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农地膜改性保温母料的应用研究
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【塑胶五金网】摘 要： 本文详细介绍了农地膜改性保温母料的原辅材料、生产工艺、技术指标、产品 应用等方面的生产应用情况。
关键词： 农地膜 保温母料 应用研究
1 前 言
我国是农业大国，利用农地膜覆盖技术已成为我国发展 “两高一优” 农业和 “菜 篮子工程” 的重要措施。但目前国内使用的普通农地膜存在保温性差、价格高等缺点。 为了提高农地膜的保温性，降低生产成本，我们选择了以新型煅烧高岭土为保温添加剂 生产农地膜改性保温母料的研制课题。
经过近两年的反复研究实验，确定以薄膜级低密度聚乙烯 (LDPE) 为载体，选用 新型煅烧高岭土超细粉体作保温剂，加入多种化学助剂和活化剂，采用先进的双螺杆挤 出机组造粒。加入这种保温母料生产的农地膜对红外光具有较好的屏蔽阻隔作用。农田 实际应用表明，采用这种具有红外阻隔性能的聚乙烯农地膜，可使地温相对提高3～ 5℃，能够有效地促进农作物的生长发育，还可降低农地膜生产成本3%～8%，应用前 景十分广阔。
2 原材料的选择及工艺路线的确定
2.1 原辅材料
2.1.1 载体树脂选择
载体树脂选用MFR为2g/10min左右的薄膜级低密度聚乙烯 (LDPE)，这样既做到 了载体与助剂能够较好掺混，使之分散均匀，也可达到与吹膜基料有相近的流动性，从 而保证了共混相容性良好。
2.1.2 保温助剂的选择
理想的红外阻隔剂应该是红外光反射剂，其作用应该像一面镜子，一方面能透过可 见光，另一方面可将来自土壤的红外光反射回棚内。我们研制的农地膜改性保温母料中 添加了适量的硅酸盐填料 (新型煅烧超细高岭土，1250目)。目前我国应用于聚乙烯地 膜的红外光阻隔效果明显优于碳酸盐类。这种材料除了具有保温性能好外，还具备良好 的透光性。
加入适量该种材料的农膜在7～25μm波长范围的红外光透过率为36%～50%，可 见光透过率为75%～90%，散射光透过率为25%～55%。可见，这种农膜白天可接受 大量的日照热量，而在夜间又可阻隔向外散射的红外热，从而达到保温作用。
2.1.3 偶联剂
选用新型的稀土铝酸酯偶联剂，采用以这种助剂对高岭土进行表面处理，可使无机 填充粉体的表面得到较好的包覆活化，又能使无机材料与有机载体相容交联。
2.1.4 润滑剂
一般用固体石蜡和硬脂酸做改善加工性能的润滑剂使用。
2.2 工艺路线的确定
保温母料的生产工艺流程可以用炼塑法、单螺杆挤出造粒法和双螺杆挤出造粒法。 我们采用双螺杆挤出造粒。其工艺流程如下：
煅烧高岭土→干燥→特殊处理→偶联剂→活化→助剂→树脂→混合→挤出→冷却→切粒→分级→ 产品
采用双螺杆挤出机造粒，优于炼塑法和单螺杆挤出造粒法。双螺杆挤出造粒，可将 树脂与助剂在混合机中混合后，经过双螺杆挤出机中的两螺杆之间啮合，物料在螺杆间 以输送轨迹形成“∞” 运动。并在螺杆设计的反流区、混炼区产生短暂的滞流增压， 物料能够得到较好的共混，使之分散均匀。
2.3 生产设备
①高速混合机： 阜新红旗塑料机械厂生产的GHR-200型。
②双螺杆挤出机： 石家庄轴承设备总厂生产的SHSJ -60同向旋转平行双螺杆挤出 机，L/D=30：1，螺杆直径60mm，转速30～300r/min。
③挤出吹膜机： 北京塑料机械厂生产。
④主要测试仪器： 熔体流动速率测试仪、拉力机、恒温干燥箱、可见光光度计、分 析天平和红外光谱仪等。
2.4 生产工艺
2.4.1 原辅材料的筛选与处理
