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新型煅烧高岭土在塑料及农地膜中的应用
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【塑胶五金网】摘 要： 新型煅烧高岭土具有资源丰富、性能优异等特点，特别是应用在农地膜中可提 高薄膜的物理性能的同时，还可提高农地膜的保温性，降低生产成本，改善透 光效果。
关键词： 新型 煅烧 高岭土 农地膜 应用
1 煅烧高岭土的性能
高岭土有两种类型，天然水合软质高岭土和由硬质高岭岩经煅烧而成的煅烧高岭 土。天然高岭土的应用在我国已有几百年的历史，主要用作陶瓷、搪瓷、造纸工业中的 填料和涂料、油漆、化妆品、肥皂、去污剂的填料，鉴于我国天然软质高岭土质量参差 不齐而且矿床缺乏，因此开始利用硬质高岭岩有着深远的意义。
我国有丰富的高岭岩矿床，仅山西大同煤田地区，优质高岭岩矿床已达数十亿吨。 大同地区硬质高岭岩，原矿质量好，分布层位稳定，优质矿石储量大，矿床赋存于煤系 地层中呈层状，与煤层紧密伴生，或为煤层顶底板，或为煤层中煤矸石，由于和煤层共 生，利于开采，便于利用。
这种硬质高岭岩石，呈棕褐色或黑色致密块状，因此有黑砂石之称。与目前广泛应 用的高岭土截然不同，矿石中成分单一而稳定，高岭土含量一般在92%～93%， 可达95%以上，有害矿物杂质少，主要成分含量SiO2<45%，Al2O3>37%，Fe2O3+ FeO<0.4%，TiO2<0.4%，CaO+MgO+K2O+Na2O<0.5%。原矿化学成分均优于国 内外高岭土矿，分析结果近似单矿物高岭石标准。
高岭岩单晶是一种双层水合硅铝酸盐，是由二氧化硅层和水合氧化铝层化学结合而 成，具有六角形片状结构，其分子式是Al2O3·2SiO2·2H2O。经高温煅烧后，矿物中 吸附水和结晶水失掉，炭质被氧化排出，其分子式成为Al2O3·2SiO2。经煅烧后的高岭 土中SiO2和Al2O3明显增加。
由于原矿纯度高，煅烧后的硅、铝氧化物也十分稳定，变化范围很小，SiO2含量介 于52.45%～53.10%，Al2O3含量介于44.94%～45.39%。经煅烧后白度可达90%以 上， 的可达95%以上，优于美国煅烧高岭土，更优于英国和我国苏州煅烧高岭土。 山西煅烧高岭土呈纯白色，美国煅烧高岭土呈淡黄色，英国和苏州煅烧高岭土呈明显淡 粉色，参见表1。
表1 煅烧高岭土白度对比
|
产地 |
山西煅烧高岭土 |
美国煅烧高岭土 |
英国煅烧高岭土 |
苏州煅烧高岭土 |
|
白度/% |
95 |
90 |
87 |
86 |
2 煅烧高岭土的性质和用途
煅烧高岭土有许多优异的技术特性，可塑性良好，塑性指数11.38，干燥过程中， 收缩率低，不容易产生裂纹。干燥抗折强度为1.313MPa，干燥收缩率4.9%。吸水性 强，悬浮性较好，黏结力强，耐高温，热稳定性较好，具有良好的化学稳定性和绝缘性 能，另外烧结性能较好。
煅烧高岭土有广泛用途，应用领域有陶瓷、造纸，作为功能性填料用于橡胶、塑 料、油漆、玻璃、日用化工，可做耐火材料和医药、农药的载体，另外还可用于国防尖 端工业等。
利用煅烧高岭土合成分子筛。分子筛是一种新型高效能、高热稳定性、选择性良好 的超微孔型吸附剂。广泛用于石油、化工、冶金、轻工、电子、医药、国防及环保等 领域。
3 煅烧高岭土的开发前景
煅烧高岭土不但是一种优质的颜料，而且已发展成为更有前途的功能性白色颜料， 在油漆、化工、橡胶、石油等工业中都获得了广泛的应用，在塑料制品中添加煅烧高岭 土可改善产品的电绝缘性，增加耐磨性，并可提高尼龙强度、耐折度及抗冲击性能等。 尤其在造纸工业中煅烧高岭土既是一种填料，又是一种很好的涂料，利用煅烧高岭土生 产的纸白度、光泽度、平滑度、透明度均高，油墨吸附性能好，加入煅烧高岭土部分代 替钛白粉降低涂布纸成本，煅烧高岭土价格仅是钛白粉的1/6～1/3。
近年来，世界高岭土年产量已达到2000多万t，平均以5%的速度递增，尤其是优 质超细煅烧高岭土供不应求，预计1996年世界煅烧高岭土可望达到2700万t，到2000 年可达到3000万t，与需求相比还有近200万t/a的缺口。我国高岭土产量约77万t， 优质高岭土仅7万t，每年需要进口超细高岭土5000多t，预计到2000年，我国需要优 质煅烧高岭土40万t，所以煅烧高岭土有非常广阔的市场发展前景。
4 太原八一填料厂煅烧高岭土工艺特点
随着煅烧高岭土用量日益增加，特别是高科技水平的不断发展，要求煅烧高岭土 的质量也随之提高，但目前国内高岭土一般煅烧工艺落后，大都采用导焰窑、隧道 窑、立窑、推板窑、转窑。这些煅烧工艺不适应高质量产品的要求，温度控制不精 确，容易出现过烧现象，产生莫来石，降低了成品的活性，而且煅烧时间长，投资 大。太原八一填料厂经过四年艰苦创业，研制成较先进的SA-3型新型煅烧高岭土 炉型，并于1993年投产使用，产品质量经用户使用和有关部门检测高于同类产品的 质量标准。
