Акриловые гранулы для повышения теплового эффекта тепличных пленок
Владельцы патента RU 2730517:
РОМ ЭНД ХААС КОМПАНИ (US)
ДАУ ГЛОУБЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛЛК. (US)
Настоящее изобретение относится к полимерной композиции и тепличной пленке. Данная полимерная композиция содержит: от 50 до 99 мас.% непрерывной полимерной фазы, содержащей полимер, и от 1 до 50 мас.% полимерных частиц. Полимер выбирают из группы, состоящей из полиолефина, сополимера полиолефина, сополимера этилена или пропилена с эфиром акриловой кислоты, сополимера этилена или пропилена с винилацетатом и их комбинаций. Полиолефин выбирают из группы, состоящей из полипропилена, полиэтилена, полибутилена, их сополимеров и смесей. Полимерные частицы имеют: средний диаметр частиц от 0,5 до 10 мкм; показатель преломления от 1,46 до 1,7; среднюю твердость частиц от 1,2367E+10 Н/ м2 до 8,4617E+10 Н/ м2; и по меньшей мере 60 мол.% полимеризованных акриловых мономерных звеньев. Технический результат – получение тепличной пленки, обладающей улучшенным тепловым эффектом. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 пр., 3 ил.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании предварительной заявки США №62/014454, поданной 19 июня 2014 года, которая включена в настоящее описание посредством ссылки во всей ее полноте.
Область техники
Настоящее изобретение относится к полимерной композиции, пригодной для применения для тепличных пленок, а также к тепличным пленкам, изготовленным из полимерной композиции.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к тепличным пленкам, обладающим повышенным тепловым эффектом. Тепловой эффект представляет собой способность пленки поглощать инфракрасную (ИК) энергию, излучаемую от пола теплицы, и повторно излучать ее во внутреннюю часть теплицы. Указанное свойство является особенно благоприятным в ночное время при отсутствии тепла от солнца, так как позволяет значительно сократить расходы на отопление теплицы.
Современная технология изготовления тепличных пленок включает как механическое профилирование, так и смешивание неорганических частиц с полиолефиновыми смолами. Кроме того, сополимеры полиолефиновых мономеров могут быть соэкструдированы с полиолефиновыми гомополимерами для получения многослойных пленок. Другим примером может служить полимерный лист с диспергированными в нем светорассеивающими объектами, такими как частицы стекла, частицы диоксида титана, прозрачные частицы карбоната кальция и прозрачные полимерные частицы. В настоящее время на практике используется значительное число модификаций светорассеивающих и светоуправляющих пленок такого типа. Основным недостатком указанных технологий является уменьшение светопропускания из-за налипания грязи и поглощения, а также ослабление света из-за чрезмерного рассеяния. Ухудшение оптического пропускания сопровождается также снижением механической прочности, что проявляется при включении неорганических наполнителей в полимерную матрицу. Одним из примеров такой модификации является приготовление пленок из сополимеров этилена с винилацетатом (ЭВА). Однако такие пленки подвержены гидролизу сложных эфиров, что приводит к гидролитической нестабильности.
Таким образом, желательно получить тепличную пленку, которая обладает улучшенным тепловым эффектом и не имеет указанных выше недостатков.
Краткое описание сущности изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложена полимерная композиция, пригодная для применений в тепличных пленках, а также тепличные пленки, изготовленные из полимерной композиции.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения предложена полимерная композиция, пригодная для применений в тепличной пленке, которая содержит: а) 50 - 99 мас.% непрерывной полимерной фазы, содержащей полимер, выбранный из группы, состоящей из полиолефина, сополимера полиолефина, сополимера этилена или пропилена с эфиром акриловой кислоты, сополимера этилена или пропилена с винилацетатом и их комбинаций; и б) 1 - 50 мас.% полимерных частиц, средний диаметр которых составляет от 0,5 до 10 мкм; показатель преломления составляет от 1,474 до 1,545; средняя твердость составляет от 1,2367E+10 Н/м2 до 8,4617E 10 Н/м2; и содержащих по меньшей мере 60% полимеризованных акриловых мономерных звеньев.
