本发明涉及聚氯乙烯棚膜防尘技术领域，尤其涉及一种聚氯乙烯棚膜用水性防尘涂料、制备方法及其应用。
背景技术：
聚氯乙烯防雾无滴棚膜具有透明好、保温性强的突出优点，主要用于北方越冬温室的覆盖。在北方许多地区温室大棚种植已经成为农民增收致富的主要手段，每个农民家庭都有二到三个温室大棚的种植管理，农民对棚膜产品的功能性要求不仅是强度高、无滴、防雾、防老化性能好等特点，更希望出现具有防尘功能的聚氯乙烯棚膜，减少擦棚次数，降低擦棚难度与劳动强度，便于日常操作管理。
由于聚氯乙烯棚膜中含有大量的增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯等液体助剂，在扣棚使用过程中这些液体助剂很容易迁移到棚膜表面，进而沾染灰尘，聚氯乙烯棚膜外表面污染严重，大大降低了聚氯乙烯棚膜的透光率，影响棚内作物光合作用，降低了蔬菜的产量和用户的经济效益，同时聚氯乙烯棚膜外表面沾染的灰尘也加速了聚氯乙烯棚膜的老化，且仅依赖于降雨、风等自然作用对薄膜表面的积灰很难清除，导致棚膜透光率大大下降，使得棚内光照不足，易导致作物产生病害、减产。
为了解决灰尘带来的问题，现有技术中采用洗涤方法、拖布拖等人工方法来除尘，但是存在费工费力，而且需要经常性操作的问题。聚氯乙烯涂层防尘膜的涂料为非反应型、溶剂型涂料，如CN101033316A公开的聚氯乙烯涂层涂料采用的可塑剂、稀释剂为己二酸二辛脂、丙酮、甲乙酮和醋酸乙酯等，毒性大，且在生产和使用过程中易挥发，对环境及人体有很大的伤害性。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚氯乙烯棚膜用水性防尘涂料，在保证聚氯乙烯棚膜具有保温功能的前提下，克服聚氯乙烯棚膜表面容易吸附灰尘的缺点，同时绿色环保，降低生产成本，延长聚氯乙烯涂层防尘膜的使用寿命。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种水性防尘涂料，包括以下重量百分含量的组分：
纳米无机溶胶1～20％、丙烯酸类乳液0.1～15％、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液0.3～8％、流平剂0.3～2％、乳化剂1～10％、紫外线吸收剂0.1～2％、抗氧剂0.1～2％、水65～90％。
优选地，所述纳米无机溶胶包括SiO2、ZnO、TiO、Al2O3溶胶中的一种或几种的混合物。
优选地，所述纳米无机溶胶中无机物的质量含量为10～20％。
优选地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的固含量为30～60％。
优选地，所述乳化剂包括吐温系列、脂肪醇聚氧乙烯醚系列、烷基酚聚氧乙烯醚系列、斯潘系列和长链烷基三甲基氯化胺系列中一种或几种的混合物。
优选地，所述流平剂包括聚醚改性聚有机硅氧烷、聚醚改性氟碳化合物和聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。
优选地，所述丙烯酸类乳液包括纯丙烯酸乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液中的一种或几种的混合物。
本发明还提供了上述水性防尘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将纳米无机溶胶、丙烯酸乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平剂、乳化剂、紫外线吸收剂、抗氧剂和水混合，得到水性防尘涂料。
优选地，所述混合的时间为1～3h，所述混合的温度为40～60℃。
本发明还提供了上述水性防尘涂料或上述制备方法制得的水性防尘涂料在聚氯乙烯棚膜中的应用。
优选地，所述水性防尘涂料在聚氯乙烯棚膜中的涂覆量为5～20g/m2。
优选地，所述水性防尘涂料在聚氯乙烯棚膜中进行干燥处理，所述干燥处理包括三段干燥。
本发明提供的一种水性防尘涂料，原料包括纳米无机溶胶、丙烯酸类乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平剂、乳化剂、紫外线吸收剂、抗氧剂和水。本发明提供的防尘涂料具有透明度好、不易沾染灰尘、沾染的灰尘容易清除的特点，且水性防尘涂料中不含有机溶剂，具有纯水性，无毒，环保的优点，在生产和干燥过程中，无有机溶剂挥发，只有水分的蒸发，对环境无不良影响，克服了以往溶剂型防尘涂料在生产和干燥过程中大量的有机溶剂挥发、影响操作工人的身体健康、污染环境的问题。实验结果表明，日光温室在扣膜45天后，普通膜的透光率只有45％，而本发明提供的水性防尘涂料应用于聚氯乙烯棚膜后透光率达到了66％，普通膜透光率高约21％，且保温性能优越，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜日光温室室内气温比普通膜高出7.3～8.0℃，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄平均缩短5～7天，叶片数多1～1.3片，作物生育良好，增产增收效果明显。
