煅燒高嶺土在多功能棚膜中的應用研究

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用塑料棚膜中的應用研究，結果表明煅燒高嶺土可以大幅度增加農膜制品的紅外線阻隔性能的同時，基本不降低農膜制品的力學性能。

關鍵詞：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，其理想化學式為Al2O3·2SiO2·2H2O[1～4]。煤系高嶺石經粉碎、細磨、煅燒后可得超細高白煅燒高嶺土，再經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，并取得了預期效果，于1993年在日本東京舉行的國際聚合物加工學會學術報告會上公布了研究結果[5～6]。隨著農用塑料棚膜的多功能化發展，高嶺土紅外光阻隔功能也被逐漸認可并應用到實際生產中。

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。農用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚內的溫度高于棚外，使農作物得以早發芽、早成熟，在寒冷的季節里棚內農作物也照樣生長。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量市質量監督局和北京華盾塑料有限責任公司。

2.3 結果與討論

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大小不均的孔，影響材料力學性能。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，評價結果一般采用改性高嶺土活化指數、降粘值來表征。

從表2可以看出，MXK501P產品白度高、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、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為力學性能檢測數據，從數據看MXK501P添加量為3%時力學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品要求。

在以上兩個單位檢測的基礎上，MXK501P產品在安徽國風塑業有限公司做了應用試驗，并對力學性能進行檢測，棚膜制品性能具體檢測數據見表4。從數據看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勢。

從蒙西高嶺粉體股份有限公司MXK501P產品應用效果看，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 結束語

煅燒高嶺土MXK501P填加到農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，這可使夜間棚內溫度提高1～3攝氏度，使農作物早發芽、早成熟，既是在寒冷的季節里棚內農作物也照樣生長。煅燒高嶺土經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].中國礦業大學，1996（12）.

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

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

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

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

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

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用塑料棚膜中的應用研究，結果表明煅燒高嶺土可以大幅度增加農膜制品的紅外線阻隔性能的同時，基本不降低農膜制品的力學性能。

關鍵詞：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，其理想化學式為Al2O3·2SiO2·2H2O[1～4]。煤系高嶺石經粉碎、細磨、煅燒后可得超細高白煅燒高嶺土，再經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，并取得了預期效果，于1993年在日本東京舉行的國際聚合物加工學會學術報告會上公布了研究結果[5～6]。隨著農用塑料棚膜的多功能化發展，高嶺土紅外光阻隔功能也被逐漸認可并應用到實際生產中。

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。農用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚內的溫度高于棚外，使農作物得以早發芽、早成熟，在寒冷的季節里棚內農作物也照樣生長。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量市質量監督局和北京華盾塑料有限責任公司。

2.3 結果與討論

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大小不均的孔，影響材料力學性能。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，評價結果一般采用改性高嶺土活化指數、降粘值來表征。

從表2可以看出，MXK501P產品白度高、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、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為力學性能檢測數據，從數據看MXK501P添加量為3%時力學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品要求。

在以上兩個單位檢測的基礎上，MXK501P產品在安徽國風塑業有限公司做了應用試驗，并對力學性能進行檢測，棚膜制品性能具體檢測數據見表4。從數據看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勢。

從蒙西高嶺粉體股份有限公司MXK501P產品應用效果看，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 結束語

煅燒高嶺土MXK501P填加到農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，這可使夜間棚內溫度提高1～3攝氏度，使農作物早發芽、早成熟，既是在寒冷的季節里棚內農作物也照樣生長。煅燒高嶺土經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].中國礦業大學，1996（12）.

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

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

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

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

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

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用塑料棚膜中的應用研究，結果表明煅燒高嶺土可以大幅度增加農膜制品的紅外線阻隔性能的同時，基本不降低農膜制品的力學性能。

關鍵詞：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，其理想化學式為Al2O3·2SiO2·2H2O[1～4]。煤系高嶺石經粉碎、細磨、煅燒后可得超細高白煅燒高嶺土，再經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，并取得了預期效果，于1993年在日本東京舉行的國際聚合物加工學會學術報告會上公布了研究結果[5～6]。隨著農用塑料棚膜的多功能化發展，高嶺土紅外光阻隔功能也被逐漸認可并應用到實際生產中。

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。農用塑料薄膜扣成的大棚，主要是使棚內的溫度高于棚外，使農作物得以早發芽、早成熟，在寒冷的季節里棚內農作物也照樣生長。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量市質量監督局和北京華盾塑料有限責任公司。

2.3 結果與討論

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大小不均的孔，影響材料力學性能。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，評價結果一般采用改性高嶺土活化指數、降粘值來表征。

從表2可以看出，MXK501P產品白度高、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、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為力學性能檢測數據，從數據看MXK501P添加量為3%時力學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品要求。

在以上兩個單位檢測的基礎上，MXK501P產品在安徽國風塑業有限公司做了應用試驗，并對力學性能進行檢測，棚膜制品性能具體檢測數據見表4。從數據看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勢。

從蒙西高嶺粉體股份有限公司MXK501P產品應用效果看，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 結束語

煅燒高嶺土MXK501P填加到農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，這可使夜間棚內溫度提高1～3攝氏度，使農作物早發芽、早成熟，既是在寒冷的季節里棚內農作物也照樣生長。煅燒高嶺土經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].中國礦業大學，1996（12）.

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

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

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

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

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