本發明涉及聚氯乙烯棚膜防塵技術領域，尤其涉及一種聚氯乙烯棚膜用水性防塵涂料、制備方法及其應用。
背景技術：
聚氯乙烯防霧無滴棚膜具有透明好、保溫性強的突出優點，主要用于北方越冬溫室的覆蓋。在北方許多地區溫室大棚種植已經成為農民增收致富的主要手段，每個農民家庭都有二到三個溫室大棚的種植管理，農民對棚膜產品的功能性要求不僅是強度高、無滴、防霧、防老化性能好等特點，更希望出現具有防塵功能的聚氯乙烯棚膜，減少擦棚次數，降低擦棚難度與勞動強度，便于日常操作管理。
由于聚氯乙烯棚膜中含有大量的增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯等液體助劑，在扣棚使用過程中這些液體助劑很容易遷移到棚膜表面，進而沾染灰塵，聚氯乙烯棚膜外表面污染嚴重，大大降低了聚氯乙烯棚膜的透光率，影響棚內作物光合作用，降低了蔬菜的產量和用戶的經濟效益，同時聚氯乙烯棚膜外表面沾染的灰塵也加速了聚氯乙烯棚膜的老化，且僅依賴于降雨、風等自然作用對薄膜表面的積灰很難清除，導致棚膜透光率大大下降，使得棚內光照不足，易導致作物產生病害、減產。
為了解決灰塵帶來的問題，現有技術中采用洗滌方法、拖布拖等人工方法來除塵，但是存在費工費力，而且需要經常性操作的問題。聚氯乙烯涂層防塵膜的涂料為非反應型、溶劑型涂料，如CN101033316A公開的聚氯乙烯涂層涂料采用的可塑劑、稀釋劑為己二酸二辛脂、丙酮、甲乙酮和醋酸乙酯等，毒性大，且在生產和使用過程中易揮發，對環境及人體有很大的傷害性。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種聚氯乙烯棚膜用水性防塵涂料，在保證聚氯乙烯棚膜具有保溫功能的前提下，克服聚氯乙烯棚膜表面容易吸附灰塵的缺點，同時綠色環保，降低生產成本，延長聚氯乙烯涂層防塵膜的使用壽命。
為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：
本發明提供了一種水性防塵涂料，包括以下重量百分含量的組分：
納米無機溶膠1～20％、丙烯酸類乳液0.1～15％、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液0.3～8％、流平劑0.3～2％、乳化劑1～10％、紫外線吸收劑0.1～2％、抗氧劑0.1～2％、水65～90％。
優選地，所述納米無機溶膠包括SiO2、ZnO、TiO、Al2O3溶膠中的一種或幾種的混合物。
優選地，所述納米無機溶膠中無機物的質量含量為10～20％。
優選地，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的固含量為30～60％。
優選地，所述乳化劑包括吐溫系列、脂肪醇聚氧乙烯醚系列、烷基酚聚氧乙烯醚系列、斯潘系列和長鏈烷基三甲基氯化胺系列中一種或幾種的混合物。
優選地，所述流平劑包括聚醚改性聚有機硅氧烷、聚醚改性氟碳化合物和聚氧乙烯醚中的一種或幾種的混合物。
優選地，所述丙烯酸類乳液包括純丙烯酸乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液中的一種或幾種的混合物。
本發明還提供了上述水性防塵涂料的制備方法，包括以下步驟：
將納米無機溶膠、丙烯酸乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平劑、乳化劑、紫外線吸收劑、抗氧劑和水混合，得到水性防塵涂料。
優選地，所述混合的時間為1～3h，所述混合的溫度為40～60℃。
本發明還提供了上述水性防塵涂料或上述制備方法制得的水性防塵涂料在聚氯乙烯棚膜中的應用。
優選地，所述水性防塵涂料在聚氯乙烯棚膜中的涂覆量為5～20g/m2。
優選地，所述水性防塵涂料在聚氯乙烯棚膜中進行干燥處理，所述干燥處理包括三段干燥。
本發明提供的一種水性防塵涂料，原料包括納米無機溶膠、丙烯酸類乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平劑、乳化劑、紫外線吸收劑、抗氧劑和水。本發明提供的防塵涂料具有透明度好、不易沾染灰塵、沾染的灰塵容易清除的特點，且水性防塵涂料中不含有機溶劑，具有純水性，無毒，環保的優點，在生產和干燥過程中，無有機溶劑揮發，只有水分的蒸發，對環境無不良影響，克服了以往溶劑型防塵涂料在生產和干燥過程中大量的有機溶劑揮發、影響操作工人的身體健康、污染環境的問題。實驗結果表明，日光溫室在扣膜45天后，普通膜的透光率只有45％，而本發明提供的水性防塵涂料應用于聚氯乙烯棚膜后透光率達到了66％，普通膜透光率高約21％，且保溫性能優越，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜日光溫室室內氣溫比普通膜高出7.3～8.0℃，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡平均縮短5～7天，葉片數多1～1.3片，作物生育良好，增產增收效果明顯。
