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耐老化防雾滴农膜母料的生产工艺探讨
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【塑胶五金网】摘 要： 本文详细介绍了耐老化防雾滴农膜母料的生产工艺流程的同时，还将耐老化防 雾滴农膜的功能机理，包括耐老化、防雾滴、保温及光调节和减少病虫害等性 能进行了分析研究。
关键词： 耐老化 防雾滴 农膜 母料
1 前 言
我国是农业大国，塑料农地膜的产量已达70多万t，地膜、农膜覆盖面积达到 8500万亩和360多万亩，均占世界首位。对粮食、棉花、蔬菜、瓜果等农作物的增产 丰收及牲畜、家禽的饲养等方面起到了重要作用，已成为我国四大重要农业生产资料 之一。
由于普通聚乙烯农膜在使用中，棚内外温差大，棚内壁常凝聚水珠，并形成雾状， 严重影响了大棚的透光率; 水珠凝聚还会滴落到农作物上，诱发病虫害发生或烫伤植 物。普通农膜长期在日光下暴晒，分子结构发生变化，薄膜强度下降，影响使用寿命。 因而开发推广耐老化防雾滴功能性农地膜是发展 “两高一优” 农业，实现农村奔小康 的重要途径，国外已开发并大量应用耐老化防雾滴多功能农地膜。
我国是在近几年才开始推广应用功能性农膜，并得到了较快的发展。但是，多数农 膜生产厂家在吹膜时采用直接加入多种化学助剂或采用单螺杆挤出机等工艺生产的母 料，由于化学助剂的特性，采用普通工艺难以使助剂与原料混合均匀，因而分散不好， 性能不稳定，影响了农膜的产品质量，造成了一些不必要的经济损失和农民对功能性农 膜的误解，影响了功能性农膜的推广应用。
采用同向旋转平行双螺杆挤出机挤出造粒法生产的耐老化防雾滴母料(以下简称 母料)，性能稳定，使用方便，取得了良好的经济效益和社会效益，本文就此作一 探讨。
2 耐老化防雾滴农膜母料的生产工艺
2.1 载体选择
耐老化防雾滴功能性农膜母料的载体一般选择MFR为2g/10min左右的薄膜级低密 度聚乙烯(LDPE)，这样既保证了载体与助剂能较好的掺混分散均匀，在吹膜时也达 到了与吹膜基料有相近的流动性，易共混相容。
2.2 助剂选择
为了保证功能性薄膜具有持久的耐老化和防雾滴效果，并且在撕裂强度、拉伸强 度、抗穿刺性、透光率等方面能够满足农膜的使用要求，所以在选择助剂时必须考虑到 热稳定性、耐老化性、对薄膜的物理性能及吹膜工艺要求，对生产人员及薄膜在使用中 对农作物有无毒害，还要兼顾生产成本，原料供应来源等因素。下面将不同的助剂作简 要介绍：
①光稳定剂 高分子材料的老化是在热、氧、光等因素引发下进行复杂的自由基链 反应过程，抑制和推迟反应过程或中间产物的消除，都能在不同程度上起到减慢整个反 应过程的作用，延长制品的使用寿命。
为此，我们选用瑞士汽巴——嘉基公司生产的光稳定剂和国产双功能受阻胺光稳定 剂，经过反复试验，获得了较好的效果。
②辅光稳定剂 选用双功能受阻胺光稳定剂与镍螯合型光稳定剂并用，使它们产生 协同效应，不但对光氧化和热氧化有较好的稳定作用，还具有猝灭激发态和捕捉活性自 由基的功能。
选择几种复合型非离子表面活性剂 (防雾滴剂) 复配使用，这些防雾滴剂的分 子结构是由亲水基团和疏水基团组成，能在较高的气温 (30℃) 和较低的气温 (-5℃)环境中，将附在膜上的水蒸气吸附在亲水基团上，由于表面活性剂均匀地分 布在膜上，疏水基团使水珠向周围扩散，增大了水珠的曲率半径流入地下，消除了 水雾的存在。
③光调节剂 在母料中加入少量的复合型光调节剂，可使薄膜对白天照射的0.3 ～ 3.0μm光线有所折射，对夜晚从地面大气层散射的3～8μm的紫外光有较大的阻隔，能 有效地提高光照均匀性和植物光合作用。
2.3 母料的工艺流程
耐老化防雾滴农膜中加入的助剂大都是具有一定的润滑性或比重较小的粉状物，在
吹塑薄膜时直接加入树脂中易造成螺杆打滑，与树脂分散不均匀，加工时易飞扬，影响 薄膜质量，污染生产环境，造成不必要的经济损失。所以，要先采用树脂与助剂做成母 料后再使用，母料的生产工艺主要有：
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母料的生产工艺主要有： 密炼塑法A，单螺杆挤出造料法B，双螺杆挤出造粒法C 三类。
由于添加的助剂具有一定的润滑性、黏性、成块状，也有的属比重较小的粉状 物，采用密炼法难以使助剂与载体很好混合，相容性较差。而平板切料机切出的颗 粒呈方形，粒度较大，在吹膜时，易造成与基料掺混不均和下料不匀，影响薄膜 质量。
采用单螺杆挤出机挤出造粒法，生产的耐老化防雾滴农膜母料，虽然单螺杆挤出机 有一定的共混效果和较大的压缩比，但它的剪切力较差，使助剂与载体难以分散均匀。 采用炼塑设备或单螺杆挤出机生产功能性母料时，在混炼输送过程中，易产生打滑现 象，难以使助剂与树脂混合均匀，树脂与助剂分散性差，功能性母料助剂组分发生变 化，在吹膜时造成薄膜的性能不稳，影响了薄膜的耐老化防雾滴性能，给生产和使用带 来不必要的经济损失。
