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新型煅燒高嶺土在塑料及農(nóng)地膜中的應(yīng)用

來(lái)源：塑料五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2013-09-02 10:15:08點(diǎn)擊率：

　　【塑膠五金網(wǎng)】摘 要： 新型煅燒高嶺土具有資源豐富、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，特別是應(yīng)用在農(nóng)地膜中可提 高薄膜的物理性能的同時(shí)，還可提高農(nóng)地膜的保溫性，降低生產(chǎn)成本，改善透 光效果。

　　關(guān)鍵詞： 新型 煅燒 高嶺土 農(nóng)地膜 應(yīng)用

　　1 煅燒高嶺土的性能

　　高嶺土有兩種類型，天然水合軟質(zhì)高嶺土和由硬質(zhì)高嶺巖經(jīng)煅燒而成的煅燒高嶺 土。天然高嶺土的應(yīng)用在我國(guó)已有幾百年的歷史，主要用作陶瓷、搪瓷、造紙工業(yè)中的 填料和涂料、油漆、化妝品、肥皂、去污劑的填料，鑒于我國(guó)天然軟質(zhì)高嶺土質(zhì)量參差 不齊而且礦床缺乏，因此開(kāi)始利用硬質(zhì)高嶺巖有著深遠(yuǎn)的意義。

　　我國(guó)有豐富的高嶺巖礦床，僅山西大同煤田地區(qū)，優(yōu)質(zhì)高嶺巖礦床已達(dá)數(shù)十億噸。 大同地區(qū)硬質(zhì)高嶺巖，原礦質(zhì)量好，分布層位穩(wěn)定，優(yōu)質(zhì)礦石儲(chǔ)量大，礦床賦存于煤系 地層中呈層狀，與煤層緊密伴生，或?yàn)槊簩禹數(shù)装?，或?yàn)槊簩又忻喉肥?，由于和煤層?生，利于開(kāi)采，便于利用。

　　這種硬質(zhì)高嶺巖石，呈棕褐色或黑色致密塊狀，因此有黑砂石之稱。與目前廣泛應(yīng) 用的高嶺土截然不同，礦石中成分單一而穩(wěn)定，高嶺土含量一般在92%～93%， 可達(dá)95%以上，有害礦物雜質(zhì)少，主要成分含量SiO2<45%，Al2O3>37%，F(xiàn)e2O3+ FeO<0.4%，TiO2<0.4%，CaO+MgO+K2O+Na2O<0.5%。原礦化學(xué)成分均優(yōu)于國(guó) 內(nèi)外高嶺土礦，分析結(jié)果近似單礦物高嶺石標(biāo)準(zhǔn)。

　　高嶺巖單晶是一種雙層水合硅鋁酸鹽，是由二氧化硅層和水合氧化鋁層化學(xué)結(jié)合而 成，具有六角形片狀結(jié)構(gòu)，其分子式是Al2O3·2SiO2·2H2O。經(jīng)高溫煅燒后，礦物中 吸附水和結(jié)晶水失掉，炭質(zhì)被氧化排出，其分子式成為Al2O3·2SiO2。經(jīng)煅燒后的高嶺 土中SiO2和Al2O3明顯增加。

　　由于原礦純度高，煅燒后的硅、鋁氧化物也十分穩(wěn)定，變化范圍很小，SiO2含量介 于52.45%～53.10%，Al2O3含量介于44.94%～45.39%。經(jīng)煅燒后白度可達(dá)90%以 上， 的可達(dá)95%以上，優(yōu)于美國(guó)煅燒高嶺土，更優(yōu)于英國(guó)和我國(guó)蘇州煅燒高嶺土。 山西煅燒高嶺土呈純白色，美國(guó)煅燒高嶺土呈淡黃色，英國(guó)和蘇州煅燒高嶺土呈明顯淡 粉色，參見(jiàn)表1。

　　表1 煅燒高嶺土白度對(duì)比

產(chǎn)地

山西煅燒高嶺土

美國(guó)煅燒高嶺土

英國(guó)煅燒高嶺土

蘇州煅燒高嶺土

白度/%

95

90

87

86

　　2 煅燒高嶺土的性質(zhì)和用途

　　煅燒高嶺土有許多優(yōu)異的技術(shù)特性，可塑性良好，塑性指數(shù)11.38，干燥過(guò)程中， 收縮率低，不容易產(chǎn)生裂紋。干燥抗折強(qiáng)度為1.313MPa，干燥收縮率4.9%。吸水性 強(qiáng)，懸浮性較好，黏結(jié)力強(qiáng)，耐高溫，熱穩(wěn)定性較好，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性 能，另外燒結(jié)性能較好。

　　煅燒高嶺土有廣泛用途，應(yīng)用領(lǐng)域有陶瓷、造紙，作為功能性填料用于橡膠、塑 料、油漆、玻璃、日用化工，可做耐火材料和醫(yī)藥、農(nóng)藥的載體，另外還可用于國(guó)防尖 端工業(yè)等。