В другом альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения дополнительно предложена тепличная пленка, по меньшей мере один слой которой содержит полимерную композицию по изобретению.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения предложена тепличная пленка в соответствии с любым предшествующим вариантом осуществления с условием, что тепличная пленка характеризуется толщиной от 25 до 300 мкм, мутностью от 50 до 99%, коэффициентом светопропускания от 85 до 99% и тепловым эффектом от 60 до 10%.
Краткое описание фигур
На Фигуре 1 представлена интенсивность рассеянного света сквозь пленки в зависимости от угла детектора.
На Фигуре 2 представлены ИК-спектры пленок с акриловыми гранулами и без гранул.
На Фигуре 3 представлен график зависимости между толщиной пленки и тепловым эффектом.
Подробное описание изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложена полимерная композиция, пригодная для применения в тепличных пленках, а также тепличные пленки, изготовленные из полимерной композиции. Полимерная композиция, пригодная для применения в тепличных пленках, содержит 50 - 99 мас.% непрерывной полимерной фазы, содержащей полимер, выбранный из группы, состоящей из полиолефина, сополимера полиолефина, сополимера этилена или пропилена с эфиром акриловой кислоты, сополимера этилена или пропилена с винилацетатом и их комбинации, и 1 - 50 мас.% полимерных частиц, средний диаметр которых составляет от 0,5 до 10 мкм; показатель преломления составляет от 1,474 до 1,545; средняя твердость частиц составляет от 1,2367E+10 Н/м2 до 8,4617E+10 Н/м2; и содержащих по меньшей мере 60% полимеризованных акриловых мономерных звеньев.
Непрерывная полимерная фаза
В различных вариантах осуществления непрерывная полимерная фаза представляет собой термопластичный полимерный матричный материал. Примеры полимеров в непрерывной полимерной фазе, включают, но не ограничиваются ими, полиолефины, сополимеры полиолефинов, сополимеры этилена с акриловыми сложными эфирами, сополимеры пропилена с акриловыми сложными эфирами, сополимеры этилена с винилацетатами, сополимеры пропилена с винилацетатаи и их комбинации. В различных вариантах осуществления термопластичный полимерный матричный материал содержит полиолефины. Полиолефины включают полимеры или сополимеры алкенов, имеющие от двух до десяти атомов углерода в различных вариантах осуществления, от двух до восьми атомов углерода в различных других вариантах осуществления и от двух до четырех атомов углерода в различных других вариантах осуществления. Примеры полиолефинов, пригодных для использования в основном слое, включают, но не ограничиваются ими, полипропилен, полиэтилен, полибутилен, а также их сополимеры и смеси. Среднемассовая молекулярная масса полиолефина, применяемого в настоящем изобретении, составляет от 20000 до 500000 в различных вариантах осуществления и от 50000 до 300000 в различных других вариантах осуществления.
Также могут быть использованы гомо- и сополимеры полиолефинов. Примеры включают, но не ограничиваются ими, гомо- и сополимеры полипропилена и полиэтилена, содержащие от 0 до 40 массовых процентов (мас.%) этилена, пропилена, бутена, октена и/или гексена.
Коммерческие марки включают, но не ограничиваются ими, пластомеры VERSIFYТМ, смолы DOWLEXТМ, ENGAGETM, AFFINITYTM, INFUSETM и ПЭНП, доступные от The Dow Chemical Company.
В некоторых вариантах непрерывная полимерная фаза может содержать совместимые или несовместимые смеси полиолефинов с другими (со)полимерами или может содержать неорганические наполнители или добавки, такие как поверхностные смазки, антиадгезивы и антиоксиданты.
Непрерывная полимерная фаза присутствует в полимерной композиции в количестве от 50 до 99 мас.%. Все отдельные значения и поддиапазоны от 50 до 99 мас.% включены и раскрыты в настоящем описании; например, непрерывная полимерная фаза может присутствовать в полимерной композиции в количестве от 51 до 83 мас.%, от 60 до 80 мас.%, от 65 до 99 мас.%, от 70 до 85 мас.% и от 72 до 98 мас.%.