具體實施方式
本發明提供了一種水性防塵涂料，包括以下重量百分含量的組分：
納米無機溶膠1～20％、丙烯酸類乳液0.1～15％、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液0.3～8％、流平劑0.3～2％、乳化劑1～10％、紫外線吸收劑0.1～2％、抗氧劑0.1～2％、水65～90％。
本發明的水性防塵涂料包括1～20wt％的納米無機溶膠，優選為5～15wt％，更優選為10～12wt％；在本發明中，所述納米無機溶膠中無機物的質量含量優選為10～20wt％，更優選為15～18wt％。
在本發明中，所述納米無機溶膠優選為SiO2溶膠、ZnO溶膠、TiO溶膠和Al2O3溶膠中的一種或幾種的混合物，更優選為SiO2、ZnO、TiO和Al2O3溶膠中的一種或兩種的混合物；當所述納米無機溶膠優選為上述組分中的兩種時，優選為SiO2溶膠和Al2O3溶膠的混合物、Al2O3溶膠和ZnO溶膠的混合物。本發明對所述混合物中各納米無機溶膠的質量比沒有限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇任意質量比的納米無機溶膠的混合物。
本發明的水性防塵涂料包括0.3～8wt％的乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，優選為1～6wt％，更優選為3～5wt％；在本發明中，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液的固含量優選為30～60wt％，更優選為40～55wt％，最優選為45～50wt％。在本發明實施例中優選為北京東方化工公司的BJ-705乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液。
本發明的水性防塵涂料包括0.1～2％重量百分含量的紫外線吸收劑，優選為0.5～1.5％，更優選為1～1.2％。
在本發明中，所述水性紫外線吸收劑優選包括UV-2、UV571和上海滬正納米科技有限公司的ZW-55紫外線吸收劑中的一種或幾種的混合物，本發明對所述紫外線吸收劑的質量比沒有限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇任意質量比的紫外線吸收劑的混合物。
本發明的水性防塵涂料包括1～10wt％的乳化劑，優選為4～8wt％，更優選為5～7wt％。
在本發明中，所述乳化劑優選包括吐溫系列、脂肪醇聚氧乙烯醚系列、烷基酚聚氧乙烯醚系列、斯潘系列和長鏈烷基三甲基氯化胺系列中一種或幾種的混合物；當優選為兩種時，優選為吐溫系列和烷基酚聚氧乙烯醚系列的混合物、吐溫系列和長鏈烷基三甲基氯化胺系列的混合物，更優選為吐溫80和OP-10的混合物、吐溫60與十二烷基三甲基氯化胺的混合物。本發明對所述乳化劑中各吐溫系列、脂肪醇聚氧乙烯醚系列、烷基酚聚氧乙烯醚系列、斯潘系列和長鏈烷基三甲基氯化胺系列的質量比沒有限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇任意質量比的乳化劑的混合物。
本發明的水性防塵涂料包括0.3～2wt％的流平劑，優選為0.5～1.5wt％，更優選為1～1.2wt％。
在本發明中，所述流平劑優選包括聚醚改性聚有機硅氧烷、聚醚改性氟碳化合物和聚氧乙烯醚中的一種或幾種的混合物；當優選為兩種混合物時，優選為聚醚改性聚有機硅氧烷、聚醚改性氟碳化合物和聚氧乙烯醚中兩種的混合物，更優選為聚醚改性聚有機硅氧烷和聚氧乙烯醚的混合物。本發明對所述流平劑中各聚醚改性聚有機硅氧烷、聚醚改性氟碳化合物和聚氧乙烯醚的質量比沒有限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇任意質量比的流平劑的混合物。在本發明實施例中優選為杭州包爾得產有機硅有限公司BD3071或天津賽菲化學科技發展有限公司涂易樂SIF-720流平劑。
本發明的水性防塵涂料包括0.1～15wt％的丙烯酸類乳液，優選為3～10wt％，更優選為5～8wt％。在本發明中，所述丙烯酸類乳液的固含量優選為35～60％，更優選為40～55％，最優選為45～50％。
在本發明中，所述丙烯酸類乳液優選包括純丙烯酸乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液中一種或幾種的混合物，優選為純丙烯酸乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液中兩種的混合物，更優選為純丙烯酸乳液和硅丙乳液的混合物、純丙烯酸乳液和苯丙乳液的混合物。本發明對所述丙烯酸類乳液中各純丙烯酸乳液、硅丙乳液、苯丙乳液和醋丙乳液的質量比沒有限制，本領域技術人員可根據實際需要選擇任意質量比的丙烯酸類乳液的混合物。
本發明提供的水性防塵涂料包括0.1～2wt％的抗氧劑，優選為0.5～1.5wt％，更優選為1～1.2wt％。在本發明實施例中所述抗氧劑優選為德國洋櫻集團生產的BHT抗氧劑。
