250目硅藻土；光稳定剂944、783、622及抗氧化剂B215、B225、B900。瑞士汽巴——嘉基公司及北京天罡助剂有限公司，河北廊坊龙泉助剂有限公司生产；流滴剂为北京市化工研究院、浙江临安塑化助剂厂、上海安益化工有限公司生产。有机氟减雾剂为日本理研株式会社生产。有机硅减雾剂为杭州包尔得化工有限公司生产。
④专业术语a熔体流动速率(MFR)表征树脂流变行为及分子量大小的指标。
b茂金属线型低密度聚乙烯(mLLDPE)树脂是用茂金属鳌合物做催化剂生产的具有窄分子量分布、高强度、高透光率的线型低密度聚乙烯。
本发明各配方所述的百分比均以重量计；本发明纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜，该棚膜为共挤出吹塑棚膜机组制得的三层或两层复合结构；纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的外、中、内层配方相同，配方如下MFR为0.5-1.0g/10mim的LDPE树脂30-40％MFR为1.0g/10min的mLLDPE树脂 15～40％
MFR为1.0g/10min的LLDPE树脂20-40％纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料8～10％光稳定剂622 3.5‰-5‰；抗氧剂0.8-1.25‰；纳米氧化 0.4-0.6％；液体石蜡 0.2-0.4％；其中纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料的配方为MFR为0.5-1.0g/10min的LDPE树脂 25％MFR为1.0g/10min的LLDPE树脂颗粒25％MFR为2.0g/10min的LLDPE树脂粉料35.74％纳米氧化硅SP1型 5.5％光稳定剂622或783中的—种 3.8％抗氧剂B2 150.96％液体石蜡 2％。
上述纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的生产工艺按如下步骤进行先将纳米氧化硅分散处理与复配处理本发明采用了浙江弘晟材料科技股份有限公司与中科院联合开发生产的SP1型纳米氧化硅(SiO2-X)。其具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、表面羟基含量高、紫外线、可见光及红外线反射能力强等特点，其主要性能为平均粒径20±5nm；比表面积640±30m2/g；松装密度＜0.12g/cm2；纯度≥99.5％；孔隙率0.611ml/g；羟基含量＞4.5％；紫外线反射率＞85％。
纳米氧化硅粒子的粒径小，具有很高的表面能与表面结合能，易团聚。采用适宜的分散方法与工艺技术使纳米氧化硅粒子充分均匀的分散，是本发明首要解决的技术关键问题。
a、取各母料原料按上述纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料的配方所述的比例取各材料；b、制造母料纳米氧化硅改性PE(mLLDPE)耐老化长寿复合棚膜母料分散处理与复配处理采用高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂。用双螺杆挤出造粒机制造母料，制造程序如下①按生产配方加入LDPE及LLDPE粒料树脂与纳米氧化硅高速搅拌三分钟；②加入液体石蜡，搅拌三分钟；③加入LLDPE粉料和其它助剂继续搅拌三分钟后，LLDPE的粉料熔融指数为1.0g/10min-2.0g/10min，用双螺杆挤出造粒机制成纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料；母料生产时的各工艺参数如下工艺温度 1区2区3区4区机头
110±20℃ 160±5℃ 170±5℃ 175±5℃ 175±5℃熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料速度或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速依粒度及出粒速度控制切粒机转速为200-450rpm之间冷却水槽水温30-40℃；c、取各层原料按权利要求1纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的外、中、内层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层的原料用共挤出吹塑棚膜机组按下面的工艺参数制成复合棚膜，各工艺参数为工艺温度(单位为℃)1区 2区3区 4区 5区 6区外层 170±3 178±3 185±3 185±3 184±3 172±5内层 172±3 190±3 210±5 205±5 184±5 172±5中层 172±2 190±2 210±5 205±5 184±5 172±5连接体温度 