Полимерные частицы
Полимерные частицы представляют собой органические полимеры, предпочтительно полученные полимеризацией присоединения, и предпочтительно являются по существу сферическими. Средний диаметр частиц определяют как средний арифметический диаметр частиц. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения полимерные частицы имеют средний диаметр частиц не менее 0,5 мкм. Все отдельные значения и поддиапазоны от 0,5 мкм и более включены и раскрыты в настоящем описании; например, средний диаметр полимерных частиц может составлять по меньшей мере 0,7 мкм, по меньшей мере 0,9 мкм, по меньшей мере 1 мкм, по меньшей мере 1,5 мкм, по меньшей мере 2 мкм, по меньшей мере 2,5 мкм, по меньшей мере 3 мкм или по меньшей мере 3,5 мкм. В различных вариантах осуществления средний диаметр указанных частиц составляет не более 15 мкм. Все отдельные значения и поддиапазоны 15 мкм и менее включены и раскрыты в настоящем описании; например, средний диаметр частиц может составлять не более 10 мкм, не более 8 мкм, не более 6 мкм или не более 5,5 мкм. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения полимерные частицы имеют распределение частиц по размерам, указывающее на один тип частиц; ширина распределения частиц по размерам на половине высоты составляет от 0,1 до 3 мкм в различных вариантах осуществления и от 0,2 до 1,5 мкм в различных других вариантах осуществления. Пленка может содержать частицы, имеющие разные средние диаметры, при условии, что частицы каждого среднего диаметра имеют распределение частиц по размерам, соответствующее описанному выше. Распределение частиц по размерам определяют с использованием анализатора размера частиц.
Показатели преломления (RI) определяют для D-линии натрия, где л = 589,29 нм при 20°С, если не указано иное. Как правило, показатель преломления полимерной частицы составляет от 1,474 до 1,545. Все отдельные значения и поддиапазоны от 1,474 до 1,545 включены и раскрыты в настоящем описании; например, показатель преломления составляет от 1,49 до 1,53, от 1,50 до 1,53 или от 1,52 до 1,545. Как правило, показатель преломления непрерывной полимерной фазы составляет от 1,4 до 1,6. Все отдельные значения и поддиапазоны от 1,4 до 1,6 включены и раскрыты в настоящем описании; например, показатель преломления непрерывной полимерной фазы составляет от 1,45 до 1,55, от 1,47 до 1,53 или от 1,48 до 1,52. Как правило, показатель преломления полимерной частицы превышает показатель преломления непрерывной полимерной фазы в инфракрасной области, то есть 800 - 2500 нм.
Указанные в настоящем описании разности показателей преломления представляют собой абсолютные значения. Как правило, разность показателей преломления (то есть абсолютное значение разности), измеренная от 800 нм до 2500 нм, для полимерной частицы и непрерывной полимерной фазы составляет по меньшей мере 0,06. Все отдельные значения и поддиапазоны 0,06 и более включены и раскрыты в настоящем описании; например, разность показателей преломления составляет по меньшей мере 0,08, по меньшей мере 0,09 или по меньшей мере 0,1. Как правило, разность показателей преломления, измеренная от 800 нм до 2500 нм, для полимерной частицы и непрерывной полимерной фазы составляет не более 0,2. Все отдельные значения и поддиапазоны включая 0,2 и менее включены и раскрыты в настоящем описании; например, разность показателей преломления составляет не более 0,17 или не более 0,15. Как правило, разность показателей преломления, измеренная от 400 нм до 800 нм, для полимерной частицы и непрерывной полимерной фазы составляет по меньшей мере 0,04. Все отдельные значения и поддиапазоны 0,04 и более включены и раскрыты в настоящем описании; например, разность показателей преломления составляет по меньшей мере 0,05, по меньшей мере 0,06, по меньшей мере 0,07 или по меньшей мере 0,08. Как правило, разность показателей преломления, измеренная от 400 нм до 800 нм, для полимерной частицы и непрерывной полимерной фазы составляет не более 0,2, не более 0,15 в различных других вариантах осуществления и не более 0,1 в различных других вариантах осуществления.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения полимерные частицы в полимерной композиции характеризуются непрерывным градиентным профилем показателя преломления (частица с градиентным профилем показателя преломления (“GRIN”), см., например, США 2009/0097123). Частицы с градиентным профилем показателя преломления имеют показатель преломления, который непрерывно увеличивается от центра частиц к поверхности. Как правило, показатель преломления частиц с градиентным профилем показателя преломления на поверхности частиц составляет от 1,46 до 1,7. Все отдельные значения и поддиапазоны от 1,46 до 1,7 включены и раскрыты в настоящем описании; например, показатель преломления на поверхности составляет от 1,52 до 1,68, от 1,53 до 1,65 или от 1,54 до 1,6. Как правило, показатель преломления в центре частиц с градиентным профилем показателя преломления составляет от 1,46 до 1,7. Все отдельные значения и поддиапазоны от 1,46 до 1,7 включены и раскрыты в настоящем описании; например, показатель преломления в центре составляет от 1,46 до 1,52 или от 1,47 до 1,51 или от 1,55 до 1,6 или от 1,6 до 1,7.