本發明的水性防塵涂料包括65～90wt％的水，優選為70～85wt％，更優選為75～80wt％。在本發明中，所述水的電導率優選為0.1～15μS/cm，更優選為0.5～10μS/cm，最優選為1～3μS/cm。
在本發明中，對納米無機溶膠、丙烯酸類乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平劑、乳化劑、紫外線吸收劑、抗氧劑和水的來源沒有任何特殊的限定，采用本領技術人員熟知的市售商品即可。
本發明對所述水性防塵涂料的制備方法沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的組合物制備的技術方案即可。在本發明中，所述水性防塵涂料的制備方法優選包括以下步驟：
將納米無機溶膠、丙烯酸乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平劑、乳化劑、紫外線吸收劑、抗氧劑和水混合，得到水性防塵涂料。
在本發明中，所述混合的時間優選為1～3h，更優選為1.5～2.5h，最優選為2～2.2h；所述混合的溫度優選為40～60℃，更優選為45～55℃，最優選為50～52℃。
本發明對所述混合的方式以及設備沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的混合方式即可。在本發明實施例中優選采用攪拌的方式進行混合，所述攪拌轉速優選為200～600rpm，更優選為400～550rpm，最優選為500～520rpm。
本發明還提供了上述水性防塵涂料或上述制備方法制得的水性防塵涂料在聚氯乙烯棚膜中的應用。本發明對所述應用的方法沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的涂料的涂覆技術方案即可，在所述聚氯乙烯棚膜表面形成防塵涂層，所述水性防塵涂料的涂覆量優選為5～20g/m2，更優選為8～15g/m2，最優選為8～10g/m2。在本發明中，所述應用優選包括以下步驟：
將待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿過導輥、展平輥、涂布輥，所述導輥和展平輥的作用是為了支撐聚氯乙烯棚膜，所述涂布輥上設置有水性防塵涂料，轉動所述涂布輥將所述水性防塵涂料精密轉印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面；含有水性防塵涂料的聚氯乙烯棚膜經干燥處理去除水性防塵涂料中的水，所述干燥處理包括三段干燥，所述第一段干燥的溫度優選為80～95℃，更優選為85～90℃，最優選為86～88℃，所述第一段干燥的時間優選為0.5～3h，更優選為1～2.5h，最優選為1.5～2h；所述第二段干燥的溫度優選為75～85℃，更優選為78～83℃，最優選為80～82℃，所述第二段干燥的時間優選為1～4h，更優選為1.5～3h，最優選為2～2.5h；所述第三段干燥的溫度優選為70～80℃，更優選為75～78℃，所述第二段干燥的時間優選為1～4h，更優選為1.5～3h，最優選為2～2.5h，所述干燥處理的溫度不能過高，過高會使涂布層形成收縮龜裂紋，影響防塵效果；也不能過低，過低則會使水性防塵涂料未干燥而遭到破壞，使用時破壞處產生聚滴現象，在本發明實施例中優選在干燥箱中進行，干燥后的聚氯乙烯棚膜進入冷卻輥進行冷卻，冷卻輥采用內部通冷卻水的方式進行，保證薄膜迅速冷卻而不產生形變，之后進入張力調節輥進行表面平整工序，最后進性收卷工序，即得到具有水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜。
本發明提供的一種水性防塵涂料，以納米無機溶膠、丙烯酸類乳液、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、流平劑、乳化劑、紫外線吸收劑、抗氧劑、水為原料制得了水性防塵涂料，具有透明度好、不易沾染灰塵、沾染的灰塵容易清除的特點，且水性防塵涂料中不含有機溶劑，具有純水性，無毒，環保的優點，在生產和干燥過程中，無有機溶劑揮發，只有水分的蒸發，對環境無不良影響，克服了以往溶劑型防塵涂料在生產和干燥過程中大量的有機溶劑揮發、影響操作工人的身體健康、污染環境的問題。日光溫室在扣膜后45天后，普通膜的透光率只有45％，而本發明提供的水性防塵涂料應用于聚氯乙烯棚膜后透光率達到了66％，普通膜透光率高約21％，且保溫性能優越，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜日光溫室室內氣溫比普通膜高出7.3～8.0℃，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡平均縮短5～7天，葉片數多1～1.3片，作物生育良好，增產增收效果明顯。
下面結合實施例對本發明提供的水性防塵涂料、制備方法及其應用進行詳細的說明，但是不能把它們理解為對本發明保護范圍的限定。
