一种低温可控收缩防护地膜及其制备方法与流程

本发明公开了一种低温可控收缩防护地膜及其制备方法，属于农用地膜领域。

背景技术：

1、低温防护地膜是早春播种、越冬作物保产增产的核心农资，其核心功能是通过贴地覆盖实现保温、保墒、防霜、防风蚀。随着农业的规模化发展，对地膜的低温性能提出了双重要求，在作物低温防护期（主要针对越冬作物或早春作物苗期），地膜必须保持尺寸稳定，不收缩翘边、不脆裂，才能紧密贴合土壤形成连续保温层，防止冷空气侵入导致作物冻害；在作物采收或残膜处理期，地膜需要能够可控、均匀收缩，便于人工或机械完整揭膜，从源头减少残膜污染。

2、传统聚乙烯地膜分子链易发生松弛收缩，导致膜面翘边、脱边，无法紧密贴地，容易被风卷起，收缩不可控；后期揭膜时易撕裂，残膜残留率高达30%~50%，严重污染土壤。公开号为cn111808355a的现有技术公开了一种可防止因受热收缩破洞穿孔的黑色地膜及其制备方法，该地膜解决了在高温环境下由于受热应力影响，膜面温度升高到60℃以上后容易发生褪色、收缩、破洞穿孔的问题；公开号为cn120535933a的现有技术公开了一种低温抗脆裂地膜及其制备方法和应用，该方法通过pla-peg-nh2和聚烯烃接枝马来酸酐作为增容剂，提高了pe与极性的pbat和pla共混料的相容性，提供的地膜低温下具有良好的韧性，达到了提高地膜低温抗脆裂的效果。

3、综合来看，现有技术尚未解决地膜在低温条件下保温防护性能不足、力学防护能力弱的缺陷，难以满足现代农业对地膜多功能一体化的需求。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种低温可控收缩防护地膜及其制备方法，并达到以下发明目的：制备的地膜强度高，保温效果好，且收缩率可控。

2、为实现上述目的，采用的技术方案如下：

3、一种低温可控收缩防护地膜，具有七层结构，包括外层一、控缩层一、保护层一、保温芯层、保护层二、控缩层二、外层二。

4、外层一与外层二的成分一致，原料以重量份计包括：茂金属线性低密度聚乙烯（mlldpe）50~70份、低密度聚乙烯（ldpe）30~38份、抗氧剂1010 0.6~1.2份、抗氧剂168 0.3~0.7份、光稳定剂944 0.5~0.8份、硬脂酸钙0.5~0.7份、芥酸酰胺0.4~0.8份。

5、控缩层一与控缩层二成分一致，原料以重量份计包括：茂金属线性低密度聚乙烯（mlldpe）40~60份、线性低密度聚乙烯（lldpe）50~60份、超低密度聚乙烯（uldpe）10~20份、收缩调控母粒19~28份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯（pe-g-gma）4~8份、抗氧剂10100.2~0.4份、抗氧剂168 0.3~0.6份、硬脂酸钙0.3~0.5份。

6、保护层一与保护层二成分一致，原料为乙烯-乙烯醇共聚物（evoh）。

7、保温芯层的原料以重量份计包括：lldpe 77~88份、ldpe 15~22份、pe-g-gma 4~7份、保温防护母粒20~30份、硬脂酸钙0.5~0.8份、芥酸酰胺0.3~0.6份。

8、所述收缩调控母粒的制备原料以重量份计包括：低密度聚乙烯（ldpe）70~80份、低熔点石蜡22~28份、聚乙烯蜡4~7份、双(对甲基亚苯基)山梨糖醇1~1.5份、抗氧剂1010 0.4~0.8份。

9、所述保温防护母粒的制备原料以重量份计包括：改性二氧化硅38~45份、正十四烷16~20份、线性低密度聚乙烯（lldpe）42~48份、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯（pe-g-gma）2~4份、抗氧剂1010 0.5~1份。

10、所述改性二氧化硅由二氧化硅气凝胶、十八烷基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡制备而成。