Микролинзы с градиентным профилем показателя преломления способствуют уменьшению светопотери и минимизируют сферическую и хроматическую аберрацию. Так как показатель преломления сферических линз с градиентным профилем показателя преломления непрерывно изменяется внутри линзы, уникальный фокус определяют с помощью световых лучей, проходящих сквозь линзы. В результате наблюдается искривление световых лучей при изменении показателя преломления. Искривление световых лучей приводит к устранению светопотери в результате полного внутреннего отражения, а также формированию четко определенных фокуса и фокусного расстояния, уникальных для геометрии сферической линзы.
Полимерные частицы с градиентным профилем показателя преломления имеют сферическую геометрическую форму и обладают уникальной морфологией. Имеются два определенных случая полимерных частиц с градиентным профилем показателя преломления. В менее изученном случае, который описан как случай I, показатель преломления сферической частицы непрерывно уменьшается в направлении от поверхности частицы к ее центральной части. В более известном втором типе полимерной частицы с градиентным профилем показателя преломления, который описан как случай II, показатель преломления частицы непрерывно возрастает в направлении от внешней сферической поверхности частицы к центру. Такие полимерные частицы, подобные линзе, улучшают преломление световых лучей, падающих на полимерную матрицу, на которую эти частицы нанесены или в которой диспергированы. Общий эффект значительного усиления интенсивности оптического излучения в результате увеличения отражения света состоит в уменьшении потерь лучей падающего света из-за отражения и дифракции. Следовательно, частицы улучшают рассеивание света в случае I и пропускание с незначительной потерей фотонов из-за полного внутреннего отражения в случае II.
Частицы с градиентным профилем показателя преломления могут иметь сердцевину из затравочного полимера для получения частиц с градиентным профилем показателя преломления. Как правило, ядро частицы с градиентным профилем показателя преломления составляет не более 95 мас.% частицы, не более 80 мас.% в различных других вариантах осуществления, не более 60 мас.% в различных других вариантах осуществления, не более 40 мас.% в различных других вариантах осуществления и не более 20 мас.% в различных других вариантах осуществления. Показателем преломления частицы с градиентным профилем показателя преломления для целей расчета разности показателей преломления является показатель преломления на поверхности частицы. Показатель преломления может изменяться от высокого в сердцевине до низкого на поверхности частицы и от низкого в сердцевине до высокого на поверхности частицы. Следовательно, показатель преломления частицы в центре частицы может составлять 1,61, а на поверхности 1,40.
Изменение показателя преломления измеряют с помощью интерферометра Маха-Цендера. В основе метода измерений, а именно метода интерференции сдвига, находится определение разности оптического пути. Под разностью пути понимают разность между двумя длинами оптического пути, обусловленную различиями показателя преломления и/или толщины. Разность пути в интерференционной микроскопии представляет собой разницу между длиной оптического пути в предмете и в его окружении. Длина оптического пути S является произведением расстояния d, пройденного световыми лучами, и показателя преломления n среды, сквозь которую проходят световые лучи.
После синтеза оценивают оптические свойства сфер (профиль показателя преломления по разности пути) путем сначала погружения в жидкость с соответствующим показателем преломления, составляющим (Nd = 1,54) при 25°C. Общее увеличение составляет примерно 110. Интерференцию или интерференционную картину снимали на ПЗС-камеру, с помощью которой оценили, что пиксели, после калибровки масштабной линейкой микроскопа, составили около 100 нм в плоскости объекта.