實施例1
將10g SiO2溶膠和10g ZnO溶膠、3g純丙烯酸乳液、1g硅丙乳液、2g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1g BD3071、1g吐溫80、1.5gOP-10、0.5g ZW-55、1gBHT抗氧劑、70g水在40℃下以200rpm的速度攪拌1h，得到水性防塵涂料。
將得到的水性防塵涂料應用于制備聚氯乙烯棚膜，將待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿過導輥、展平輥、涂布輥，涂布輥轉動將水性防塵涂料精密轉印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防塵涂料的聚氯乙烯棚膜通過傳送履帶進入干燥箱內，去除水性防塵涂料中的水，干燥箱為三段溫度控制，三段干燥溫度控制分別為80℃、75℃、70℃，三段干燥時間控制分別為0.5h、1h、1h，干燥后的聚氯乙烯棚膜進入冷卻輥進行冷卻，再進入張力調節輥進行表面平整工序，最后進性收卷工序，即得到具有水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜，水性防塵涂料的涂覆量為5g/m2。
將制得的水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜應用于日光溫室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率為57％，日光溫室室內氣溫為27.5℃，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡為105天，葉片數為9.8片，作物生育良好。
實施例2
將1gTiO溶膠、3g醋丙乳液、2g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1.5g涂易樂SIF-720流平劑、2g吐溫60、0.5g十二烷基三甲基氯化胺、0.3gUV571、1g BHT抗氧劑、88.7g水在45℃下以400rpm的速度攪拌2h，得到水性防塵涂料。
將得到的水性防塵涂料應用于制備聚氯乙烯棚膜，將待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿過導輥、展平輥、涂布輥，涂布輥轉動將水性防塵涂料精密轉印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防塵涂料的聚氯乙烯棚膜通過傳送履帶進入干燥箱內，去除水性防塵涂料中的水，干燥箱為三段溫度控制，三段干燥溫度控制分別為95℃、85℃、80℃，三段干燥時間控制分別為3h、4h、4h，干燥后的聚氯乙烯棚膜進入冷卻輥進行冷卻，再進入張力調節輥進行表面平整工序，最后進性收卷工序，即得到具有水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜，水性防塵涂料的涂覆量為20g/m2。
將制得的水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜應用于日光溫室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率為50％，日光溫室室內氣溫為27.1℃，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡為108天，葉片數為9.7片，作物生育良好。
實施例3
將10gZnO溶膠、5g純丙烯酸乳液、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紫外線吸收劑ZW-55、0.2g UV571、1gBHT抗氧劑、75.8g水在55℃下以500rpm的速度攪拌1.5h，得到水性防塵涂料。
將得到的水性防塵涂料應用于制備聚氯乙烯棚膜，將待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿過導輥、展平輥、涂布輥，涂布輥轉動將水性防塵涂料精密轉印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防塵涂料的聚氯乙烯棚膜通過傳送履帶進入干燥箱內，去除水性防塵涂料中的水，干燥箱為三段溫度控制，三段干燥溫度控制分別為90℃、80℃、75℃，三段干燥時間控制分別為2h、2h、3h，干燥后的聚氯乙烯棚膜進入冷卻輥進行冷卻，再進入張力調節輥進行表面平整工序，最后進性收卷工序，即得到具有水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜，水性防塵涂料的涂覆量為15g/m2。