经研究试验表明，采用双螺杆挤出造粒工艺，树脂与助剂在混合机中混合后，经过 双螺杆挤出机的两个螺杆之间啮合，间隙很小，具有较强的剪切力，物料在螺杆中的输 送轨迹形成∞字形运动，并在螺杆设计的反流区、混炼区产生短暂的滞留增压，物料能 够得到较好的共混，分散均匀。由于双螺杆挤出机剪切力大，加工工艺温度较低，助剂 不易挥发，助剂含量损失较小，生产的功能性母料颗粒均匀、性能稳定。
2.4 生产设备及工艺
(1) 生产设备
阜新红旗塑料机械厂生产的GRH-200高速加热混合机; 石家庄轴承设备厂生产 的SJSH-57C同向平行双螺杆挤出机; L/D =30： 1，螺杆直径60mm，螺杆转速0～ 300r/min; 测试仪器主要有： 熔体流动速率测试仪、干燥箱、微机型光度分光仪，老化 试验设备等。
(2) 生产工艺
A. 原辅材料的筛选与处理，生产耐老化防雾滴母料的基料一般要求MFR在2g/ 10min的薄膜级低密度聚乙烯(LDPE); 助剂主要有： 复合型防雾滴剂、光稳定剂、光 调节剂等助剂; 并加入适量经过活化的超细无机材料，这些助剂和无机材料在运输和贮 存中极易吸水受潮。对受潮的各种材料，要在使用前经过认真筛选，并进行干燥加工处 理，否则，将影响母料的质量。
B. 原辅材料的混合，把不同组分的原辅材料放入混合机中低速搅拌3～5min，混 合机的温度不易过高，混合机温度控制在40～50℃，以免助剂受热使物料发黏结团。
C. 挤出造粒，主机转速160～220r/min，主机温度Ⅰ区70～80℃，Ⅱ区100～ 110℃，Ⅲ区140～160℃，Ⅳ区110～130℃，机头70～90℃，冷却水温30～50℃。
2.5 影响功能母料性能的因素
功能性薄膜的耐老化性能、防雾滴效果与母料的加工工艺、助剂的质量和含量、吹 膜工艺条件、膜中加入的母料份数、母料的性能及薄膜的厚薄等因素有关。但是，还不 能忽视以下因素：
①由于耐老化防雾滴农膜母料加入的化学助剂有多元分组成，性能各异，特别防雾 滴剂其熔点低 (50℃)，受热到140℃以上时易挥发，无论在母料加工时或在吹塑薄膜 时，较低的加工温度是保证助剂在薄膜中不迁移、不析出、分散均匀的重要因素。
②母料中加入的热稳定剂、抗氧剂等助剂属细粉末状，易飞扬，在加工时由于粒径 较小，易产生凝聚，特别是受潮后极易结团块。复合型防雾滴剂呈黏块状，在工艺配方 及生产工艺不改变的情况下，助剂处理不好，在生产中就难以使助剂与载体、助剂与助 剂之间分布均匀，造成母料的助剂分布不均匀，影响吹塑薄膜的生产工艺和产品质量。
③在母料中加入的助剂，如防雾滴剂、光稳定剂等助剂含有亲水基团，极易吸水和 受潮，在生产时，一定要使原料和产品充分干燥，并注意包装密闭。在仓库存放或运输 当中，要注意通风干燥，勿受雨淋或受潮，母料有效存放期一般为3～5个月。
3 应用效果
我们生产的耐老化防雾滴农膜母料经过河北、山东、山西、北京、河南、内蒙、天 津、陕西等省市十几个厂家应用，在Φ45～Φ50mm的挤出机中吹塑折径1～10m的薄 膜，薄膜生产工艺稳定，质量可靠，对不同厂家生产的薄膜在不同地区、不同季节、不 同的条件进行扣棚试验，结果如下：
①河北省中南部平原地区，种植蔬菜，时间1994年11月～1995年4月， 气温 -8℃ (1月)， 气温20℃ (3月)，棚内温度-3～32℃，棚内湿度60%～75%， 防雾无水滴期可达6个月。
②河北省中部京津地区，种植蔬菜，时间1994年10月中、下旬～1995年4月， 低气温-10℃ (1月)， 气温21℃ (4月)，棚内温度-8～30℃，棚内湿度60%～ 75%，防雾无水滴期6.5个月。
③山西省太原北部、大同南部，种植蔬菜，时间1994年9月下旬～1995年4月， 气温-18℃ (1月)， 气温16 ～18℃ (9月、4月)，棚内温度-6～30℃，棚 内湿度60%～75%，防雾无水滴期6～7个月。
④河北省南部，时间1994年4月初～1995年5月初，连续扣棚使用13个月，棚膜 未破损、不老化。
4 结 束 语
①采用同向旋转平行双螺杆挤出机挤出法生产耐老化防雾滴功能性农膜母料，生产 工艺先进科学，产品性能稳定，质量可靠。
②经全国十几个省、市不同地区、不同季节、不同环境条件的应用试验，采用本母 料生产的农膜防雾无滴期可达4～7个月，使用寿命是普通薄膜的一倍以上，薄膜还具 有抗静电和除尘作用。
③耐老化防雾滴农膜的应用，提高了农作物的产量和质量，增加了农民的经济收 入，丰富了城乡人民群众的 “菜篮子”，具有明显的经济效益和社会效益。
④经应用试验证明，耐老化防雾滴薄膜在气温较低、风力较平缓的地区或季节，效 果明显，而当环境气候变暖时，有些性能下降，这些因素有待进一步研究、试验。
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