Полимерные частицы могут содержать акриловые мономеры. Акриловые мономеры включают акриловую кислоту (АК), метакриловую кислоту (MAК), сложные эфиры АК и MAК, итаконовую кислоту (ИК), кротоновую кислоту (КК), акриламид (AM), метакриламид (МАМ) и производные АМ и МАМ, например, алкил(мет)акриламиды. Сложные эфиры АК и MAК включают, но не ограничиваются ими, алкильные, гидроксиалкильные, фосфоалкильные и сульфоалкильные сложные эфиры, например, метилметакрилат (ММА), этилметакрилат (ЭMA), бутилметакрилат (БМА), гидроксиэтилметакрилат (ГЭМА), гидроксиэтилакрилат (ГЭА), гидроксипропилметакрилат (ГПМА), гидроксибутилакрилат (ГБА), метилакрилат (МА), этилакрилат (ЭА), бутилакрилат (БА), 2-этилгексилакрилат (ЭГА), циклогексилметакрилат (ЦГМА), бензилакрилат (БзА) и фосфоалкилметакрилаты (например, ПЭМ). Как правило, полимерные частицы содержат по меньшей мере 60 мольных процентов (% мол.) акриловых мономерных звеньев. Все отдельные значения и поддиапазоны от 60% мол. и более включены и раскрыты в настоящем описании; например, полимерные частицы могут содержать по меньшей мере 65% мол. акриловых мономерных звеньев, по меньшей мере 70% мол. акриловых мономерных звеньев, по меньшей мере 75% мол. акриловых мономерных звеньев или по меньшей мере 80% мол. акриловых мономерных звеньев. Полимерные частицы могут также содержать стирольные мономеры, которые могут включать стирол, б-метилстирол, 2-, 3- или 4-алкилстиролы, в том числе метил- и этил-стиролы. В одном варианте осуществления стирольный мономер представляет собой стирол.
Как правило, полимерные частицы содержат по меньшей мере 70% мол. акриловых и стирольных мономерных звеньев. Все отдельные значения и поддиапазоны от 70% мол. и более включены и раскрыты в настоящем описании; например, полимерные частицы содержат по меньшей мере 80% мол. акриловых и стирольных мономерных звеньев, по меньшей мере 90% мол. акриловых и стирольных мономерных звеньев, по меньшей мере 95% мол. акриловых и стирольных мономерных звеньев или по меньшей мере 97% мол. акриловых и стирольных мономерных звеньев. Как правило, полимерная частица содержит также от 0 до 5% мол. кислотных мономерных звеньев (например, акриловой кислоты (АК), метакриловой кислоты (МАК), итаконовой кислоты (ИК), кротоновой кислоты (КК) или от 0,5 до 4% АК и/или МАК, а также может содержать небольшие количества остатков виниловых мономеров.
В различных вариантах осуществления полимерные частицы являются поперечносшитыми. Сшивание предотвращает плавление частиц при температурах экструзии пленки. Поперечносшитые полимерные частицы содержат сшивающие агенты. Сшивающие агенты представляют собой мономеры с двумя или более этиленненасыщенными группами, связующие агенты (например, силаны) или ионные сшивающие агенты (например, оксиды металлов). Сшивающие агенты с двумя или более этиленненасыщенными группами могут содержать, например, дивинилароматические соединения, сложные эфиры ди-, три- и тетраакрилата или метакрилата, соединения ди-, три- и тетрааллилового эфира или сложного эфира, а также аллилакрилат или аллилметакрилат. Примеры таких мономеров включают дивинилбензол (ДВБ), диаллиловый эфир триметилолпропана, тетрааллилпентаэритрит, триаллиловый пентаэритрит, диаллиловый пентаэритрит, диаллилфталат, диаллилмалеат, триаллилцианурат, диаллиловый эфир бисфенола А, аллиловые эфиры сахарозы, метиленбисакриламид, триметилолпропантриакрилат, аллилметакрилат (АЛМА), этиленгликоль диметакрилат (ЭГДМА), гексан-1,6-диол диакрилат (ГДДА) и бутиленгликоль диметакрилат (БГДМА). Как правило, содержание остатка полимеризованного сшивающего агента в полимерной частице составляет не более 10%. Все отдельные значения и поддиапазоны от 10% или менее включены и раскрыты в настоящем описании; например, остаток полимеризованного сшивающего агента в полимерных частицах составляет не более 9%, не более 8%, не более 7% или не более 6%. Как правило, остаток полимеризованного сшивающего агента в полимерной частице составляет по меньшей мере 0,1%. Все отдельные значения и поддиапазоны от 0,1% или более включены и раскрыты в настоящем описании; например, остаток полимеризованного сшивающего агента в полимерной частице составляет по меньшей мере 0,5%, по меньшей мере 1%, по меньшей мере 2% или по меньшей мере 3%. Как правило, молекулярная масса сшивающих агентов, если они присутствуют, составляет от 100 до 250. Все отдельные значения и поддиапазоны от 100 до 250 включены и раскрыты в настоящем описании; например, молекулярная масса сшивающих агентов может составлять от 110 до 230, от 110 до 200 или от 115 до 160. Как правило, сшивающие агенты являются бифункциональными или трифункциональными, то есть они являются соответственно диэтилен- или триэтиленненасыщенными. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения поверхность акриловых частиц может быть химически функционализирована на второй стадии полимеризации с помощью (а) 3- (триметоксисилил)пропилметакрилата (МАТС) или (б) винилтриметоксисилана (ВТМС) и (в) ацетоацетоксиэтилметакрилата (ААЭМ). Каждый из указанных мономеров может служить связующим агентом для полиолефиновой матрицы, которая составляет непрерывную фазу тепличной пленки .