將制得的水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜應用于日光溫室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率為59％，日光溫室室內氣溫為27.6℃，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡為105天，葉片數為10片，作物生育良好。
實施例4
將15gSiO2溶膠、4g純丙烯酸乳液、2g苯丙乳液、3g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1gSIF-720、3g吐溫80、3gOP-10、0.3g紫外線吸收劑UV-2、0.8gUV571、1.1gBD3071、0.4gBHT抗氧劑、66.4g水在40℃下以200rpm的速度攪拌1h，得到水性防塵涂料。
將得到的水性防塵涂料應用于制備聚氯乙烯棚膜，將待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿過導輥、展平輥、涂布輥，涂布輥轉動將水性防塵涂料精密轉印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防塵涂料的聚氯乙烯棚膜通過傳送履帶進入干燥箱內，去除水性防塵涂料中的水，干燥箱為三段溫度控制，三段干燥溫度控制分別為80℃、75℃、70℃，三段干燥時間控制分別為0.5h、1h、1h，干燥后的聚氯乙烯棚膜進入冷卻輥進行冷卻，再進入張力調節輥進行表面平整工序，最后進性收卷工序，即得到具有水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜，水性防塵涂料的涂覆量為10g/m2。
將制得的水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜應用于日光溫室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率為63％，日光溫室室內氣溫為27.5℃，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡為106天，葉片數為9.5片，作物生育良好。
實施例5
將5gAl2O3溶膠和5gZnO溶膠、6g純丙烯酸乳液、4g乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、1gBD3071、6g吐溫60、1gUV571、1gBHT抗氧劑、71g水在60℃下以600rpm的速度攪拌3h，得到水性防塵涂料。
將得到的水性防塵涂料應用于制備聚氯乙烯棚膜，將待涂覆的聚氯乙烯棚膜穿過導輥、展平輥、涂布輥，涂布輥轉動將水性防塵涂料精密轉印至待涂覆的聚氯乙烯棚膜表面，然后含有水性防塵涂料的聚氯乙烯棚膜通過傳送履帶進入干燥箱內，去除水性防塵涂料中的水，干燥箱為三段溫度控制，三段干燥溫度控制分別為88℃、83℃、78℃，三段干燥時間控制分別為0.5h、1h、1h，干燥后的聚氯乙烯棚膜進入冷卻輥進行冷卻，再進入張力調節輥進行表面平整工序，最后進性收卷工序，即得到具有水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜，水性防塵涂料的涂覆量為8g/m2。
將制得的水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜應用于日光溫室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率為66％，日光溫室室內氣溫為28.0℃，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡為107天，葉片數為10片，作物生育良好。
對比例
將未帶有水性防塵涂層的聚氯乙烯棚膜應用于日光溫室扣膜，扣膜45天后，聚氯乙烯棚膜后透光率為45％，日光溫室室內氣溫為20.2℃，聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡為115天，葉片數為8片，作物生育一般。
本發明提供的一種水性防塵涂料具有透明度好、不易沾染灰塵、沾染的灰塵容易清除的特點，且水性防塵涂料中不含有機溶劑，具有純水性，無毒，環保的優點，在生產和干燥過程中，無有機溶劑揮發，只有水分的蒸發，對環境無不良影響，克服了以往溶劑型防塵涂料在生產和干燥過程中大量的有機溶劑揮發、影響操作工人的身體健康、污染環境的問題。日光溫室在扣膜后45天后，普通膜的透光率只有45％，而本發明提供的水性防塵涂料應用于聚氯乙烯棚膜后透光率達到了66％，普通膜透光率高約21％，且保溫性能優越，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜日光溫室室內氣溫比普通膜高出7.3～8.0℃，水性防塵涂料聚氯乙烯棚膜溫室內茄果類蔬菜育苗苗齡平均縮短5～7天，葉片數多1～1.3片，作物生育良好，增產增收效果明顯。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。