煅燒高嶺土在多功能棚膜中的應(yīng)用研究

鐵剛　祖吉　王瑞軍

摘 要：文章敘述了煤系煅燒高嶺土表面處理過程，進行了煅燒高嶺土在多功能農(nóng)用塑料棚膜中的應(yīng)用研究，結(jié)果表明煅燒高嶺土可以大幅度增加農(nóng)膜制品的紅外線阻隔性能的同時，基本不降低農(nóng)膜制品的力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：煤系煅燒高嶺土；改性；棚膜；保溫；紅外光阻隔率

引言

煤系高嶺土是我國的特有資源，是煤的伴生物，其主要成分為高嶺石，含量一般在90%以上。高嶺石礦物是1：1層狀二八面體的硅酸鹽礦物，其理想化學(xué)式為Al2O3·2SiO2·2H2O[1～4]。煤系高嶺石經(jīng)粉碎、細磨、煅燒后可得超細高白煅燒高嶺土，再經(jīng)過表面處理可廣泛用于塑料、橡膠等高分子材料。

早在上世紀90年代初一些專家對高嶺土紅外光阻隔功能進行研究，并取得了預(yù)期效果，于1993年在日本東京舉行的國際聚合物加工學(xué)會學(xué)術(shù)報告會上公布了研究結(jié)果[5～6]。隨著農(nóng)用塑料棚膜的多功能化發(fā)展，高嶺土紅外光阻隔功能也被逐漸認可并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。

1 煤系高嶺土的保溫原理

煤系煅燒高嶺土具有阻隔波長為7～25微米的紅外光輻射的作用，而夜晚從地球表面向大氣層散發(fā)熱量的主要形式，即能量的90%是以7～25微米的紅外光輻射出去的。農(nóng)用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚內(nèi)的溫度高于棚外，使農(nóng)作物得以早發(fā)芽、早成熟，在寒冷的季節(jié)里棚內(nèi)農(nóng)作物也照樣生長。普通的聚乙烯薄膜對紅外光的阻隔能力很差，在夜間大部分能量以紅外輻射的形式散失到棚外，使棚內(nèi)夜間溫度下降，起不到保溫作用。純聚乙烯薄膜（厚度0.08～0.1毫米）對于7～25微米波長范圍的紅外光透過率為70%～80%，而添加具有紅外光阻隔功能的煅燒高嶺土后，可將紅外光透過率減少到25%以下，可使棚內(nèi)夜間溫度提高1～3攝氏度。

2 實驗

2.1 實驗原料

LLDPE，薄膜級粉狀料，齊魯石化；

MXG001，表面處理劑，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司；

MXK201，超細高白煅燒高嶺土，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司；

2.2 實驗方法

2.2.1 制備過程

將2000克 MXK201加入SHR100高速混合機中加熱混合至物料溫度70～100攝氏度時加入20～50克MXG001混合，物料溫度110攝氏度時出料即可得到棚膜制品用煅燒高嶺土MXK501P。

2.2.2 塑料棚膜用MXK501P應(yīng)用測試

將MXK501P與LLDPE按1：1比例混合，并添加其他助劑，使用TE-50同向高速排氣式雙螺桿混煉擠出機合擠出母料。用該母料在蘭州定元集團公司制備0.1mm白色PE棚膜制品。棚膜性能檢測委托天津質(zhì)量市質(zhì)量監(jiān)督局和北京華盾塑料有限責(zé)任公司。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 多功能棚膜用改性高嶺土各項物理指標

煤系高嶺土煅燒后表面形成較多孔隙，吸潮性大，儲存以及運輸過程中容易吸潮，如果直接使用，在塑料加工溫度下水分汽化，致使塑料機體中出現(xiàn)大小不均的孔，影響材料力學(xué)性能。因此必須通過表面處理，使高嶺土表面疏水，同時表面處理的高嶺土在樹脂中的分散性和親和性更好。而高嶺土疏水性和樹脂中的分散性，評價結(jié)果一般采用改性高嶺土活化指數(shù)、降粘值來表征。

從表2可以看出，MXK501P產(chǎn)品白度高、粒度細，對棚膜制品外觀和透光率影響較少，而高的活化指數(shù)、降粘值也保證了其在PE體系中的分散均勻。

2.3.2 MXK501P對棚膜性能的影響

圖1是添加MXK501P后的棚膜傅立葉紅外譜圖。棚膜中高嶺土百分含量為3%，棚膜厚度為0.10毫米。

從傅立葉紅外譜圖看添加MXK501P后棚膜7～25微米的紅外光阻隔率可達88.78%，這表明添加高嶺土有利于提高棚膜的保溫性。

表3為力學(xué)性能檢測數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)看MXK501P添加量為3%時力學(xué)性能完全能滿足國家要求，拉伸強度、斷裂伸長率的指標還達到國家一級產(chǎn)品要求。