В альтернативном варианте осуществления силоксановый связующий агент добавляют к полимерным частицам в количестве от 0,1% до 10 мас.%, предпочтительно от 3% до 7 мас.%, в пересчете на сухую массу полимерных частиц. Под термином "аминосилан" в данном описании подразумевается неполимерная органофункциональная молекула алкоксисилана с по меньшей мере одной первичной или вторичной аминогруппой, например, (3-аминопропил)-триэтоксисилан [номер CAS 919-30-2], (3-аминопропил)-диэтоксиметилсилан, (3-аминопропил)-диметилэтоксисилан, (3-аминопропил) -триметоксисилан [номер CAS 13822-56-5] и N-бета-(аминоэтил)-гамма-аминопропилтриметоксисилан. Силоксановый связующий агент добавляют к полимерным частицам после приготовления, но перед стадией распылительной сушки.
Полимерные частицы, как правило, получают в водной среде с помощью известных методик эмульсионной полимеризации с последующей распылительной сушкой полученного полимерного латекса. В результате распылительной сушки обычно образуются комки полимерных частиц, средний диаметр которых составляет от 0,5 до 15 мкм.
Полимерные частицы, как правило, присутствуют в количестве от 1 мас.% до 50 мас.% Все отдельные значения и диапазоны от 1 мас.% до 50 мас.% включены и раскрыты в настоящем описании; например, полимерные частицы могут присутствовать в поверхностном слое в количестве от 1 мас.% до 46 мас.%, от 1 мас.% до 37% масс, от 2 мас.% до 37% масс, от 3 мас.% до 50 мас.% и от 4 мас.% до 50 мас.%
Дополнительные компоненты
Полимерная композиция может также дополнительно содержать один или более пигментов. Полимерная композиция может содержать от 0 до 10 мас.% одного или нескольких пигментов. Все отдельные значения и поддиапазоны от 0 до 10 мас.% включены и раскрыты в настоящем описании; например, массовая доля пигментов может составлять от нижнего предела 0,1, 0,2, 0,3, 0,5, 1, 2, 3, 4 или 5 мас.% до верхнего предела 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 мас.% Например, полимерная композиция может содержать от 0 до 9 мас.% одного или более пигментов; или, в альтернативном варианте, полимерная композиция может содержать от 0,1 до 8 мас.% одного или более пигментов; или, в альтернативном варианте, полимерная композиция может содержать от 0,1 до 7 мас.% одного или более пигментов; или, в альтернативном варианте, полимерная композиция может содержать от 0,1 до 6 мас.% одного или более пигментов. Пигменты включают, но не ограничиваются ими, карбонат кальция и диоксид титана, который является коммерчески доступным под торговым наименованием Ti-Pure ™ от компании DuPont, Уилмингтон, штат Делавэр, США. Также могут быть использованы смеси любых двух или более пигментов.