180±6℃机头温度200±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速控制主机电流上牵引速率＜20m/min，卷曲速率＜13m/min上牵引压力为0.1-0.3Mpa；吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜生产的各层配方如下外层配方为MFR为0.5-1.0g/min的LDPE树脂20-30％MFR为1.0g/10min的mLLDPE树脂10-20％MFR为1.0g/10min的LLDPE树脂 40-60％纳米氧化硅改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料 8-10％中层与内层配方相同为MFR为0.5-1.0g/10min的LDPE树脂20-30％MFR为1-2g/10min、VA％5-15％的EVA树脂 15-30％MFR为1.0g/10min的LLDPE树脂 38-45％纳米改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料 10-12％上述的纳米改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料的配方为MFR为1-2g/10min的LDPE树脂 25％MFR为1g/10min的LDPE树脂颗粒 25％MFR为2g/10min的LLDPE粉状树脂23.7-28.8％
光稳定剂622或光稳定剂783中的一种2.5％-3.5％抗氧化剂B2150.625％-0.875％流滴剂 11.5％-13.4％纳米氧化硅SP1型 1.2％-1.45％硅藻土 4.0％-5.1％液体石蜡1.4％-1.9％；上述纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的生产工艺按如下步骤进行a、取各母料原料按上述纳米改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料的配方所述的比例取各材料；b、制造母料母料分散处理与复配处理采用塑料高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂，用双螺杆挤出造粒机制造母料，制造程序如下①加入EVA树脂与纳米氧化硅、搅拌三分钟；②加入杭州产液体消雾剂(硅表面活性剂)搅拌三分钟；③加入熔体流动速率为1.0g/10min-2.0g/10min的LLDPE粉状树脂和其它助剂继续搅拌三分钟，用双螺杆挤出造粒机制成纳米改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料；母料生产时的各工艺参数如下工艺温度 1区 2区 3区 4区 机头140±5℃ 160±5℃ 175±5℃ 180±5℃ 175±5℃熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料频率或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速 200-450rpm之间冷却水槽水温35-45℃；c、取各层原料按上述纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜生产的各层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层的原料用共挤出吹塑棚膜机组按下面的工艺参数制成复合棚膜，各工艺参数为工艺温度(℃) 1区 2区 3区4区 5区 6区外层170±3 180±3 185±3 185±3 182±3 175±5中层、内层 160±5 170±5 170±5 180±51 75±5 170±5连接体温度 175±5℃
机头温度170±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速，控制主机电流上牵引速率＜20m/min；卷曲速率＜13m/min；上牵引压力为0.1-0.3Mpa；吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。
纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方如下外层配方MFR＝1.0g/10min的mLLDPE树脂或含有8个碳的线型低密度聚乙烯树脂中的一种50-70％MFR＝0.5-1.0g/10min的LDPE树脂 20-40％纳米氧化硅改性EVA长寿流滴减雾复合棚膜母料 8-11％中层与内层配方相同为 MFR＝1-2g/10min的EVA树脂 83-88％纳米氧化硅改性EVA长寿流滴减雾棚膜母料 12-17％上述的纳米氧化硅改性EVA长寿流滴减雾棚膜母料的配方为MFR＝0.3-1.0g/10min、VA含量5-9％的EVA树脂 50％MFR＝2.0g/10min的LLDPE粉状树脂 23-28.7％光稳定剂622或光稳定剂783中的一种 2.5-3.5％抗氧化剂B215 0.625-0.87％流滴剂 11.5-13.4％纳米氧化硅SP1型1.2-1.45％硅藻土 4-5.1％有机硅减雾剂 