　　利用煅燒高嶺土合成分子篩。分子篩是一種新型高效能、高熱穩(wěn)定性、選擇性良好 的超微孔型吸附劑。廣泛用于石油、化工、冶金、輕工、電子、醫(yī)藥、國(guó)防及環(huán)保等 領(lǐng)域。

　　3 煅燒高嶺土的開(kāi)發(fā)前景

　　煅燒高嶺土不但是一種優(yōu)質(zhì)的顏料，而且已發(fā)展成為更有前途的功能性白色顏料， 在油漆、化工、橡膠、石油等工業(yè)中都獲得了廣泛的應(yīng)用，在塑料制品中添加煅燒高嶺 土可改善產(chǎn)品的電絕緣性，增加耐磨性，并可提高尼龍強(qiáng)度、耐折度及抗沖擊性能等。 尤其在造紙工業(yè)中煅燒高嶺土既是一種填料，又是一種很好的涂料，利用煅燒高嶺土生 產(chǎn)的紙白度、光澤度、平滑度、透明度均高，油墨吸附性能好，加入煅燒高嶺土部分代 替鈦白粉降低涂布紙成本，煅燒高嶺土價(jià)格僅是鈦白粉的1/6～1/3。

　　近年來(lái)，世界高嶺土年產(chǎn)量已達(dá)到2000多萬(wàn)t，平均以5%的速度遞增，尤其是優(yōu) 質(zhì)超細(xì)煅燒高嶺土供不應(yīng)求，預(yù)計(jì)1996年世界煅燒高嶺土可望達(dá)到2700萬(wàn)t，到2000 年可達(dá)到3000萬(wàn)t，與需求相比還有近200萬(wàn)t/a的缺口。我國(guó)高嶺土產(chǎn)量約77萬(wàn)t， 優(yōu)質(zhì)高嶺土僅7萬(wàn)t，每年需要進(jìn)口超細(xì)高嶺土5000多t，預(yù)計(jì)到2000年，我國(guó)需要優(yōu) 質(zhì)煅燒高嶺土40萬(wàn)t，所以煅燒高嶺土有非常廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。

　　4 太原八一填料廠煅燒高嶺土工藝特點(diǎn)

　　隨著煅燒高嶺土用量日益增加，特別是高科技水平的不斷發(fā)展，要求煅燒高嶺土 的質(zhì)量也隨之提高，但目前國(guó)內(nèi)高嶺土一般煅燒工藝落后，大都采用導(dǎo)焰窯、隧道 窯、立窯、推板窯、轉(zhuǎn)窯。這些煅燒工藝不適應(yīng)高質(zhì)量產(chǎn)品的要求，溫度控制不精 確，容易出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象，產(chǎn)生莫來(lái)石，降低了成品的活性，而且煅燒時(shí)間長(zhǎng)，投資 大。太原八一填料廠經(jīng)過(guò)四年艱苦創(chuàng)業(yè)，研制成較先進(jìn)的SA-3型新型煅燒高嶺土 爐型，并于1993年投產(chǎn)使用，產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)用戶使用和有關(guān)部門檢測(cè)高于同類產(chǎn)品的 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

　　該廠采用新型煅燒高嶺土生產(chǎn)工藝，其特點(diǎn)是采用全封閉、熱風(fēng)流、隔焰煅燒。在 煅燒過(guò)程中： ①物料在爐中翻動(dòng)進(jìn)行煅燒，受熱均勻; ②溫度控制精確、平穩(wěn)，溫度波 動(dòng)&pmn;200℃，不會(huì)產(chǎn)生部分物料的過(guò)燒現(xiàn)象; ③操作實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度; ④采用旋轉(zhuǎn)水冷法，冷卻時(shí)間短; ⑤連續(xù)作業(yè)，煅燒時(shí)間短。

　　采用新型煅燒工藝生產(chǎn)的煅燒高嶺土，質(zhì)量穩(wěn)定，白度高，物理性能好，經(jīng)有關(guān)部 門查證，此工藝先進(jìn)合理，尚屬國(guó)內(nèi)空白。

　　5 煅燒高嶺土在塑料工業(yè)中的應(yīng)用

　　高嶺巖在煅燒過(guò)程中，晶型被破壞，變成無(wú)定形結(jié)構(gòu)，因此高嶺巖的煅燒過(guò)程就是 被活化的過(guò)程。

　　由于煅燒高嶺土具有很好的活性，有較高的比表面積，這個(gè)活性表面容易與有機(jī)硅 烷，各種金屬鹽(如各種穩(wěn)定劑)、極性聚合物、潤(rùn)滑劑等起作用，由此獲得較好的分 散狀態(tài)。