在以上兩個單位檢測的基礎(chǔ)上，MXK501P產(chǎn)品在安徽國風(fēng)塑業(yè)有限公司做了應(yīng)用試驗，并對力學(xué)性能進行檢測，棚膜制品性能具體檢測數(shù)據(jù)見表4。從數(shù)據(jù)看MXK501P已完全滿足國家標準，而且各項指標余量較大，制品性能良好，再從同比例添加滑石粉的棚膜霧度對比看，透光率方面也有明顯的優(yōu)勢。

從蒙西高嶺粉體股份有限公司MXK501P產(chǎn)品應(yīng)用效果看，添加MXK501P提高棚膜保溫性效果很明顯，而且對棚膜力學(xué)性幾乎沒有能影響，因此煅燒高嶺土是多功能棚膜良好的保溫助劑。

3 結(jié)束語

煅燒高嶺土MXK501P填加到農(nóng)用塑料棚膜可降低材料成本的同時大幅度提高紅外光阻隔能力，從而提高棚膜保溫性，添加3% MXK501P的0.1毫米厚棚膜紅外光阻隔率為88%以上，這可使夜間棚內(nèi)溫度提高1～3攝氏度，使農(nóng)作物早發(fā)芽、早成熟，既是在寒冷的季節(jié)里棚內(nèi)農(nóng)作物也照樣生長。煅燒高嶺土經(jīng)過合適的表面處理后，可以提高煅燒高嶺土在塑料體系中的分散性、加工性，對棚膜力學(xué)性能影響很小。由此可見，塑料棚膜中煅燒高嶺土的添加不是簡單的填充，而是塑料棚膜質(zhì)的提升，功能的擴展。

參考文獻

[1]周淑文，馮詩慶.煤系底層中高嶺巖（土）的開發(fā)利用[J].硅酸鹽通報，1992（2）.

[2]劉欽甫，等.煤系煅燒高嶺土改性工藝研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)，1996（12）.

[3]劉欽甫，張鵬飛.華北晚古生代煤系高嶺巖物質(zhì)組成和成礦機理研究[J].北京：海洋出版社，1997（8）.

[4]內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司.煤系高嶺巖地質(zhì)詳查報告（內(nèi)部資料）[Z].2001（12）.

[5]劉英俊.煅燒煤系高嶺土在農(nóng)用塑料薄膜中應(yīng)用[J].塑料科技，2002（2）.

[6]李寶智.高嶺土在聚乙烯農(nóng)用薄膜中的應(yīng)用研究[J].非金屬礦，1999（4）.

作者簡介：鐵剛（1980.3-）男，蒙古族，本科，內(nèi)蒙古是烏海市人，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司，研究方向：非金屬材料應(yīng)用。

摘 要：文章敘述了煤系煅燒高嶺土表面處理過程，進行了煅燒高嶺土在多功能農(nóng)用塑料棚膜中的應(yīng)用研究，結(jié)果表明煅燒高嶺土可以大幅度增加農(nóng)膜制品的紅外線阻隔性能的同時，基本不降低農(nóng)膜制品的力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：煤系煅燒高嶺土；改性；棚膜；保溫；紅外光阻隔率

引言

煤系高嶺土是我國的特有資源，是煤的伴生物，其主要成分為高嶺石，含量一般在90%以上。高嶺石礦物是1：1層狀二八面體的硅酸鹽礦物，其理想化學(xué)式為Al2O3·2SiO2·2H2O[1～4]。煤系高嶺石經(jīng)粉碎、細磨、煅燒后可得超細高白煅燒高嶺土，再經(jīng)過表面處理可廣泛用于塑料、橡膠等高分子材料。

早在上世紀90年代初一些專家對高嶺土紅外光阻隔功能進行研究，并取得了預(yù)期效果，于1993年在日本東京舉行的國際聚合物加工學(xué)會學(xué)術(shù)報告會上公布了研究結(jié)果[5～6]。隨著農(nóng)用塑料棚膜的多功能化發(fā)展，高嶺土紅外光阻隔功能也被逐漸認可并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。