0.5-0.6％；上述纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的生产工艺按如下步骤进行a、取各母料原料按上述纳米氧化硅改性EVA长寿流滴减雾棚膜母料的配方所述的比例取各材料；b、制造母料母料分散处理与复配处理采用塑料高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂，用双螺杆挤出造粒机制造母料，制造程序如下①加入EVA树脂与纳米氧化硅、搅拌三分钟；②加入杭州产液体消雾剂(硅表面活性剂)搅拌三分钟；③加入熔体流动速率为1.0g/10min-2.0g/10min的LLDPE粉状树脂和其它助剂继续搅拌三分钟，用双螺杆挤出造粒机制成纳米氧化硅改性EVA长寿流滴减雾棚膜母料；母料生产时的各工艺参数如下工艺温度(℃) 1区 2区3区 4区 机头140±5 160±5 170±5 175±5 170±5熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料频率或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速 200-450rpm之间冷却水槽水温35-45℃；c、取各层原料按上述纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜生产的各层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层的原料用共挤出吹塑棚膜机组按下面的工艺参数制成复合棚膜，各工艺参数为工艺温度(℃1区 2区 3区 4区 5区 6区外层 170±3 180±3 185±3 185±3 182±3 175±5中层、内层 160±5 170±5 170±5 180±5 175±5 170±5连接体温度 175±5℃机头温度 170±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速，控制主机电流上牵引速率＜20m/min；卷曲速率＜13m/min上牵引压力0.1-0.3Mpa吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。
对纳米氧化硅改性PE、PE-EVA、EVA复合棚膜的力学性能比较如下本发明纳米氧化硅改性PE复合棚膜的力学性能表1为纳米氧化硅改性PE复合棚膜，微米二氧化硅改性PE复合棚膜及非改性PE复合棚膜力学性能对比表(制品宽7米，厚0.08毫米)
说明①同一工艺条件，用二层复合吹塑设备生产；②树脂百分比中含混加母料中载体树脂量；③各对比膜中含光稳定剂0.4％，抗氧化剂0.1％；从表1可见，不经纳米氧化硅改性的LDPE/LLDPE复合棚膜和经微米级二氧化硅改性的LDPE/LLDPE复合棚膜的拉伸强度，断裂伸长率，直角撕裂强度都较经纳米氧化硅改性的LDPE/LLDPE复合棚膜低，且经纳米氧化硅改性的LDPE/LLDPE复合棚膜的纵横向力学性能更趋于均衡。纳米氧化硅粒径小，粒子表面具有活性。使之与PE分子之间形成较多的“结合点”有关。
经检测，纳米氧化硅改性PE棚膜的抗穿刺性能高于添加等量微米级硅藻土的PE棚膜和不加无机粉末的PE棚膜，具体对比见表2。
表2为纳米氧化硅改性PE复合棚膜的抗穿刺性能
纳米氧化硅改性PE-EVA复合棚膜的力学性能表3为纳米氧化硅改性PE-EVA复合棚膜与非改性PE-EVA复合棚膜(厚度0.08mm)力学性能对比表
从表3可见，不经纳米氧化硅改性吹塑的LDPE/LLDPE棚膜，纵向低于横向拉伸强度与断裂伸长率，这种情况与流滴剂等存在下棚膜纵向牵伸时PE分子滑移取向有关。添加纳米氧化硅后，不仅PE棚膜纵横向拉伸强度趋于均衡，而且纵横向断裂伸长率差异变小。经纳米氧化硅改性后PE棚膜纵横向拉伸强度较均衡的提高，纵横向断裂伸长率差异缩小，并有较高的直角撕裂强度。
纳米氧化硅改性EVA复合棚膜的力学性能表4为普通EVA复合棚膜与纳米氧化硅改性EVA复合棚膜力学性能对比
其中EVA(14/0.7)树脂采用北京有机化工厂生产的，从表4可见，与没用纳米氧化硅改性的EVA复合棚膜相比，纳米氧化硅改性复合棚膜的拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度都有较大提高。EVA分子主链上有较多的极性VA支链。纳米氧化硅改性EVA复合棚膜力学性能提高，可能是具有小尺寸效应和表面效应的纳米氧化硅粒子及其复配体系，借助VA支链使EVA分子之间“结合点增多或形成部分交联结构所致”。
综上所述，采用纳米氧化硅改性PE复合棚膜或采用纳米氧化硅改性复配体系为外层，纳米氧化硅改性PE-EVA或EVA为中内层，各层添加适量耐老化剂、流滴剂(中内层添加适量减雾剂)的复合结构，能制得前所未有的高强度纳米氧化硅改性的PE、PE-EVA和EVA多功能复合吹塑棚膜。此三种经纳米氧化硅改性的复合棚膜具有“柔中有刚”性能，从而有利于防止棚膜在使用过程中出现折叠缝开裂及出现变形破损现象。若在此基础上引入性能优异的茂金属线型低密度聚乙烯树脂，将会使纳米氧化硅改性的PE、PE-EVA、EVA复合棚膜的力学性能，光学性能更加突出。
