一种温室大棚膜及其制备方法和应用与流程

本发明属于塑料制品生产，具体涉及一种温室大棚膜及其制备方法和应用，该大棚膜应用于温室大棚领域，是一种新型农业温室大棚膜。

背景技术：

1、目前，在农业生产中用到的大棚膜主要包括聚氯乙烯(pvc)膜、聚乙烯(pe)膜、乙烯-醋酸乙烯共聚(eva)膜等，pvc棚膜保温性、透光性、耐候性好，柔软，易造型，缺点在于薄膜比重大，成本高，低温下易变硬、脆化，高温下易软化、松弛；助剂析出后，膜面吸尘，影响透光，而且残膜不宜回收，有氯气产生，这种类型的大棚膜使用寿命最长12个月，处于被淘汰状态。pe棚膜质地轻，柔软，易造型，透光性好，无毒，是我国主要的农膜产品；加入抗老化剂、流滴消雾剂、保温剂等添加剂后，能适应各种棚膜要求；但是其使用寿命最长18个月，而且流滴消雾剂不能内添加，只能通过浸润方式涂在薄膜表面，容易被刮擦掉，从而失去流滴消雾功能。eva棚膜是近年来用于农业上的新的农膜材料，保温性，透光性以及耐候性都强于pvc或pe棚膜，且可连续使用2年，老化前不变形，回收方便，不易造成土壤或环境污染。

2、但是，上述这三类棚膜都是采用吹塑生产工艺生产得到的，原料颗粒塑化挤出，形成管坯吹胀成型，因此这三类膜都存在共同的缺陷，即强度低，生产的膜不耐穿刺，撕裂强度低，温度到零度以下就会脆化，遇到中国北方冬季常见的恶劣天气如大风、冰雹等，很容易破裂，冻坏温室内的农作物，给农户造成重大经济损失。西藏地区使用以上这些棚膜曾经出现一个大棚一年被大风吹破，更换了四次。另外，这种吹塑工艺很难实现长效防雾滴功能，由于工艺决定，导致助剂添加具有很大的局限性，一般情况下仅仅能使用4～6个月，所以用户每年都要更换新塑料棚膜，更换新膜的成本每亩要3000元以上，既浪费材料又会给用户造成经济损失。最后，这三类棚膜最大的问题在于不能让太阳光变为满散光，使得大棚内的农作物在高温状态下，受阳光直射，叶面容易被灼伤，导致大棚内农作物结果期短。

3、此外，现有的防雾滴母粒的载体树脂是乙烯-醋酸乙烯的共聚物(eva)，这种材料价格是聚乙烯(pe)的2～5倍，加工性能比较差，用流延工艺加工时分散不均，造成棚膜的厚薄差异过大，而较薄位置处的防雾滴功能很快就会消失。另外，eva树脂不耐高温，最高加工温度是230℃，换型时很难将其彻底清理干净，残留在螺杆和模头内的树脂就会碳化，生产过程中会不断的出糊料块造成棚膜破裂，造成很大的浪费。并且，传统的内表层涂膜工艺需要二次涂覆，既降低了生产效率，又造成原料及能源的浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种温室大棚膜及其制备方法和应用，该大棚膜配方采用的防雾滴母粒以聚乙烯(pe)作为载体树脂，有效解决了乙烯-醋酸乙烯的共聚物(eva)载体存在的问题，并且，聚乙烯(pe)的加工温度可以提高到260～300度，提高生产线速度的同时棚膜的厚薄均匀度也有很大的提高，有效降低了生产成本；其制备方法中，通过两个挤出机共挤一次完成，既提高了生产效率又降低了原料损耗及能源的浪费。采用本发明制备得到的大棚膜，应用于温室大棚中，能够把更换新膜的频率从1年提高到5年以上，减少塑料膜回收对环境的影响。

2、本发明的技术方案是：

3、一种温室大棚膜，由编织层和涂膜层组成，所述编织层的配方包括以下重量份的组分：高密度聚乙烯88.8～96.95份、低密度聚乙烯0～5份、石墨烯0.05～0.2份、抗老化浓缩母粒3～6份；

4、所述编织层中包括高密度聚乙烯88.8～96.95份，例如可以是88.8份、89.8份、90.8份、91.8份、92.8份、93.8份、94.5份、95份、95.5份、96份、96.5份或96.95份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

5、所述编织层中包括低密度聚乙烯0～5份，例如可以是0份、1份、2份、3份、4份、5份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

6、所述编织层中包括石墨烯0.05～0.2份，例如可以是0.05份、0.1份、0.15份或0.2份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

7、所述编织层中包括抗老化浓缩母粒3～6份，例如可以是3份、4份、5份或6份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

8、在编织层配方中加入抗老化浓缩母粒uv-0609(酸性，ph值小于7)代替抗老化浓缩母粒uv-0601(碱性，ph值大于7)以提高大棚膜耐农药老化的能力，保证大棚膜的使用年限达到5年以上。