该厂采用新型煅烧高岭土生产工艺，其特点是采用全封闭、热风流、隔焰煅烧。在 煅烧过程中： ①物料在炉中翻动进行煅烧，受热均匀; ②温度控制精确、平稳，温度波 动&pmn;200℃，不会产生部分物料的过烧现象; ③操作实现了半自动化，减轻了劳动强度; ④采用旋转水冷法，冷却时间短; ⑤连续作业，煅烧时间短。
采用新型煅烧工艺生产的煅烧高岭土，质量稳定，白度高，物理性能好，经有关部 门查证，此工艺先进合理，尚属国内空白。
5 煅烧高岭土在塑料工业中的应用
高岭岩在煅烧过程中，晶型被破坏，变成无定形结构，因此高岭岩的煅烧过程就是 被活化的过程。
由于煅烧高岭土具有很好的活性，有较高的比表面积，这个活性表面容易与有机硅 烷，各种金属盐(如各种稳定剂)、极性聚合物、润滑剂等起作用，由此获得较好的分 散状态。
煅烧高岭土的耐酸性和耐碱性几乎超过所有无机物，所以说它具有很好的化学稳定 性，便于加工。
煅烧高岭土在1000℃高温时具有较好的稳定性，远远超过塑料的加工温度，可广 泛用于热固性和热塑性塑料。
由于它不含结晶水，含其他金属离子很少，因此它具有 的绝缘性能，可做绝缘 性塑料。
由于它无毒、无刺激性气味，可用于做食品、医药、化工的包装塑料制品。它附着 力强，易于着色，可获得各种期望的色彩。
煅烧高岭土粒度分布可人为控制，在各种聚合物体系中都能达到 堆砌状态，这 是在塑料工业中很有利用价值的特点。
煅烧高岭土具有较大的比表面积，折射率低于其他无机填料，在塑料薄膜制品中， 特别是薄膜厂家可使各种薄膜透光率高、热效率损失小、力学性能好。
煅烧高岭土具有较好的耐磨性，广泛用于增强塑料中。可塑性好、结合力强、悬 浮性能好，加工过程中与其他组分容易混合，在大多数塑料中容易分散，易于加工。 在模塑和交联过程中，减少制品的收缩率，在干燥过程中，收缩率低，不容易产生 裂纹。
6 煅烧高岭土在农地膜中的应用
我国是农业大国，塑料农地膜的产量及用量均居世界首位。而煅烧高岭土作为无机 填料在农地膜中应用，可提高农地膜的保温性，增加农地膜的透光率，降低热收缩率和 农地膜的生产成本，是一种亟待推广的新型改性材料。
采用太原八一填料厂生产的1000目煅烧高岭土，加入22%～32%，生产的改性农 膜母料，在PE吹塑大棚膜中添加10%～20%，农膜的各项物理力学性能见表2。
表2 不同农地膜的物理力学性能比较
|
序 号 |
拉伸强度/MPa |
断裂伸长率/% |
直角撕裂强度/MPa |
|||
|
纵 |
横 |
纵 |
横 |
纵 |
横 |
|
|
标准指标 1#(原用配方) 2#(加26%煅烧高岭土) 3#(加32%煅烧高岭土) 4#(加22%煅烧高岭土) 2#活化 3#活化 2#干燥 3#干燥 |
≥120 14.50 16.37 16.76 15.68 15.78 17.15 16.56 15.29 |
≥120 14.01 14.90 14.80 14.60 14.50 14.31 13.92 14.90 |
≥300 521.5 525.0 518.0 504.5 447.0 508.0 485.5 435.0 |
≥300 602.0 629.5 610.5 602.5 627.5 606.5 591.0 632.0 |
≥50 6.54 6.87 7.00 7.01 6.48 6.66 6.57 6.04 |
≥50 6.57 8.25 8.34 8.24 8.47 8.77 8.00 7.82 |
注： 1#配方为添加32%的1250目滑石粉;2#、3#、4#配方中的高岭土未活化处理;2#活化，3#活化的配方经 偶联剂活化处理;2#干燥、3#干燥的配方为只干燥未活化。
从表中可以看出，使用添加煅烧高岭土的母料生产的农膜，各项性能指标均达到或 超过标准指标。而添加经过活化的煅烧高岭土的配方性能又优于添加未活化的煅烧高岭 土的配方性能。
经过北京、河北、山东、甘肃、山西等用户试用和检测证明，以煅烧高岭土为改性 剂，可增加薄膜的透光率，提高塑料大棚的温度3～5℃，还由于煅烧高岭土粒度细， 呈片状，无极性，减少薄膜由于风沙的摩擦产生静电而沾附尘土。由于煅烧高岭土的价 格是聚乙烯树脂的1/4左右，采用煅烧高岭土可降低生产成本。
7 结束语
①采用新型煅烧工艺生产的煅烧高岭土具有粒度均匀，无极性，白度高等优点。
②在农地膜中应用煅烧高岭土，可提高农地膜的物理性能，增加薄膜的透光率，提 高农作物的产量。
③降低塑料制品的生产成本，增加应用单位的经济效益。
④推广应用新型煅烧高岭土，扩宽无机填料在塑料中的应用，具有明显的经济效益 和社会效益。
塑料加工业的飞速发展，非金属填料作为塑料制品的得力同盟军，开发推广应用新 型无机填料，不但可提高塑料制品的物理和力学性能，满足人们对塑料制品的要求，还 可大大降低塑料制品的生产成本，扩宽塑料制品的应用领域。
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