1 煤系高嶺土的保溫原理

煤系煅燒高嶺土具有阻隔波長為7～25微米的紅外光輻射的作用，而夜晚從地球表面向大氣層散發(fā)熱量的主要形式，即能量的90%是以7～25微米的紅外光輻射出去的。農(nóng)用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚內(nèi)的溫度高于棚外，使農(nóng)作物得以早發(fā)芽、早成熟，在寒冷的季節(jié)里棚內(nèi)農(nóng)作物也照樣生長。普通的聚乙烯薄膜對紅外光的阻隔能力很差，在夜間大部分能量以紅外輻射的形式散失到棚外，使棚內(nèi)夜間溫度下降，起不到保溫作用。純聚乙烯薄膜（厚度0.08～0.1毫米）對于7～25微米波長范圍的紅外光透過率為70%～80%，而添加具有紅外光阻隔功能的煅燒高嶺土后，可將紅外光透過率減少到25%以下，可使棚內(nèi)夜間溫度提高1～3攝氏度。

2 實驗

2.1 實驗原料

LLDPE，薄膜級粉狀料，齊魯石化；

MXG001，表面處理劑，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司；

MXK201，超細高白煅燒高嶺土，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司；

2.2 實驗方法

2.2.1 制備過程

將2000克 MXK201加入SHR100高速混合機中加熱混合至物料溫度70～100攝氏度時加入20～50克MXG001混合，物料溫度110攝氏度時出料即可得到棚膜制品用煅燒高嶺土MXK501P。

2.2.2 塑料棚膜用MXK501P應(yīng)用測試

將MXK501P與LLDPE按1：1比例混合，并添加其他助劑，使用TE-50同向高速排氣式雙螺桿混煉擠出機合擠出母料。用該母料在蘭州定元集團公司制備0.1mm白色PE棚膜制品。棚膜性能檢測委托天津質(zhì)量市質(zhì)量監(jiān)督局和北京華盾塑料有限責(zé)任公司。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 多功能棚膜用改性高嶺土各項物理指標

煤系高嶺土煅燒后表面形成較多孔隙，吸潮性大，儲存以及運輸過程中容易吸潮，如果直接使用，在塑料加工溫度下水分汽化，致使塑料機體中出現(xiàn)大小不均的孔，影響材料力學(xué)性能。因此必須通過表面處理，使高嶺土表面疏水，同時表面處理的高嶺土在樹脂中的分散性和親和性更好。而高嶺土疏水性和樹脂中的分散性，評價結(jié)果一般采用改性高嶺土活化指數(shù)、降粘值來表征。

從表2可以看出，MXK501P產(chǎn)品白度高、粒度細，對棚膜制品外觀和透光率影響較少，而高的活化指數(shù)、降粘值也保證了其在PE體系中的分散均勻。

2.3.2 MXK501P對棚膜性能的影響

圖1是添加MXK501P后的棚膜傅立葉紅外譜圖。棚膜中高嶺土百分含量為3%，棚膜厚度為0.10毫米。

從傅立葉紅外譜圖看添加MXK501P后棚膜7～25微米的紅外光阻隔率可達88.78%，這表明添加高嶺土有利于提高棚膜的保溫性。

表3為力學(xué)性能檢測數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)看MXK501P添加量為3%時力學(xué)性能完全能滿足國家要求，拉伸強度、斷裂伸長率的指標還達到國家一級產(chǎn)品要求。

在以上兩個單位檢測的基礎(chǔ)上，MXK501P產(chǎn)品在安徽國風(fēng)塑業(yè)有限公司做了應(yīng)用試驗，并對力學(xué)性能進行檢測，棚膜制品性能具體檢測數(shù)據(jù)見表4。從數(shù)據(jù)看MXK501P已完全滿足國家標準，而且各項指標余量較大，制品性能良好，再從同比例添加滑石粉的棚膜霧度對比看，透光率方面也有明顯的優(yōu)勢。

從蒙西高嶺粉體股份有限公司MXK501P產(chǎn)品應(yīng)用效果看，添加MXK501P提高棚膜保溫性效果很明顯，而且對棚膜力學(xué)性幾乎沒有能影響，因此煅燒高嶺土是多功能棚膜良好的保溫助劑。

3 結(jié)束語

煅燒高嶺土MXK501P填加到農(nóng)用塑料棚膜可降低材料成本的同時大幅度提高紅外光阻隔能力，從而提高棚膜保溫性，添加3% MXK501P的0.1毫米厚棚膜紅外光阻隔率為88%以上，這可使夜間棚內(nèi)溫度提高1～3攝氏度，使農(nóng)作物早發(fā)芽、早成熟，既是在寒冷的季節(jié)里棚內(nèi)農(nóng)作物也照樣生長。煅燒高嶺土經(jīng)過合適的表面處理后，可以提高煅燒高嶺土在塑料體系中的分散性、加工性，對棚膜力學(xué)性能影響很小。由此可見，塑料棚膜中煅燒高嶺土的添加不是簡單的填充，而是塑料棚膜質(zhì)的提升，功能的擴展。

參考文獻

[1]周淑文，馮詩慶.煤系底層中高嶺巖（土）的開發(fā)利用[J].硅酸鹽通報，1992（2）.