9、在编织层的配方(即透明扁丝的生产配方)中加0-5份低密度聚乙烯以提高扁丝的柔韧性，加入3～6份的抗老化浓缩母粒(酸性，ph值小于7)，提高大棚膜耐农药老化的能力，保证大棚膜的使用年限达到5年以上；加入0.05～0.2份的石墨烯，可以提高扁丝的强韧性，由4.3g/d提高到5.3g/d，同时可以将热回缩率控制在2.5％以内。

10、所述涂膜层由内表层和外表层组成，所述外表层的配方包括以下重量份的组分：低密度聚乙烯33.8～46.95份，线性低密度聚乙烯50～60份、石墨烯0.05～0.2份、抗老化浓缩母粒3～6份；

11、所述外表层包括低密度聚乙烯33.8～46.95份，例如可以是33.8份、33.85份、33.9份、33.95份、34.8份、34.85份、34.9份、34.95份、35.8份、35.85份、35.9份、35.95份、36.8份、36.85份、36.9份、36.95份、41.95或46.95份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

12、所述外表层包括线性低密度聚乙烯50～60份，例如可以是50份、52份、54份、55份、56份、57份或60份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

13、所述外表层包括包括石墨烯0.05～0.2份，例如可以是0.05份、0.1份、0.15份或0.2份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

14、所述外表层抗老化浓缩母粒3～6份，例如可以是3份、4份、5份或6份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

15、所述内表层由里内表层和外内表层组成，由两台挤出机共挤一次性获得；所述里内表层的配方与外表层配方一致，所述外内表层的配方包括以下重量份的组分：低密度聚乙烯15～20份，线性低密度聚乙烯18.7～26.9份；含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒50～60份，抗老化浓缩母粒3～6份、色母65800.1～0.3份；在保证防雾滴效果的同时，提高了其抗菌性能。

16、所述外内表层包括低密度聚乙烯15～20份，例如可以是15份、16份、17份、18份、18.5份、19份、19.5份或20份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

17、所述外内表层包括线性低密度聚乙烯18.7～26.9份；例如可以是18.7份、19.7份、19.8份、19.9份、20.7份、20.8份、20.9份、21.7份、21.8份、21.9份或26.9份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

18、所述外内表层包括含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒50～60份，例如可以是50份、55份或60份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

19、所述外内表层包括抗老化浓缩母粒3～6份，例如可以是3份、4份、5份或6份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

20、所述外内表层包括色母65800.1～0.3份，例如可以是0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、或0.3份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

21、其中，所述高密度聚乙烯选用hdpe 6094或hdpe 7750z；所述低密度聚乙烯选用lc7aldpe或801yy ldpe，所述线性低密度聚乙烯选用8320/3470lldpe、488/5815lldpe中的任一种或两种；

22、在上述涂膜内层中加入一定量的含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒，能够保证温室大棚膜5年内不出现起雾滴水现象。同时，对防雾滴母粒的载体进行了改进，将eva载体变更为pe载体，这样在涂膜时，可以提高生产的工艺温度到260～300℃，优选280℃，保证了产品生产更容易实施，同时降低了生产成本。

23、所述含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒包括聚二甲基硅氧烷8～10份，抗老化剂5～7份，低密度聚乙烯45～55份，线性低密度聚乙烯30～40份。

24、所述含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒包括聚二甲基硅氧烷8～10份，例如可以是8份、9份或10份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

25、所述含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒包括抗老化剂5～7份，例如可以是5份、6份或7份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

26、所述含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒包括低密度聚乙烯45～55份，例如可以是45份、47份、49份、50份、52份或55份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用；

27、所述含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒包括线性低密度聚乙烯30～40份，例如可以是30份、31份、32份、33份、35份、36份、37.5份、38份、39份或40份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

28、进一步的，所述抗老化浓缩母粒的组分包括长效抗氧剂、短效抗氧剂以及受阻胺光稳定剂，所述抗老化浓缩母粒选用uv-g0609或uv-g0601中的任一种，优选uv-g0609。

29、抗老化浓缩母粒中的长效抗氧剂能够防止产品使用过程中外界环境对树脂的氧化，短效抗氧剂能够在制造过程中避免因高温导致的树脂氧化。

30、进一步的，所述抗老化剂选自770、622中的任一种。

31、进一步的，所述温室大棚膜由编织层以及复合于编织层两侧表面的涂膜层组成，所述编织层位于两个所述涂膜层之间，所述涂膜层以涂覆的方式复合于所述编织层的表面；所述涂膜层包括内表层和外表层，所述内表层由贴近编织层的里内表层和贴近外表层的外内表层组成。