具体实施方式
本发明提供了一种水性防尘涂料，包括以下重量百分含量的组分：
纳米无机溶胶1～20％、丙烯酸类乳液0.1～15％、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液0.3～8％、流平剂0.3～2％、乳化剂1～10％、紫外线吸收剂0.1～2％、抗氧剂0.1～2％、水65～90％。
本发明的水性防尘涂料包括1～20wt％的纳米无机溶胶，优选为5～15wt％，更优选为10～12wt％；在本发明中，所述纳米无机溶胶中无机物的质量含量优选为10～20wt％，更优选为15～18wt％。
在本发明中，所述纳米无机溶胶优选为SiO2溶胶、ZnO溶胶、TiO溶胶和Al2O3溶胶中的一种或几种的混合物，更优选为SiO2、ZnO、TiO和Al2O3溶胶中的一种或两种的混合物；当所述纳米无机溶胶优选为上述组分中的两种时，优选为SiO2溶胶和Al2O3溶胶的混合物、Al2O3溶胶和ZnO溶胶的混合物。本发明对所述混合物中各纳米无机溶胶的质量比没有限制，本领域技术人员可根据实际需要选择任意质量比的纳米无机溶胶的混合物。
本发明的水性防尘涂料包括0.3～8wt％的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，优选为1～6wt％，更优选为3～5wt％；在本发明中，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的固含量优选为30～60wt％，更优选为40～55wt％，最优选为45～50wt％。在本发明实施例中优选为北京东方化工公司的BJ-705乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液。
本发明的水性防尘涂料包括0.1～2％重量百分含量的紫外线吸收剂，优选为0.5～1.5％，更优选为1～1.2％。
在本发明中，所述水性紫外线吸收剂优选包括UV-2、UV571和上海沪正纳米科技有限公司的ZW-55紫外线吸收剂中的一种或几种的混合物，本发明对所述紫外线吸收剂的质量比没有限制，本领域技术人员可根据实际需要选择任意质量比的紫外线吸收剂的混合物。
本发明的水性防尘涂料包括1～10wt％的乳化剂，优选为4～8wt％，更优选为5～7wt％。
在本发明中，所述乳化剂优选包括吐温系列、脂肪醇聚氧乙烯醚系列、烷基酚聚氧乙烯醚系列、斯潘系列和长链烷基三甲基氯化胺系列中一种或几种的混合物；当优选为两种时，优选为吐温系列和烷基酚聚氧乙烯醚系列的混合物、吐温系列和长链烷基三甲基氯化胺系列的混合物，更优选为吐温80和OP-10的混合物、吐温60与十二烷基三甲基氯化胺的混合物。本发明对所述乳化剂中各吐温系列、脂肪醇聚氧乙烯醚系列、烷基酚聚氧乙烯醚系列、斯潘系列和长链烷基三甲基氯化胺系列的质量比没有限制，本领域技术人员可根据实际需要选择任意质量比的乳化剂的混合物。
本发明的水性防尘涂料包括0.3～2wt％的流平剂，优选为0.5～1.5wt％，更优选为1～1.2wt％。
在本发明中，所述流平剂优选包括聚醚改性聚有机硅氧烷、聚醚改性氟碳化合物和聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物；当优选为两种混合物时，优选为聚醚改性聚有机硅氧烷、聚醚改性氟碳化合物和聚氧乙烯醚中两种的混合物，更优选为聚醚改性聚有机硅氧烷和聚氧乙烯醚的混合物。本发明对所述流平剂中各聚醚改性聚有机硅氧烷、聚醚改性氟碳化合物和聚氧乙烯醚的质量比没有限制，本领域技术人员可根据实际需要选择任意质量比的流平剂的混合物。在本发明实施例中优选为杭州包尔得产有机硅有限公司BD3071或天津赛菲化学科技发展有限公司涂易乐SIF-720流平剂。
本发明的水性防尘涂料包括0.1～15wt％的丙烯酸类乳液，优选为3～10wt％，更优选为5～8wt％。在本发明中，所述丙烯酸类乳液的固含量优选为35～60％，更优选为40～55％，最优选为45～50％。
在本发明中，所述丙烯酸类乳液优选包括纯丙烯酸乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液中一种或几种的混合物，优选为纯丙烯酸乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液中两种的混合物，更优选为纯丙烯酸乳液和硅丙乳液的混合物、纯丙烯酸乳液和苯丙乳液的混合物。本发明对所述丙烯酸类乳液中各纯丙烯酸乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液的质量比没有限制，本领域技术人员可根据实际需要选择任意质量比的丙烯酸类乳液的混合物。
本发明提供的水性防尘涂料包括0.1～2wt％的抗氧剂，优选为0.5～1.5wt％，更优选为1～1.2wt％。在本发明实施例中所述抗氧剂优选为德国洋樱集团生产的BHT抗氧剂。
本发明的水性防尘涂料包括65～90wt％的水，优选为70～85wt％，更优选为75～80wt％。在本发明中，所述水的电导率优选为0.1～15μS/cm，更优选为0.5～10μS/cm，最优选为1～3μS/cm。
