煅烧高岭土在多功能棚膜中的应用研究

摘 要：文章叙述了煤系煅烧高岭土表面处理过程，进行了煅烧高岭土在多功能农用塑料棚膜中的应用研究，结果表明煅烧高岭土可以大幅度增加农膜制品的红外线阻隔性能的同时，基本不降低农膜制品的力学性能。

关键词：煤系煅烧高岭土；改性；棚膜；保温；红外光阻隔率

引言

煤系高岭土是我国的特有资源，是煤的伴生物，其主要成分为高岭石，含量一般在90%以上。高岭石矿物是1：1层状二八面体的硅酸盐矿物，其理想化学式为Al2O3・2SiO2・2H2O[1～4]。煤系高岭石经粉碎、细磨、煅烧后可得超细高白煅烧高岭土，再经过表面处理可广泛用于塑料、橡胶等高分子材料。

早在上世纪90年代初一些专家对高岭土红外光阻隔功能进行研究，并取得了预期效果，于1993年在日本东京举行的国际聚合物加工学会学术报告会上公布了研究结果[5～6]。随着农用塑料棚膜的多功能化发展，高岭土红外光阻隔功能也被逐渐认可并应用到实际生产中。

1 煤系高岭土的保温原理

煤系煅烧高岭土具有阻隔波长为7～25微米的红外光辐射的作用，而夜晚从地球表面向大气层散发热量的主要形式，即能量的90%是以7～25微米的红外光辐射出去的。农用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚内的温度高于棚外，使农作物得以早发芽、早成熟，在寒冷的季节里棚内农作物也照样生长。普通的聚乙烯薄膜对红外光的阻隔能力很差，在夜间大部分能量以红外辐射的形式散失到棚外，使棚内夜间温度下降，起不到保温作用。纯聚乙烯薄膜（厚度0.08～0.1毫米）对于7～25微米波长范围的红外光透过率为70%～80%，而添加具有红外光阻隔功能的煅烧高岭土后，可将红外光透过率减少到25%以下，可使棚内夜间温度提高1～3摄氏度。

2 实验

2.1 实验原料

LLDPE，薄膜级粉状料，齐鲁石化；

MXG001，表面处理剂，内蒙古蒙西高岭粉体股份有限公司；

MXK201，超细高白煅烧高岭土，内蒙古蒙西高岭粉体股份有限公司；

2.2 实验方法

2.2.1 制备过程

将2000克 MXK201加入SHR100高速混合机中加热混合至物料温度70～100摄氏度时加入20～50克MXG001混合，物料温度110摄氏度时出料即可得到棚膜制品用煅烧高岭土MXK501P。

2.2.2 塑料棚膜用MXK501P应用测试

将MXK501P与LLDPE按1：1比例混合，并添加其他助剂，使用TE-50同向高速排气式双螺杆混炼挤出机合挤出母料。用该母料在兰州定元集团公司制备0.1mm白色PE棚膜制品。棚膜性能检测委托天津质量市质量监督局和北京华盾塑料有限责任公司。

2.3 结果与讨论

2.3.1 多功能棚膜用改性高岭土各项物理指标

煤系高岭土煅烧后表面形成较多孔隙，吸潮性大，储存以及运输过程中容易吸潮，如果直接使用，在塑料加工温度下水分汽化，致使塑料机体中出现大小不均的孔，影响材料力学性能。因此必须通过表面处理，使高岭土表面疏水，同时表面处理的高岭土在树脂中的分散性和亲和性更好。而高岭土疏水性和树脂中的分散性，评价结果一般采用改性高岭土活化指数、降粘值来表征。

从表2可以看出，MXK501P产品白度高、粒度细，对棚膜制品外观和透光率影响较少，而高的活化指数、降粘值也保证了其在PE体系中的分散均匀。

2.3.2 MXK501P对棚膜性能的影响

图1是添加MXK501P后的棚膜傅立叶红外谱图。棚膜中高岭土百分含量为3%，棚膜厚度为0.10毫米。

从傅立叶红外谱图看添加MXK501P后棚膜7～25微米的红外光阻隔率可达88.78%，这表明添加高岭土有利于提高棚膜的保温性。

表3为力学性能检测数据，从数据看MXK501P添加量为3%时力学性能完全能满足国家要求，拉伸强度、断裂伸长率的指标还达到国家一级产品要求。

在以上两个单位检测的基础上，MXK501P产品在安徽国风塑业有限公司做了应用试验，并对力学性能进行检测，棚膜制品性能具体检测数据见表4。从数据看MXK501P已完全满足国家标准，而且各项指标余量较大，制品性能良好，再从同比例添加滑石粉的棚膜雾度对比看，透光率方面也有明显的优势。

从蒙西高岭粉体股份有限公司MXK501P产品应用效果看，添加MXK501P提高棚膜保温性效果很明显，而且对棚膜力学性几乎没有能影响，因此煅烧高岭土是多功能棚膜良好的保温助剂。

3 结束语

煅烧高岭土MXK501P填加到农用塑料棚膜可降低材料成本的同时大幅度提高红外光阻隔能力，从而提高棚膜保温性，添加3% MXK501P的0.1毫米厚棚膜红外光阻隔率为88%以上，这可使夜间棚内温度提高1～3摄氏度，使农作物早发芽、早成熟，既是在寒冷的季节里棚内农作物也照样生长。煅烧高岭土经过合适的表面处理后，可以提高煅烧高岭土在塑料体系中的分散性、加工性，对棚膜力学性能影响很小。由此可见，塑料棚膜中煅烧高岭土的添加不是简单的填充，而是塑料棚膜质的提升，功能的扩展。

参考文献

[1]周淑文，冯诗庆.煤系底层中高岭岩（土）的开发利用[J].硅酸盐通报，1992（2）.

[2]刘钦甫，等.煤系煅烧高岭性工艺研究[J].中国矿业大学，1996（12）.

[3]刘钦甫，张鹏飞.华北晚古生代煤系高岭岩物质组成和成矿机理研究[J].北京：海洋出版社，1997（8）.

[4]内蒙古蒙西高岭粉体股份有限公司.煤系高岭岩地质详查报告（内部资料）[Z].2001（12）.

[5]刘英俊.煅烧煤系高岭土在农用塑料薄膜中应用[J].塑料科技，2002（2）.

[6]李宝智.高岭土在聚乙烯农用薄膜中的应用研究[J].非金属矿，1999（4）.

作者简介：铁刚（1980.3-）男，蒙古族，本科，内蒙古是乌海市人，内蒙古蒙西高岭粉体股份有限公司，研究方向：非金属材料应用。