32、上述温室大棚膜的复合结构中，将编织层作为加强层应用到温室大棚膜中，有效解决了传统温室膜不耐穿刺和撕裂强度低的问题。

33、本发明保护的大棚膜为多层复合结构，根据每层结构所发挥的作用分别研究相应的配方；制备工艺中，采用拉丝机将高密度聚乙烯和低密度聚乙烯中加入抗老化浓缩母粒和石墨烯拉伸成高强度高透明度的扁丝，再用圆织机编织成编织层，这样就得到经纬两个方向都具有高强度的织物，拉伸强度达到350n以上，是普通温室大棚膜的2.5倍以上；在编织层的两面涂上透明低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，这样就得到高强度的透明编织膜，涂膜层中加入一定量的含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒，保证实现长效防雾滴功能。

34、本发明还提供了一种温室大棚膜的制备方法，包括以下步骤：

35、(1)拉丝，按照编织层的配方称取其原料，将加入了石墨烯的hdpe、ldpe与抗老化浓缩母粒混合均匀，混合均匀的原料送入挤出机，经过螺杆加热塑化，熔融的物料挤出成型为塑料薄膜，经水冷后切割为胚丝，并通过设定5～8倍牵伸比将其拉伸为扁丝，扁丝经热定型，控制热回缩率在2.5％以内；

36、现有技术中的热回缩率一般在3.5％左右，加入石墨烯后，热回缩率控制在2.5％以内，保证了成品在使用过程中不易回缩，稳定性高；

37、(2)编织，按照设定的4×3或5×3编织密度将扁丝编织为编织层，保证布面经纬均匀、平整、张力一致；

38、(3)涂膜，按照外表层的配方称取ldpe、lldpe、石墨烯和抗老化浓缩母粒，用混料机搅拌均匀后送入挤出机喂料缸内，经过挤出机加热挤压后进入t型模头，形成透明流延膜，经过硅胶辊、背压辊和冷却辊挤压后粘贴在编织层的外表层；按照里内表层的配方称取ldpe、lldpe、石墨烯和抗老化浓缩母粒，用混料机混合均匀后送入a挤出机喂料缸，按照外内表层的配方称取ldpe、lldpe、抗老化浓缩母粒、色母以及含有聚二甲基硅氧烷防雾滴母粒，用混料机混合均匀后送入b挤出机喂料缸内，同时启动a挤出机和b挤出机，混合均匀的原料分别通过挤出机加热挤压后进入同一个t型模头，制得由两种配方组成的流延膜，再经过硅胶辊、背压辊和冷却辊挤压后粘贴在编织层的内层，一次性完成具有防雾滴功能的内表层；

39、一次挤出涂膜，突破了原来必须两次涂膜造成的繁琐工艺，提高了生产效率，降低了生产成本；

40、(4)热合，将步骤(3)制得的温室大棚膜送入热合机中粘合，设置热合温度600～700℃，生产线速度30～40米，进行热合。

41、进一步的，所述步骤(1)中加热塑化时的温度为230～280℃，该温度下物料达到熔融状态；所述水冷时的水温为30～45℃。

42、进一步的，所述步骤(3)的涂膜温度为190～300℃，该温度下物料达到熔融状态；涂膜速度为35～50米/min。

43、本发明还提供了上述温室大棚膜在温室大棚中的应用。

44、本发明的有益效果：

45、本发明所提供的温室大棚膜是一种新型农业温室大棚膜，其中的编织膜是在借鉴以色列、日本、韩国先进技术的基础上，结合国内温室大棚膜的实际需求，研发得到的温室大棚用编织膜；本发明温室大棚膜具有以下优点：

46、(1)其独特的多层结构能够使大棚内的光线变为散射光线(漫散光)，保证温室大棚内作物光照更充分，同时避免了普通温室大棚膜直射光导致的温室大棚内农作物叶面受到直射阳光的灼伤，延长了温室大棚内农作物结果期的同时提高了产量；使用本产品比普通温室大棚膜的采摘期提前1-2周，果实结束期延长近一个月；编织层起到折射光线的作用，更有利于作物成长，同时，由于漫散光的存在，大大减少了防霉菌农药的使用量。

47、(2)强度好，编织层的拉伸和撕裂强度是普通膜的2.5倍以上，可以避免被大风吹破或冰雹砸破，有效防御恶劣天气的影响，防止出现破膜的现象，在实际使用中能够承受人员在棚顶行走作业。

48、(3)在涂膜过程中使用的防雾滴母粒中含有聚二甲基硅氧烷，防雾滴效果保持长久，流滴消雾功能持续使用寿命长，质保期可达五年，从而将更换新膜的频率从1年提高到5年以上，避免了每年更换一次温室大棚膜，有效降低了用户的使用成本。

49、(4)该大棚膜外侧使用石墨烯涂膜，利用降雨或使用水枪可以有效的清除掉灰尘，保证了透光度。

50、(5)该大棚膜产品使用5年后，还能保证强度保留80％以上，这样保证了可以进行回收再利用；减少了废膜回收处理的数量，节能减排，降低了由于塑料降解对环境造成的不利影响。