经试验选定基料一般要求MFR为2g/10min的薄膜级低密度聚乙烯(LDPE)。保温 助剂为旋转式煅烧工艺生产的新型高岭土和稀土铝酸酯偶联剂等材料。由于保温剂高岭 土在运输和贮存中极易吸水受潮，故在使用时要进行干燥处理，否则将影响母料质量。
2.4.2 保温剂的活化处理
经过反复试验对比，加入适量的高岭土，活化与未活化效果大不相同，使用活化后的高 岭土填充的薄膜表明：加入活化后的母料薄膜的透光率、拉伸强度、断裂伸长率均有提高。
活化工艺为： 将高岭土加入高速混合搅拌机中，高速搅拌2～3min，加入1.2%的 稀土铝酸酯偶联剂，活化处理5～6min，温度控制在100～120℃。注意由于高岭土填料 在高速混合中的摩擦，易产生静电而出现粒子二次凝聚现象，影响分散效果。
2.4.3 原辅材料的混合
将低密度聚乙烯和有关的助剂加入装有高岭土 (活化好的) 的混合机中稍加搅拌， 混合均匀，即放出，即可转入双螺杆挤出机造粒。
2.4.4 挤出造粒
主机转速160～220r/min，主机温度控制Ⅰ区90～100℃，Ⅱ区140～170℃，Ⅲ区140～ 160℃，Ⅳ区120～140℃，机头110～130℃，冷却水温30～50℃。经冷却后的料条易带水 受潮，要经过干燥风箱干燥后切粒，也可采用热切工艺，但母料颗粒表面外观略为欠佳。
3 产品质量及主要技术指标
在母料生产加工过程中，由于采用了超细高岭土粉体，此材料呈片状结构，片径为 4：1～10：1，摩擦因数大，在加工时，粒子之间易产生二次凝聚，难以在树脂中分散均 匀，造成母料在吹膜应用时分散效果差，影响农地膜的性能和质量。
为了使母料分散均匀，保证质量，我们选用了多种分散剂、活化剂，还采取特殊处 理方法，使超细无机粉体在加工中消除静电，避免粉体颗粒产生凝聚，以确保产品质量 稳定。产品主要技术指标参见表1。
表1 产品主要技术指标
|
序号 |
项 目 |
指 标 |
|
1 2 3 4 5 6 |
外观 粒度(每10g母料数目) 密度/(g/cm3) 水分及挥发物含量/% 熔体流动速率/(g/10min) 白度/% |
色泽一致，无杂质和碎末 200～600个 ≤1.8 ≤0.3 根据用户需要可调整 ≥55 |
4 产品应用情况
我们生产的农地膜改性保温母料生产的保温地膜，经河北、山东、山西、北京、河 南、内蒙、天津、陕西等18个省市在不同地区、不同季节、不同环境的地域使用后， 普遍认为加入适量该种母料吹塑的农地膜保温性好，透光率高，地温可提高3～5℃， 有利于农作物生长，可使农作物增产6%～8%。
从目前原材料价格看，低密度聚乙烯8000元/t，高岭土2500元/t，保温母料按 10%在聚乙烯中添加计算，聚乙烯保温地膜的生产成本可降低7%左右。并且该保温地 膜透光率比普通农地膜提高3%～5%，地面温度提高2～5℃，减少昼夜温差3～5℃。 有效的促进了农作物的生长发育，农业产量和价值可相对提高10%～12%。
5 结 论
①高岭土是一种较理想的农地膜红外光阻隔剂，使用新型的煅烧高岭土/低密度聚 乙烯体系保温母料生产的农地膜，保温性好，透光率高，可使农田地温提高3～5℃， 能够有效的促进农作物生长发育。
②利用偶联剂对高岭土进行表面处理，并以特殊手段对高岭土进行工艺处理，既可 提高这种无机超细粉体的表面活性，又可消除超细粉体的二次凝聚，从而保证了与载体 树脂体系的充分共混，使得保温地膜母料性能稳定，质量可靠。
③以新型煅烧超细高岭土作为保温剂用于聚乙烯地膜，不仅可以降低聚乙烯地膜的 生产成本，并且能够提高农作物的产量，增加农业产值，具有十分显著的经济效益和社 会效益。
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