在本发明中，对纳米无机溶胶、丙烯酸类乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平剂、乳化剂、紫外线吸收剂、抗氧剂和水的来源没有任何特殊的限定，采用本领技术人员熟知的市售商品即可。
本发明对所述水性防尘涂料的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的组合物制备的技术方案即可。在本发明中，所述水性防尘涂料的制备方法优选包括以下步骤：
将纳米无机溶胶、丙烯酸乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平剂、乳化剂、紫外线吸收剂、抗氧剂和水混合，得到水性防尘涂料。
在本发明中，所述混合的时间优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h，最优选为2～2.2h；所述混合的温度优选为40～60℃，更优选为45～55℃，最优选为50～52℃。
本发明对所述混合的方式以及设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本发明实施例中优选采用搅拌的方式进行混合，所述搅拌转速优选为200～600rpm，更优选为400～550rpm，最优选为500～520rpm。
本发明还提供了上述水性防尘涂料或上述制备方法制得的水性防尘涂料在聚氯乙烯棚膜中的应用。本发明对所述应用的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的涂料的涂覆技术方案即可，在所述聚氯乙烯棚膜表面形成防尘涂层，所述水性防尘涂料的涂覆量优选为5～20g/m2，更优选为8～15g/m2，最优选为8～10g/m2。在本发明中，所述应用优选包括以下步骤：
将待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿过导辊、展平辊、涂布辊，所述导辊和展平辊的作用是为了支撑聚氯乙烯棚膜，所述涂布辊上设置有水性防尘涂料，转动所述涂布辊将所述水性防尘涂料精密转印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面；含有水性防尘涂料的聚氯乙烯棚膜经干燥处理去除水性防尘涂料中的水，所述干燥处理包括三段干燥，所述第一段干燥的温度优选为80～95℃，更优选为85～90℃，最优选为86～88℃，所述第一段干燥的时间优选为0.5～3h，更优选为1～2.5h，最优选为1.5～2h；所述第二段干燥的温度优选为75～85℃，更优选为78～83℃，最优选为80～82℃，所述第二段干燥的时间优选为1～4h，更优选为1.5～3h，最优选为2～2.5h；所述第三段干燥的温度优选为70～80℃，更优选为75～78℃，所述第二段干燥的时间优选为1～4h，更优选为1.5～3h，最优选为2～2.5h，所述干燥处理的温度不能过高，过高会使涂布层形成收缩龟裂纹，影响防尘效果；也不能过低，过低则会使水性防尘涂料未干燥而遭到破坏，使用时破坏处产生聚滴现象，在本发明实施例中优选在干燥箱中进行，干燥后的聚氯乙烯棚膜进入冷却辊进行冷却，冷却辊采用内部通冷却水的方式进行，保证薄膜迅速冷却而不产生形变，之后进入张力调节辊进行表面平整工序，最后进性收卷工序，即得到具有水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜。
本发明提供的一种水性防尘涂料，以纳米无机溶胶、丙烯酸类乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平剂、乳化剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、水为原料制得了水性防尘涂料，具有透明度好、不易沾染灰尘、沾染的灰尘容易清除的特点，且水性防尘涂料中不含有机溶剂，具有纯水性，无毒，环保的优点，在生产和干燥过程中，无有机溶剂挥发，只有水分的蒸发，对环境无不良影响，克服了以往溶剂型防尘涂料在生产和干燥过程中大量的有机溶剂挥发、影响操作工人的身体健康、污染环境的问题。日光温室在扣膜后45天后，普通膜的透光率只有45％，而本发明提供的水性防尘涂料应用于聚氯乙烯棚膜后透光率达到了66％，普通膜透光率高约21％，且保温性能优越，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜日光温室室内气温比普通膜高出7.3～8.0℃，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄平均缩短5～7天，叶片数多1～1.3片，作物生育良好，增产增收效果明显。
下面结合实施例对本发明提供的水性防尘涂料、制备方法及其应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将10g SiO2溶胶和10g ZnO溶胶、3g纯丙烯酸乳液、1g硅丙乳液、2g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1g BD3071、1g吐温80、1.5gOP-10、0.5g ZW-55、1gBHT抗氧剂、70g水在40℃下以200rpm的速度搅拌1h，得到水性防尘涂料。