纳米氧化硅改性PE及EVA复合棚膜的光学性能表5为纳米氧化硅改性PE(或EVA)复合棚膜(厚度0.08mm)的光学性能与保温性能
在我国北方现有园艺设施条件下，越冬目光温室和早春大棚因棚膜要求增加直射光透过比率(降低雾度)以提高棚室光温效应。测试结果表明，添加纳米氧化硅使棚膜雾度呈增加趋向。但PE薄膜中的纳米氧化硅含量为0.8％时，其雾度增加幅度不大，约增加6个百分点。
从上表5可以看出采用优化的纳米氧化硅复配体系，能使厚度0.08mm纳米氧化硅改性EVA棚膜(编号1352)的透光率实测值90.8％大于90％，雾度实测值14.9％小于20％。研究结果表明，采用纳米氧化硅复配体系改性PE为外层，纳米氧化硅复配体系改性EVA为中内层，各层添加适量多种功能助剂的复合结构，能制得北方节能型越冬日光温室用高透光高透明(高光效)纳米氧化硅改性EVA多功能复合棚膜。
从表5可见，纳米氧化硅有吸收(屏蔽)紫外线(290-390mm)的作用。此特点将有延长棚膜使用寿命的作用。
棚膜散热方式主要是长波辐射。远红外线透过率较低的棚膜保温性较好。从表5可见，与等厚(0.08mm)PE棚膜相比，纳米氧化硅改性PE复合棚膜的远红外线(7-11μm)透过率明显降低。与添加等量微米级硅藻土(1250目)的等厚(0.08mm)棚膜相比，纳米氧化硅PE复合棚膜有较低的远红外线透过率，主要表现在8-10μm的远红外线透过率约低6个百分点。
EVA棚膜的远红外线(7-11μm)透过率较低，保温性较好。采用优化的纳米氧化硅复配体系。能制得远红外线(7-11μm)透过率降至30％以下的纳米氧化硅改性EVA复合棚膜，从而提高其保温性能。采用优化的纳米氧化硅复配体系制得纳米氧化硅改性EVA多功能复合棚膜的力学、光学、保温等性能。明显优于市售EVA多功能三层复合棚膜。
本发明纳米氧化硅改性PE-EVA棚膜(厚度0.08mm)中，流滴减雾剂含量高达2.24％，在贮存过程中，不见此膜表面有流滴剂明显析出现象。但添加1％左右微米级无机保温缓释剂和1.8％流滴剂的EVA多功能三层复合棚膜，在贮存过程中流滴剂明显析出。
本发明的棚膜经鞍山市园艺科学研究所2002年9月至2003年5月盖棚使用，结果表明经纳米氧化硅改性PE-EVA多功能复合棚膜的流滴持效期及减雾期已稳定地达到了7个月。
通过以上可知本发明棚膜由于采有了茂金属和纳米氧化硅，该棚膜各项性能明显优于企业标准Q/HLN·J02·01-1999指标，其综合力学性能优异，特别是拉伸、穿刺、冲击强度明显提高，使棚膜薄型化成为可能；直射光透过率明显提高，透光率、雾度方面的改进，使其有良好的光温效应，此膜抗外力性能好，折叠线处受力不开裂，厚度0.07mm棚膜在辽宁鞍山地区使用寿命可达18个月，覆盖棚室，最高气温和最低气温均高于等厚PE棚膜，可完全满足农业应用方面的需要。
权利要求
1.一种纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜，其特征在于该棚膜为共挤出吹塑棚膜机组制得的三层或两层复合结构；纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的外、中、内层配方相同，配方以重量计如下低密度聚乙烯树脂 30-40％茂金属线型低密度聚乙烯树脂 15-40％线型低密度聚乙烯树脂 20-40％纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料 8-10％光稳定剂622 3.5‰-5‰纳米氧化硅 0.4-0.6％抗氧剂 0.8-1.25‰液体石蜡 0.2-0.4％；或者纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方以重量计如下外层配方为低密度聚乙烯树脂 20-30％茂金属线型低密度聚乙烯树脂 10-20％线型低密度聚乙烯树脂 40-60％纳米氧化硅改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料 8-10％；中层与内层配方相同为低密度聚乙烯树脂 20-30％乙烯-醋酸乙烯树脂15-30％线型低密度聚乙烯树脂 38-45％纳米改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料 10-12％；或者纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方以重量计如下外层配方茂金属线型低密度聚乙烯树脂或含有8个碳的线型低密度聚乙烯树脂中的一种 50-70％低密度聚乙烯树脂 20-40％纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾复合棚膜母料 8-11％；中层与内层配方相同为乙烯-醋酸乙烯树脂83-88％纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾棚膜母料 12-17％。
