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農(nóng)地膜改性保溫母料的應(yīng)用研究

來(lái)源：塑料五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2013-09-03 09:30:44點(diǎn)擊率：

 

　　【塑膠五金網(wǎng)】摘 要： 本文詳細(xì)介紹了農(nóng)地膜改性保溫母料的原輔材料、生產(chǎn)工藝、技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品 應(yīng)用等方面的生產(chǎn)應(yīng)用情況。

　　關(guān)鍵詞： 農(nóng)地膜 保溫母料 應(yīng)用研究

　　1 前 言

　　我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，利用農(nóng)地膜覆蓋技術(shù)已成為我國(guó)發(fā)展 “兩高一優(yōu)” 農(nóng)業(yè)和 “菜 籃子工程” 的重要措施。但目前國(guó)內(nèi)使用的普通農(nóng)地膜存在保溫性差、價(jià)格高等缺點(diǎn)。 為了提高農(nóng)地膜的保溫性，降低生產(chǎn)成本，我們選擇了以新型煅燒高嶺土為保溫添加劑 生產(chǎn)農(nóng)地膜改性保溫母料的研制課題。

　　經(jīng)過(guò)近兩年的反復(fù)研究實(shí)驗(yàn)，確定以薄膜級(jí)低密度聚乙烯 (LDPE) 為載體，選用 新型煅燒高嶺土超細(xì)粉體作保溫劑，加入多種化學(xué)助劑和活化劑，采用先進(jìn)的雙螺桿擠 出機(jī)組造粒。加入這種保溫母料生產(chǎn)的農(nóng)地膜對(duì)紅外光具有較好的屏蔽阻隔作用。農(nóng)田 實(shí)際應(yīng)用表明，采用這種具有紅外阻隔性能的聚乙烯農(nóng)地膜，可使地溫相對(duì)提高3～ 5℃，能夠有效地促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，還可降低農(nóng)地膜生產(chǎn)成本3%～8%，應(yīng)用前 景十分廣闊。

　　2 原材料的選擇及工藝路線的確定

　　2.1 原輔材料

　　2.1.1 載體樹(shù)脂選擇

　　載體樹(shù)脂選用MFR為2g/10min左右的薄膜級(jí)低密度聚乙烯 (LDPE)，這樣既做到 了載體與助劑能夠較好摻混，使之分散均勻，也可達(dá)到與吹膜基料有相近的流動(dòng)性，從 而保證了共混相容性良好。

　　2.1.2 保溫助劑的選擇

　　理想的紅外阻隔劑應(yīng)該是紅外光反射劑，其作用應(yīng)該像一面鏡子，一方面能透過(guò)可 見(jiàn)光，另一方面可將來(lái)自土壤的紅外光反射回棚內(nèi)。我們研制的農(nóng)地膜改性保溫母料中 添加了適量的硅酸鹽填料 (新型煅燒超細(xì)高嶺土，1250目)。目前我國(guó)應(yīng)用于聚乙烯地 膜的紅外光阻隔效果明顯優(yōu)于碳酸鹽類。這種材料除了具有保溫性能好外，還具備良好 的透光性。

　　加入適量該種材料的農(nóng)膜在7～25μm波長(zhǎng)范圍的紅外光透過(guò)率為36%～50%，可 見(jiàn)光透過(guò)率為75%～90%，散射光透過(guò)率為25%～55%?？梢?jiàn)，這種農(nóng)膜白天可接受 大量的日照熱量，而在夜間又可阻隔向外散射的紅外熱，從而達(dá)到保溫作用。

　　2.1.3 偶聯(lián)劑

　　選用新型的稀土鋁酸酯偶聯(lián)劑，采用以這種助劑對(duì)高嶺土進(jìn)行表面處理，可使無(wú)機(jī) 填充粉體的表面得到較好的包覆活化，又能使無(wú)機(jī)材料與有機(jī)載體相容交聯(lián)。

　　2.1.4 潤(rùn)滑劑

　　一般用固體石蠟和硬脂酸做改善加工性能的潤(rùn)滑劑使用。

　　2.2 工藝路線的確定

　　保溫母料的生產(chǎn)工藝流程可以用煉塑法、單螺桿擠出造粒法和雙螺桿擠出造粒法。 我們采用雙螺桿擠出造粒。其工藝流程如下：

　　煅燒高嶺土→干燥→特殊處理→偶聯(lián)劑→活化→助劑→樹(shù)脂→混合→擠出→冷卻→切粒→分級(jí)→ 產(chǎn)品

　　采用雙螺桿擠出機(jī)造粒，優(yōu)于煉塑法和單螺桿擠出造粒法。雙螺桿擠出造粒，可將 樹(shù)脂與助劑在混合機(jī)中混合后，經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)中的兩螺桿之間嚙合，物料在螺桿間 以輸送軌跡形成“∞” 運(yùn)動(dòng)。并在螺桿設(shè)計(jì)的反流區(qū)、混煉區(qū)產(chǎn)生短暫的滯流增壓， 物料能夠得到較好的共混，使之分散均勻。

　　2.3 生產(chǎn)設(shè)備

　?、俑咚倩旌蠙C(jī)： 阜新紅旗塑料機(jī)械廠生產(chǎn)的GHR-200型。

　?、陔p螺桿擠出機(jī)： 石家莊軸承設(shè)備總廠生產(chǎn)的SHSJ -60同向旋轉(zhuǎn)平行雙螺桿擠出 機(jī)，L/D=30：1，螺桿直徑60mm，轉(zhuǎn)速30～300r/min。