将得到的水性防尘涂料应用于制备聚氯乙烯棚膜，将待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿过导辊、展平辊、涂布辊，涂布辊转动将水性防尘涂料精密转印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防尘涂料的聚氯乙烯棚膜通过传送履带进入干燥箱内，去除水性防尘涂料中的水，干燥箱为三段温度控制，三段干燥温度控制分别为80℃、75℃、70℃，三段干燥时间控制分别为0.5h、1h、1h，干燥后的聚氯乙烯棚膜进入冷却辊进行冷却，再进入张力调节辊进行表面平整工序，最后进性收卷工序，即得到具有水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜，水性防尘涂料的涂覆量为5g/m2。
将制得的水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜应用于日光温室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率为57％，日光温室室内气温为27.5℃，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄为105天，叶片数为9.8片，作物生育良好。
实施例2
将1gTiO溶胶、3g醋丙乳液、2g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1.5g涂易乐SIF-720流平剂、2g吐温60、0.5g十二烷基三甲基氯化胺、0.3gUV571、1g BHT抗氧剂、88.7g水在45℃下以400rpm的速度搅拌2h，得到水性防尘涂料。
将得到的水性防尘涂料应用于制备聚氯乙烯棚膜，将待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿过导辊、展平辊、涂布辊，涂布辊转动将水性防尘涂料精密转印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防尘涂料的聚氯乙烯棚膜通过传送履带进入干燥箱内，去除水性防尘涂料中的水，干燥箱为三段温度控制，三段干燥温度控制分别为95℃、85℃、80℃，三段干燥时间控制分别为3h、4h、4h，干燥后的聚氯乙烯棚膜进入冷却辊进行冷却，再进入张力调节辊进行表面平整工序，最后进性收卷工序，即得到具有水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜，水性防尘涂料的涂覆量为20g/m2。
将制得的水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜应用于日光温室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率为50％，日光温室室内气温为27.1℃，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄为108天，叶片数为9.7片，作物生育良好。
实施例3
将10gZnO溶胶、5g纯丙烯酸乳液、1g硅丙乳液、3g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1g BD3071、3g十二烷基三甲基氯化胺、1g紫外线吸收剂ZW-55、0.2g UV571、1gBHT抗氧剂、75.8g水在55℃下以500rpm的速度搅拌1.5h，得到水性防尘涂料。
将得到的水性防尘涂料应用于制备聚氯乙烯棚膜，将待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿过导辊、展平辊、涂布辊，涂布辊转动将水性防尘涂料精密转印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防尘涂料的聚氯乙烯棚膜通过传送履带进入干燥箱内，去除水性防尘涂料中的水，干燥箱为三段温度控制，三段干燥温度控制分别为90℃、80℃、75℃，三段干燥时间控制分别为2h、2h、3h，干燥后的聚氯乙烯棚膜进入冷却辊进行冷却，再进入张力调节辊进行表面平整工序，最后进性收卷工序，即得到具有水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜，水性防尘涂料的涂覆量为15g/m2。
将制得的水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜应用于日光温室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率为59％，日光温室室内气温为27.6℃，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄为105天，叶片数为10片，作物生育良好。