11、所述二氧化硅气凝胶为粉末状，粒径1~5um。

12、所述茂金属线性低密度聚乙烯，密度为0.915~0.918g/cm3。

13、所述低密度聚乙烯，密度为0.918~0.922g/cm3。

14、所述超低密度聚乙烯，密度为0.88~0.91g/cm3。

15、所述线性低密度聚乙烯，密度为0.918~0.920g/cm3。

16、所述乙烯-乙烯醇共聚物，乙烯含量为35~38mol%。

17、所述甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯，gma接枝率1~1.2%。

18、所述低熔点石蜡的熔程为28~35℃。

19、所述聚乙烯蜡的数均分子量为2000~4000。

20、一种低温可控收缩防护地膜的制备方法，包括以下步骤：

21、步骤1、制备收缩调控母粒

22、将ldpe、低熔点石蜡、聚乙烯蜡、双(对甲基亚苯基)山梨糖醇和抗氧剂1010在高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机熔融共混、挤出造粒，得到收缩调控母粒。

23、所述ldpe、低熔点石蜡、聚乙烯蜡、双(对甲基亚苯基)山梨糖醇、抗氧剂1010的重量份配比为：ldpe 70~80份、低熔点石蜡22~28份、聚乙烯蜡4~7份、双(对甲基亚苯基)山梨糖醇1~1.5份、抗氧剂1010 0.4~0.8份。

24、所述熔融共混：熔融温度控制130~145℃，螺杆转速80~110r/min。

25、步骤2、制备改性二氧化硅

26、将二氧化硅气凝胶加入高速混合机中搅拌预热，脱去吸附水，活化硅羟基。将十八烷基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡混合后加热至60~70℃，形成混合液，将混合液喷洒至二氧化硅气凝胶表面，升温搅拌，得到改性二氧化硅。

27、所述二氧化硅气凝胶、十八烷基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡的质量比为1：（0.05~0.08）：（0.003~0.005）。

28、所述搅拌预热：搅拌速率300~500r/min，温度100~110℃，搅拌时间10~30min。

29、所述升温搅拌：搅拌速率1200~1500r/min，温度110~120℃，搅拌时间1.5~2h。

30、步骤3、制备保温防护母粒

31、将正十四烷加热至50~60℃，使其熔化为澄清、低粘度的液体。将改性二氧化硅加入低速搅拌罐，滴加正十四烷液体。加料完毕后，在50~60℃的温度下继续缓慢搅拌吸附0.5~1h，使正十四烷在毛细效应驱动下充分扩散并进入介孔空腔深处，得到吸附粉。将lldpe、吸附粉、pe-g-gma、抗氧剂1010混合均匀，投入同向双螺杆挤出机喂料口进行熔融混炼，形成熔体，熔体经机头多孔板挤出成条，冷却切粒，得到保温防护母粒。

32、所述熔融混炼：控制双螺杆挤出机温度135~145℃，并关闭真空排气。

33、所述搅拌吸附：搅拌速率为50~100r/min。

34、所述改性二氧化硅、正十四烷、lldpe、pe-g-gma、抗氧剂1010的重量份配比为：改性二氧化硅38~45份、正十四烷16~20份、lldpe 42~48份、pe-g-gma 2~4份、抗氧剂1010 0.5~1份。

35、步骤4、共挤吹膜

36、将外层一、控缩层一、保护层一、保温芯层、保护层二、控缩层二、外层二原料分别按照配比混合均匀，投入对应的单螺杆挤出机进行熔融共挤，熔体从模头挤出后，经过吹膜、冷却定型，收卷分切，得到七层共挤的防护地膜。

37、所述吹膜，冷却风环温度为20~30℃，吹胀比控制为（2~3）：1，牵伸比（3~4）：1。

38、所述熔融共挤过程中，各层的加工温度：保温芯层的熔融加工温度为130~145℃；保护层一与保护层二的熔融加工温度为170~185℃；控缩层一与控缩层二的熔融加工温度为140~150℃；外层一与外层二的熔融加工温度为135~150℃。

39、所述熔融共挤过程中，单螺杆挤出机螺杆转速设定为90~120r/min；排气压力为-0.05~-0.07mpa。

40、本发明的有益效果如下：

41、本发明的防护地膜横向拉伸负荷为11.31~11.84n，纵向拉伸负荷为10.17~12.44n，elmendorf法撕裂强度为10.78~12.19n，具有较强的机械防护性能。本发明的防护地膜的膜下温差能达到4.1~4.8℃，能有效提升地温，避免农作物受冻害，具有优秀的低温防护能力。本发明的防护地膜在35℃条件下收缩率为10.8~14.1%，可以达到收缩紧致不翘边，贴合地表的效果。