[2]劉欽甫，等.煤系煅燒高嶺土改性工藝研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)，1996（12）.

[3]劉欽甫，張鵬飛.華北晚古生代煤系高嶺巖物質(zhì)組成和成礦機理研究[J].北京：海洋出版社，1997（8）.

[4]內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司.煤系高嶺巖地質(zhì)詳查報告（內(nèi)部資料）[Z].2001（12）.

[5]劉英俊.煅燒煤系高嶺土在農(nóng)用塑料薄膜中應(yīng)用[J].塑料科技，2002（2）.

[6]李寶智.高嶺土在聚乙烯農(nóng)用薄膜中的應(yīng)用研究[J].非金屬礦，1999（4）.

作者簡介：鐵剛（1980.3-）男，蒙古族，本科，內(nèi)蒙古是烏海市人，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司，研究方向：非金屬材料應(yīng)用。

摘 要：文章敘述了煤系煅燒高嶺土表面處理過程，進行了煅燒高嶺土在多功能農(nóng)用塑料棚膜中的應(yīng)用研究，結(jié)果表明煅燒高嶺土可以大幅度增加農(nóng)膜制品的紅外線阻隔性能的同時，基本不降低農(nóng)膜制品的力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：煤系煅燒高嶺土；改性；棚膜；保溫；紅外光阻隔率

引言

煤系高嶺土是我國的特有資源，是煤的伴生物，其主要成分為高嶺石，含量一般在90%以上。高嶺石礦物是1：1層狀二八面體的硅酸鹽礦物，其理想化學(xué)式為Al2O3·2SiO2·2H2O[1～4]。煤系高嶺石經(jīng)粉碎、細磨、煅燒后可得超細高白煅燒高嶺土，再經(jīng)過表面處理可廣泛用于塑料、橡膠等高分子材料。

早在上世紀90年代初一些專家對高嶺土紅外光阻隔功能進行研究，并取得了預(yù)期效果，于1993年在日本東京舉行的國際聚合物加工學(xué)會學(xué)術(shù)報告會上公布了研究結(jié)果[5～6]。隨著農(nóng)用塑料棚膜的多功能化發(fā)展，高嶺土紅外光阻隔功能也被逐漸認可并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。

1 煤系高嶺土的保溫原理

煤系煅燒高嶺土具有阻隔波長為7～25微米的紅外光輻射的作用，而夜晚從地球表面向大氣層散發(fā)熱量的主要形式，即能量的90%是以7～25微米的紅外光輻射出去的。農(nóng)用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚內(nèi)的溫度高于棚外，使農(nóng)作物得以早發(fā)芽、早成熟，在寒冷的季節(jié)里棚內(nèi)農(nóng)作物也照樣生長。普通的聚乙烯薄膜對紅外光的阻隔能力很差，在夜間大部分能量以紅外輻射的形式散失到棚外，使棚內(nèi)夜間溫度下降，起不到保溫作用。純聚乙烯薄膜（厚度0.08～0.1毫米）對于7～25微米波長范圍的紅外光透過率為70%～80%，而添加具有紅外光阻隔功能的煅燒高嶺土后，可將紅外光透過率減少到25%以下，可使棚內(nèi)夜間溫度提高1～3攝氏度。

2 實驗

2.1 實驗原料

LLDPE，薄膜級粉狀料，齊魯石化；

MXG001，表面處理劑，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司；

MXK201，超細高白煅燒高嶺土，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司；

2.2 實驗方法

2.2.1 制備過程

將2000克 MXK201加入SHR100高速混合機中加熱混合至物料溫度70～100攝氏度時加入20～50克MXG001混合，物料溫度110攝氏度時出料即可得到棚膜制品用煅燒高嶺土MXK501P。