2.根据权利要求1所述的纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜，其特征在于纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的外、中、内层配方中的纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料的配方以重量计为低密度聚乙烯树脂25％线型低密度聚乙烯树脂颗粒25％线型低密度聚乙烯树脂粉料35.74％纳米氧化硅 5.5％光稳定剂3.8％抗氧剂 0.96％液体石蜡2％；纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方中的纳米改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料的配方以重量计为低密度聚乙烯树脂25％低密度聚乙烯树脂颗粒25％线型低密度聚乙烯树脂粉状树脂23.7-28.8％光稳定剂622或783中的一种2.5％-3.5％抗氧化剂B2150.625％-0.875％流滴剂 11.5％-13.4％纳米氧化硅SP1型 1.2％-1.45％硅藻土 4.0％-5.1％液体石蜡1.4％-1.9％；纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方中的纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾棚膜母料配方以重量计为乙烯-醋酸乙烯树脂 50％线型低密度聚乙烯粉状树脂23-28.7％光稳定剂622或783中的一种2.5-3.5％抗氧化剂B2150.625-0.87％流滴剂 11.5-13.4％纳米氧化硅SP1型 1.2-1.45％硅藻土 4-5.1％有机硅减雾剂0.5-0.6％。
3.一种纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜的生产工艺，其特征在于纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的生产工艺按如下步骤进行a、取各母料原料按权利要求2纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料的配方所述的比例取各材料；b、制造母料采用高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂，按生产配方加入低密度聚乙烯树脂及线型低密度聚乙烯粒料树脂与纳米氧化硅高速搅拌三分钟，再加入液体石蜡，搅拌三分钟，然后加入线型低密度聚乙烯树脂粉料和其它助剂继续搅拌三分钟后，用双螺杆挤出造粒机制成纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料；c、取各层原料按权利要求1纳米氧化硅用于聚乙烯棚膜的外、中、内层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层的原料用共挤出吹塑棚膜机组按特定工艺制成复合棚膜。
4.根据权利要求3所述的纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜的生产工艺，其特征在于上述步骤b中母料生产时的各工艺参数如下工艺温度 1区 2区3区 4区机头110±20℃ 160±5℃ 170±5℃ 175±5℃ 175±5℃熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料速度或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速依粒度及出粒速度控制切粒机转速为200-450rpm之间冷却水槽水温30-40℃；上述步骤d中用共挤出吹塑棚膜机组制成复合棚膜时的各工艺参数如下工艺温度(℃)1区 2区 3区 4区 5区 6区外层170±3 178±3 185±3 185±3 184±3 172±5内层172±3 190±3 210±5 205±5 184±5 172±5中层172±2 190±2 210±5 205±5 184±5 172±5连接体温度180±6℃机头温度 200±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速控制主机电流上牵引速率＜20m/min，卷曲速率＜13m/min上牵引压力为0.1-0.3Mpa；吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。
5.一种纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜的生产工艺，其特征在于纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的生产工艺按如下步骤进行a、取各母料原料按权利要求2纳米氧化硅改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料配方所述的比例取各材料；b、制造母料采用塑料高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂，加入乙烯-醋酸乙烯树脂与纳米氧化硅、搅拌三分钟，加入作为硅表面活性剂的液体消雾剂搅拌三分钟，加入熔体流动速率为1.0g/10min-2.0g/10min的线型低密度聚乙烯粉状树脂和其它助剂继续搅拌三分钟，用双螺杆挤出机制成纳米氧化硅改性PE-EVA长寿流滴减雾棚膜母料；c、取各层原料按权利要求1纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层原料用共挤出吹塑棚膜机组按特定工艺制成复合棚膜。