　　煅燒高嶺土的耐酸性和耐堿性幾乎超過(guò)所有無(wú)機(jī)物，所以說(shuō)它具有很好的化學(xué)穩(wěn)定 性，便于加工。

　　煅燒高嶺土在1000℃高溫時(shí)具有較好的穩(wěn)定性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)塑料的加工溫度，可廣 泛用于熱固性和熱塑性塑料。

　　由于它不含結(jié)晶水，含其他金屬離子很少，因此它具有 的絕緣性能，可做絕緣 性塑料。

　　由于它無(wú)毒、無(wú)刺激性氣味，可用于做食品、醫(yī)藥、化工的包裝塑料制品。它附著 力強(qiáng)，易于著色，可獲得各種期望的色彩。

　　煅燒高嶺土粒度分布可人為控制，在各種聚合物體系中都能達(dá)到 堆砌狀態(tài)，這 是在塑料工業(yè)中很有利用價(jià)值的特點(diǎn)。

　　煅燒高嶺土具有較大的比表面積，折射率低于其他無(wú)機(jī)填料，在塑料薄膜制品中， 特別是薄膜廠家可使各種薄膜透光率高、熱效率損失小、力學(xué)性能好。

　　煅燒高嶺土具有較好的耐磨性，廣泛用于增強(qiáng)塑料中?？伤苄院?、結(jié)合力強(qiáng)、懸 浮性能好，加工過(guò)程中與其他組分容易混合，在大多數(shù)塑料中容易分散，易于加工。 在模塑和交聯(lián)過(guò)程中，減少制品的收縮率，在干燥過(guò)程中，收縮率低，不容易產(chǎn)生 裂紋。

　　6 煅燒高嶺土在農(nóng)地膜中的應(yīng)用

　　我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，塑料農(nóng)地膜的產(chǎn)量及用量均居世界首位。而煅燒高嶺土作為無(wú)機(jī) 填料在農(nóng)地膜中應(yīng)用，可提高農(nóng)地膜的保溫性，增加農(nóng)地膜的透光率，降低熱收縮率和 農(nóng)地膜的生產(chǎn)成本，是一種亟待推廣的新型改性材料。

　　采用太原八一填料廠生產(chǎn)的1000目煅燒高嶺土，加入22%～32%，生產(chǎn)的改性農(nóng) 膜母料，在PE吹塑大棚膜中添加10%～20%，農(nóng)膜的各項(xiàng)物理力學(xué)性能見(jiàn)表2。

　　表2 不同農(nóng)地膜的物理力學(xué)性能比較

序 號(hào)

拉伸強(qiáng)度/MPa

斷裂伸長(zhǎng)率/%

直角撕裂強(qiáng)度/MPa

縱

橫

縱

橫

縱

橫

標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)

1#(原用配方)

2#(加26%煅燒高嶺土)

3#(加32%煅燒高嶺土)

4#(加22%煅燒高嶺土)

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#配方為添加32%的1250目滑石粉;2#、3#、4#配方中的高嶺土未活化處理;2#活化，3#活化的配方經(jīng) 偶聯(lián)劑活化處理;2#干燥、3#干燥的配方為只干燥未活化。

　　從表中可以看出，使用添加煅燒高嶺土的母料生產(chǎn)的農(nóng)膜，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或 超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。而添加經(jīng)過(guò)活化的煅燒高嶺土的配方性能又優(yōu)于添加未活化的煅燒高嶺 土的配方性能。

　　經(jīng)過(guò)北京、河北、山東、甘肅、山西等用戶試用和檢測(cè)證明，以煅燒高嶺土為改性 劑，可增加薄膜的透光率，提高塑料大棚的溫度3～5℃，還由于煅燒高嶺土粒度細(xì)， 呈片狀，無(wú)極性，減少薄膜由于風(fēng)沙的摩擦產(chǎn)生靜電而沾附塵土。由于煅燒高嶺土的價(jià) 格是聚乙烯樹(shù)脂的1/4左右，采用煅燒高嶺土可降低生產(chǎn)成本。

　　7 結(jié)束語(yǔ)

　?、俨捎眯滦挽褵に嚿a(chǎn)的煅燒高嶺土具有粒度均勻，無(wú)極性，白度高等優(yōu)點(diǎn)。

　?、谠谵r(nóng)地膜中應(yīng)用煅燒高嶺土，可提高農(nóng)地膜的物理性能，增加薄膜的透光率，提 高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

　　③降低塑料制品的生產(chǎn)成本，增加應(yīng)用單位的經(jīng)濟(jì)效益。

　?、芡茝V應(yīng)用新型煅燒高嶺土，擴(kuò)寬無(wú)機(jī)填料在塑料中的應(yīng)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益 和社會(huì)效益。

　　塑料加工業(yè)的飛速發(fā)展，非金屬填料作為塑料制品的得力同盟軍，開(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用新 型無(wú)機(jī)填料，不但可提高塑料制品的物理和力學(xué)性能，滿足人們對(duì)塑料制品的要求，還 可大大降低塑料制品的生產(chǎn)成本，擴(kuò)寬塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域。

 

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