　　③擠出吹膜機(jī)： 北京塑料機(jī)械廠生產(chǎn)。

　?、苤饕獪y(cè)試儀器： 熔體流動(dòng)速率測(cè)試儀、拉力機(jī)、恒溫干燥箱、可見(jiàn)光光度計(jì)、分 析天平和紅外光譜儀等。

　　2.4 生產(chǎn)工藝

　　2.4.1 原輔材料的篩選與處理

　　經(jīng)試驗(yàn)選定基料一般要求MFR為2g/10min的薄膜級(jí)低密度聚乙烯(LDPE)。保溫 助劑為旋轉(zhuǎn)式煅燒工藝生產(chǎn)的新型高嶺土和稀土鋁酸酯偶聯(lián)劑等材料。由于保溫劑高嶺 土在運(yùn)輸和貯存中極易吸水受潮，故在使用時(shí)要進(jìn)行干燥處理，否則將影響母料質(zhì)量。

　　2.4.2 保溫劑的活化處理

　　經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)對(duì)比，加入適量的高嶺土，活化與未活化效果大不相同，使用活化后的高 嶺土填充的薄膜表明：加入活化后的母料薄膜的透光率、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率均有提高。

　　活化工藝為： 將高嶺土加入高速混合攪拌機(jī)中，高速攪拌2～3min，加入1.2%的 稀土鋁酸酯偶聯(lián)劑，活化處理5～6min，溫度控制在100～120℃。注意由于高嶺土填料 在高速混合中的摩擦，易產(chǎn)生靜電而出現(xiàn)粒子二次凝聚現(xiàn)象，影響分散效果。

　　2.4.3 原輔材料的混合

　　將低密度聚乙烯和有關(guān)的助劑加入裝有高嶺土 (活化好的) 的混合機(jī)中稍加攪拌， 混合均勻，即放出，即可轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)造粒。

　　2.4.4 擠出造粒

　　主機(jī)轉(zhuǎn)速160～220r/min，主機(jī)溫度控制Ⅰ區(qū)90～100℃，Ⅱ區(qū)140～170℃，Ⅲ區(qū)140～ 160℃，Ⅳ區(qū)120～140℃，機(jī)頭110～130℃，冷卻水溫30～50℃。經(jīng)冷卻后的料條易帶水 受潮，要經(jīng)過(guò)干燥風(fēng)箱干燥后切粒，也可采用熱切工藝，但母料顆粒表面外觀略為欠佳。

　　3 產(chǎn)品質(zhì)量及主要技術(shù)指標(biāo)

　　在母料生產(chǎn)加工過(guò)程中，由于采用了超細(xì)高嶺土粉體，此材料呈片狀結(jié)構(gòu)，片徑為 4：1～10：1，摩擦因數(shù)大，在加工時(shí)，粒子之間易產(chǎn)生二次凝聚，難以在樹(shù)脂中分散均 勻，造成母料在吹膜應(yīng)用時(shí)分散效果差，影響農(nóng)地膜的性能和質(zhì)量。

　　為了使母料分散均勻，保證質(zhì)量，我們選用了多種分散劑、活化劑，還采取特殊處 理方法，使超細(xì)無(wú)機(jī)粉體在加工中消除靜電，避免粉體顆粒產(chǎn)生凝聚，以確保產(chǎn)品質(zhì)量 穩(wěn)定。產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)參見(jiàn)表1。

　　表1 產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)

序號(hào)

項(xiàng) 目

指 標(biāo)

1

2

3

4

5

6

外觀

粒度(每10g母料數(shù)目)

密度/(g/cm3)

水分及揮發(fā)物含量/%

熔體流動(dòng)速率/(g/10min)

白度/%

色澤一致，無(wú)雜質(zhì)和碎末

200～600個(gè)

≤1.8

≤0.3

根據(jù)用戶需要可調(diào)整

≥55

　　4 產(chǎn)品應(yīng)用情況

　　我們生產(chǎn)的農(nóng)地膜改性保溫母料生產(chǎn)的保溫地膜，經(jīng)河北、山東、山西、北京、河 南、內(nèi)蒙、天津、陜西等18個(gè)省市在不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同環(huán)境的地域使用后， 普遍認(rèn)為加入適量該種母料吹塑的農(nóng)地膜保溫性好，透光率高，地溫可提高3～5℃， 有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，可使農(nóng)作物增產(chǎn)6%～8%。

　　從目前原材料價(jià)格看，低密度聚乙烯8000元/t，高嶺土2500元/t，保溫母料按 10%在聚乙烯中添加計(jì)算，聚乙烯保溫地膜的生產(chǎn)成本可降低7%左右。并且該保溫地 膜透光率比普通農(nóng)地膜提高3%～5%，地面溫度提高2～5℃，減少晝夜溫差3～5℃。 有效的促進(jìn)了農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和價(jià)值可相對(duì)提高10%～12%。

　　5 結(jié) 論

　?、俑邘X土是一種較理想的農(nóng)地膜紅外光阻隔劑，使用新型的煅燒高嶺土/低密度聚 乙烯體系保溫母料生產(chǎn)的農(nóng)地膜，保溫性好，透光率高，可使農(nóng)田地溫提高3～5℃， 能夠有效的促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育。

　?、诶门悸?lián)劑對(duì)高嶺土進(jìn)行表面處理，并以特殊手段對(duì)高嶺土進(jìn)行工藝處理，既可 提高這種無(wú)機(jī)超細(xì)粉體的表面活性，又可消除超細(xì)粉體的二次凝聚，從而保證了與載體 樹(shù)脂體系的充分共混，使得保溫地膜母料性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。

　?、垡孕滦挽褵?xì)高嶺土作為保溫劑用于聚乙烯地膜，不僅可以降低聚乙烯地膜的 生產(chǎn)成本，并且能夠提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社 會(huì)效益。

 

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