6.根据权利要求5所述的纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜的生产工艺，其特征在于上述步骤b中母料生产时的各工艺参数如下工艺温度 1区 2区 3区 4区 机头140±5℃ 160±5℃ 175±5℃ 180±5℃ 175±5℃熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料频率或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速200-450rpm之间冷却水槽水温35-45℃；上述步骤d中用共挤出吹塑棚膜机组制成复合棚膜时的各工艺参数如下工艺温度(℃) 1区 2区 3区 4区 5区 6区外层 170±3 180±3 185±3 185±3 182±3 175±5中层、内层160±5 170±5 170±5 180±5 175±5 170±5连接体温度175±5℃机头温度 170±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速，控制主机电流上牵引速率＜20m/min；卷曲速率＜13m/min；上牵引压力为0.1-0.3Mpa；吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。
7.一种纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜的生产工艺，其特征在于纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的生产工艺按如下步骤进行a、取各母料原料按权利要求2纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾棚膜母料配方所述的比例取各材料；b、制造母料采用高速混合机处理纳米氧化硅、功能性助剂及载体树脂，按生产配方加入低密度聚乙烯树脂及线型低密度聚乙烯粒料树脂与纳米氧化硅高速搅拌三分钟，再加入液体石蜡，搅拌三分钟，然后加入线型低密度聚乙烯树脂粉料和其它助剂继续搅拌三分钟后，用双螺杆挤出造粒机制成纳米氧化硅改性乙烯-醋酸乙烯树脂长寿流滴减雾母料；c、取各层原料按权利要求1纳米氧化硅用于含有乙烯-醋酸乙烯树脂棚膜的各层配方所述的比例取各层原料；d、将上述各层原料用共挤出吹塑棚膜机组按特定工艺制成复合棚膜。
8.根据权利要求7所述的纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜的生产工艺，其特征在于上述步骤b中母料生产时的各工艺参数如下工艺温度(℃) 1区2区 3区 4区 机头140±5160±5 170±5 175±5 170±5熔体压力熔体压力＜6.5Mpa；熔体压力＞6.5Mpa则更换过滤网主机电流主机电流＜58A；主机电流＞58A则适当降低喂料频率或相应提高三区，四区及机头工艺温度主机频率40±5Hz喂料频率15-30Hz切粒机转速200-450rpm之间冷却水槽水温35-45℃；上述步骤d中用共挤出吹塑棚膜机组制成复合棚膜时的各工艺参数如下工艺温度(℃) 1区 2区 3区 4区 5区 6区外层 170±3 180±3 185±3 185±3 182±3 175±5中层、内层160±5 170±5 170±5 180±5 175±5 170±5连接体温度175±5℃机头温度 170±5℃依制品规格及设备情况设定挤出机螺杆转速，控制主机电流上牵引速率＜20m/min；卷曲速率＜13m/min上牵引压力0.1-0.3Mpa吹胀比为1.8-2.8；牵伸比为5-15。
全文摘要
本发明涉及一种纳米氧化硅改性聚烯烃复合棚膜及其生产工艺，该棚膜为共挤出吹塑棚膜机制得的三层或两层复合结构；将纳米氧化硅用于聚乙烯或者纳米氧化硅用于含有聚乙烯树脂和乙烯—醋酸乙烯树脂或者纳米氧化硅用于含有乙烯—醋酸乙烯树脂来制备棚膜；棚膜生产工艺为a.取各母料原料按母料配方取材料；b.制造母料处理后，用双螺杆挤出造粒机制成纳米氧化硅改性茂金属耐老化复合棚膜母料；c.取各层原料按棚膜的各层配方取原料；d.将上述各层的原料用共挤出吹塑棚膜机组按特定工艺制成复合棚膜。本发明棚膜显著提高了力学性能，增强棚膜抵御自然灾害的能力，提高了流滴剂的容留空间，提高耐老化性能完全满足北方越冬日光温室的要求。
文档编号C08J5/18GK1718625SQ20051004699
公开日2006年1月11日 申请日期2005年8月4日 优先权日2005年8月4日
发明者胡守文, 李彦坡, 陈玉卓, 杜威 申请人:沈阳华龙农地膜制造有限公司