Конечное применение
Полимерная композиция по настоящему изобретению может быть сформована в виде тепличной пленки . Полимерная композиция по изобретению может быть сформована в виде пленки путем, например, отливки пленки или формования с раздувом. В одном из вариантов осуществления полимерную композицию формуют в виде однослойной пленки путем отливки пленки или формования с раздувом. В другом варианте осуществления изобретения полимерной композиции может быть придана структура многослойной пленки. В другом варианте осуществления изобретения полимерная композиция может быть сформована в виде однослойной или многослойной пленочной структуры, соединенной с одной или несколькими подложками, причем по меньшей мере один слой тепличной пленки содержит полимерную композицию.
Толщина тепличной пленки в соответствии с настоящим изобретением составляет от 25 мкм до 300 мкм, например, от 75 мкм до 275 мкм. Мутность тепличной пленки в соответствии с настоящим изобретением составляет от 50 до 99%, например, от 52 до 97%, от 56 до 93%, от 62 до 85% или от 66 до 79%. Коэффициент светопропускания тепличных пленок согласно настоящему изобретению составляет от 85 до 99%, например, от 87 до 97%. Тепловой эффект тепличных пленок составляет от 60% до 10%, например, от 58 до 15%.
Примеры
Акриловые гранулы (EXL-5136, диаметр 5 мкм, 10 мас.%) компаундировали с Dowlex 2045G с помощью двухшнекового экструдера Micro-18. Полученный концентрат использовали для отливки однослойных пленок различной толщины с использованием линии Collin для производства пленки из раствора. Также изготовили эталонные пленки без гранул. Составы и толщина пленок приведены в Таблице 1 ниже.
Таблица 1. Состав и толщина образцов пленки
| Пленка | Состав | Толщина (микрон) |
| Сравнительный пример А | Dowlex 2045G | 50 |
| Сравнительный пример Б | Dowlex 2045G | 100 |
| Сравнительный пример В | Dowlex 2045G | 150 |
| Пример 1 | 90% Dowlex 2045G/ 10% EXL-5136 | 50 |
| Пример 2 | 90% Dowlex 2045G/ 10% EXL-5136 | 100 |
| Пример 3 | 90% Dowlex 2045G/ 10% EXL-5136 | 150 |
Выполнили измерения мутности, коэффициента светопропускания и теплового эффекта пленки. Результаты приведены в Таблице 2 ниже.
Таблица 2. Мутность и коэффициент светопропускания
| Пленка | Коэффициент светопропускания (%) | sd | Мутность (%) | sd | Тепловой эффект (%) |
| Сравнительный пример A | 93,3 | 0,06 | 2,46 | 0,17 | 80,9 |
| Сравнительный пример B | 93,1 | 0,06 | 3,44 | 0,12 | 70,5 |
| Сравнительный пример C | 92,9 | 0,06 | 8,38 | 0,26 | 66,2 |
| Пример 1 | 92 | 0,06 | 61,9 | 0,68 | 56,5 |
| Пример 2 | 91,7 | 0,06 | 80,7 | 0,17 | 42,5 |
| Пример 3 | 91,8 | 0 | 89,5 | 0,45 | 34,0 |
Для демонстрации зависимости теплового эффекта от толщины пленки результаты приведены также на Фигуре 2, которая представляет собой график зависимости между толщиной пленки и тепловым эффектом.
Для количественного определения свойств прямого рассеяния пленок, содержащих акриловые гранулы, использовали гониофотометр. Образцы и их свойства указаны в Таблице 3, результаты приведены на Фигуре 1.
Таблица 3. Образцы для определения свойств прямого рассеяния
| Образец | Толщина (мкм) | D50 | Idiff | Мутность | Коэффициент светопропускания (%) |
| DOWLEX эталон | 92 | 1,2 | inf | 3,9 | 93,5 |
| 10% акриловых гранул в DOWLEX | 150 | 6,8 | 0,04 | 89,9 | 92,9 |
На Фигуре 1 представлена интенсивность рассеянного света сквозь пленки в зависимости от угла детектора. (0є = детектор находится прямо напротив источника света, плоскость пленки перпендикулярна оси между источником и детектором).
На Фигуре 1 показано гораздо более широкое рассеяние для пленки, содержащей акриловые гранулы. Увеличение мутности и прямого рассеяния при незначительном уменьшении коэффициента светопропускания является целесообразным для тепличной пленки, так как проникающий свет более эффективно рассеивается по всей теплице.