实施例4
将15gSiO2溶胶、4g纯丙烯酸乳液、2g苯丙乳液、3g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1gSIF-720、3g吐温80、3gOP-10、0.3g紫外线吸收剂UV-2、0.8gUV571、1.1gBD3071、0.4gBHT抗氧剂、66.4g水在40℃下以200rpm的速度搅拌1h，得到水性防尘涂料。
将得到的水性防尘涂料应用于制备聚氯乙烯棚膜，将待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿过导辊、展平辊、涂布辊，涂布辊转动将水性防尘涂料精密转印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防尘涂料的聚氯乙烯棚膜通过传送履带进入干燥箱内，去除水性防尘涂料中的水，干燥箱为三段温度控制，三段干燥温度控制分别为80℃、75℃、70℃，三段干燥时间控制分别为0.5h、1h、1h，干燥后的聚氯乙烯棚膜进入冷却辊进行冷却，再进入张力调节辊进行表面平整工序，最后进性收卷工序，即得到具有水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜，水性防尘涂料的涂覆量为10g/m2。
将制得的水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜应用于日光温室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率为63％，日光温室室内气温为27.5℃，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄为106天，叶片数为9.5片，作物生育良好。
实施例5
将5gAl2O3溶胶和5gZnO溶胶、6g纯丙烯酸乳液、4g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1gBD3071、6g吐温60、1gUV571、1gBHT抗氧剂、71g水在60℃下以600rpm的速度搅拌3h，得到水性防尘涂料。
将得到的水性防尘涂料应用于制备聚氯乙烯棚膜，将待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿过导辊、展平辊、涂布辊，涂布辊转动将水性防尘涂料精密转印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防尘涂料的聚氯乙烯棚膜通过传送履带进入干燥箱内，去除水性防尘涂料中的水，干燥箱为三段温度控制，三段干燥温度控制分别为88℃、83℃、78℃，三段干燥时间控制分别为0.5h、1h、1h，干燥后的聚氯乙烯棚膜进入冷却辊进行冷却，再进入张力调节辊进行表面平整工序，最后进性收卷工序，即得到具有水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜，水性防尘涂料的涂覆量为8g/m2。
将制得的水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜应用于日光温室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率为66％，日光温室室内气温为28.0℃，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄为107天，叶片数为10片，作物生育良好。
对比例
将未带有水性防尘涂层的聚氯乙烯棚膜应用于日光温室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率为45％，日光温室室内气温为20.2℃，聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄为115天，叶片数为8片，作物生育一般。
本发明提供的一种水性防尘涂料具有透明度好、不易沾染灰尘、沾染的灰尘容易清除的特点，且水性防尘涂料中不含有机溶剂，具有纯水性，无毒，环保的优点，在生产和干燥过程中，无有机溶剂挥发，只有水分的蒸发，对环境无不良影响，克服了以往溶剂型防尘涂料在生产和干燥过程中大量的有机溶剂挥发、影响操作工人的身体健康、污染环境的问题。日光温室在扣膜后45天后，普通膜的透光率只有45％，而本发明提供的水性防尘涂料应用于聚氯乙烯棚膜后透光率达到了66％，普通膜透光率高约21％，且保温性能优越，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜日光温室室内气温比普通膜高出7.3～8.0℃，水性防尘涂料聚氯乙烯棚膜温室内茄果类蔬菜育苗苗龄平均缩短5～7天，叶片数多1～1.3片，作物生育良好，增产增收效果明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。