2.2.2 塑料棚膜用MXK501P應(yīng)用測試

將MXK501P與LLDPE按1：1比例混合，并添加其他助劑，使用TE-50同向高速排氣式雙螺桿混煉擠出機合擠出母料。用該母料在蘭州定元集團公司制備0.1mm白色PE棚膜制品。棚膜性能檢測委托天津質(zhì)量市質(zhì)量監(jiān)督局和北京華盾塑料有限責(zé)任公司。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 多功能棚膜用改性高嶺土各項物理指標

煤系高嶺土煅燒后表面形成較多孔隙，吸潮性大，儲存以及運輸過程中容易吸潮，如果直接使用，在塑料加工溫度下水分汽化，致使塑料機體中出現(xiàn)大小不均的孔，影響材料力學(xué)性能。因此必須通過表面處理，使高嶺土表面疏水，同時表面處理的高嶺土在樹脂中的分散性和親和性更好。而高嶺土疏水性和樹脂中的分散性，評價結(jié)果一般采用改性高嶺土活化指數(shù)、降粘值來表征。

從表2可以看出，MXK501P產(chǎn)品白度高、粒度細，對棚膜制品外觀和透光率影響較少，而高的活化指數(shù)、降粘值也保證了其在PE體系中的分散均勻。

2.3.2 MXK501P對棚膜性能的影響

圖1是添加MXK501P后的棚膜傅立葉紅外譜圖。棚膜中高嶺土百分含量為3%，棚膜厚度為0.10毫米。

從傅立葉紅外譜圖看添加MXK501P后棚膜7～25微米的紅外光阻隔率可達88.78%，這表明添加高嶺土有利于提高棚膜的保溫性。

表3為力學(xué)性能檢測數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)看MXK501P添加量為3%時力學(xué)性能完全能滿足國家要求，拉伸強度、斷裂伸長率的指標還達到國家一級產(chǎn)品要求。

在以上兩個單位檢測的基礎(chǔ)上，MXK501P產(chǎn)品在安徽國風(fēng)塑業(yè)有限公司做了應(yīng)用試驗，并對力學(xué)性能進行檢測，棚膜制品性能具體檢測數(shù)據(jù)見表4。從數(shù)據(jù)看MXK501P已完全滿足國家標準，而且各項指標余量較大，制品性能良好，再從同比例添加滑石粉的棚膜霧度對比看，透光率方面也有明顯的優(yōu)勢。

從蒙西高嶺粉體股份有限公司MXK501P產(chǎn)品應(yīng)用效果看，添加MXK501P提高棚膜保溫性效果很明顯，而且對棚膜力學(xué)性幾乎沒有能影響，因此煅燒高嶺土是多功能棚膜良好的保溫助劑。

3 結(jié)束語

煅燒高嶺土MXK501P填加到農(nóng)用塑料棚膜可降低材料成本的同時大幅度提高紅外光阻隔能力，從而提高棚膜保溫性，添加3% MXK501P的0.1毫米厚棚膜紅外光阻隔率為88%以上，這可使夜間棚內(nèi)溫度提高1～3攝氏度，使農(nóng)作物早發(fā)芽、早成熟，既是在寒冷的季節(jié)里棚內(nèi)農(nóng)作物也照樣生長。煅燒高嶺土經(jīng)過合適的表面處理后，可以提高煅燒高嶺土在塑料體系中的分散性、加工性，對棚膜力學(xué)性能影響很小。由此可見，塑料棚膜中煅燒高嶺土的添加不是簡單的填充，而是塑料棚膜質(zhì)的提升，功能的擴展。

參考文獻

[1]周淑文，馮詩慶.煤系底層中高嶺巖（土）的開發(fā)利用[J].硅酸鹽通報，1992（2）.

[2]劉欽甫，等.煤系煅燒高嶺土改性工藝研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)，1996（12）.

[3]劉欽甫，張鵬飛.華北晚古生代煤系高嶺巖物質(zhì)組成和成礦機理研究[J].北京：海洋出版社，1997（8）.

[4]內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司.煤系高嶺巖地質(zhì)詳查報告（內(nèi)部資料）[Z].2001（12）.

[5]劉英俊.煅燒煤系高嶺土在農(nóng)用塑料薄膜中應(yīng)用[J].塑料科技，2002（2）.

[6]李寶智.高嶺土在聚乙烯農(nóng)用薄膜中的應(yīng)用研究[J].非金屬礦，1999（4）.

作者簡介：鐵剛（1980.3-）男，蒙古族，本科，內(nèi)蒙古是烏海市人，內(nèi)蒙古蒙西高嶺粉體股份有限公司，研究方向：非金屬材料應(yīng)用。