ИК-спектры пленок показаны на Фигуре 3. Заметно значительное поглощение в области 700-1400 см-1, особенно для пленки с акриловыми гранулами.
Для сравнения теплового эффекта пленок, содержащих акриловые гранулы, с тепловым эффектом пленок, содержащих усилитель теплового эффекта ЭВА (поли (этиленвинилацетат)), компаундировали 10% ЭВА с DOWLEX и отлили пленки, имеющие указанные ниже составы:
Сравнительный пример D: 90% Dowlex 2045G и 10% ЭВА (Scientific Polymer Products). Свойства ЭВА: MI = 7,5 г/10 мин, содержание винилацетата = 14 мас.%, d = 0,932.
Сравнительный пример Е: 90% Dowlex 2045G и 10% ЭВА (Dow DXM-337). Свойства EVA: MI = 1,6 - 2,1 г/ 10 мин, содержание винилацетата = 8-11 мас.%
Свойства пленки, содержащей ЭВА от Dow (DXM-337, 8-11% ВА):
- Толщина = 134 мкм
- Тепловой эффект = 44,5%
Свойства пленки, содержащей коммерчески доступный ЭВА (Scientific Polymer Products, 14 мас.% ВА)
- Толщина = 132 мкм
- Тепловой эффект = 41,1%
При проведении прямой линии на графике на Фигуре 2 понятно, что при одинаковой толщине пленка, содержащая 10% акриловых гранул, обеспечивает тепловой эффект примерно 37%, то есть лучше, чем пленки такой же толщины, содержащие ЭВА. Причина заключается в том, что по сравнению с ЭВА в акриловых гранулах благодаря их акрилатному составу присутствует гораздо более высокая массовая доля функциональных групп -OC = O, поглощающих ИК-излучение.
Методы испытаний
Коэффициент светопропускания и мутность измеряли в соответствии с методом ASTM D1003.
Тепловой эффект измеряли с использованием ИК-спектров пленок на основе преобразования Фурье. Тепловой эффект определяли следующим образом:
Тепловой эффект = [Ai/A0] х 100
Ai - площадь под кривой спектра пропускания от 700 до 1400 см-1
А0 - область между 700 и 1400 см-1 в случае 100%-ного пропускания.
1. Полимерная композиция, пригодная для применений в тепличных пленках, содержащая:
а) от 50 до 99 мас.% непрерывной полимерной фазы, содержащей полимер, выбранный из группы, состоящей из полиолефина, сополимера полиолефина, сополимера этилена или пропилена с эфиром акриловой кислоты, сополимера этилена или пропилена с винилацетатом и их комбинаций; и
б) от 1 до 50 мас.% полимерных частиц, имеющих
i) средний диаметр частиц от 0,5 до 10 мкм;
ii) показатель преломления от 1,46 до 1,7;
iii) среднюю твердость частиц от 1,2367E+10 Н/ м2 до 8,4617E+10 Н/ м2; и
iv) по меньшей мере 60 мол.% полимеризованных акриловых мономерных звеньев,
отличающаяся тем, что полиолефин выбран из группы, состоящей из полипропилена, полиэтилена, полибутилена, их сополимеров и смесей.
2. Полимерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полимерные частицы имеют непрерывный градиентный профиль показателя преломления.
3. Полимерная композиция по п.2, отличающаяся тем, что показатель преломления полимерных частиц на поверхности составляет от 1,46 до 1,7 и показатель преломления в центре составляет от 1,46 до 1,52.
4. Полимерная композиция по п.1, отличающаяся тем, что полимерные частицы содержат по меньшей мере 70 мол.% акриловых мономерных звеньев.
5. Тепличная пленка, содержащая полимерную композицию по любому предшествующему пункту.
6. Пленка по п. 5, отличающаяся тем, что указанная пленка характеризуется толщиной от 25 до 300 мкм, мутностью от 50 до 89,9%, коэффициентом пропускания света от 85 до 92,9% и тепловым эффектом от 60 до 34%.
7. Полимерная композиция по п. 1, дополнительно содержащая антиоксиданты, выбранные из группы, состоящей из пространственно-затрудненных фенолов, стабилизаторов ультрафиолетового излучения, светостабилизаторов на основе пространственно-затрудненных аминов и их комбинаций.
8. Полимерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полимерные частицы являются поперечно-сшитыми.
