新型煅烧高岭土在塑料及农地膜中的应用

　　【塑胶五金网】摘 要： 多功能薄膜在发展农业生产上具有重要的意义。本文就功能薄膜的推广应用， 功能薄膜的分类、功能机理、生产工艺、经济效益等方面进行了详细介绍。

　　关键词： 多功能 薄膜 发展农业 意义

　　1 农业革命

　　目前，中国已有13亿人口，全世界有63亿人口，其中80%以上人口的生存和发 展依赖于农业。农业的发展成为人们生活必需的基础。新中国的建立使土地所有制发生 了变革，农业获得很大发展，全国人民达到温饱。改革开放以来，以家庭联产承包制为 突破口，农业生产上了一个新的台阶。但是，由于人口过快增长，土地大量被占用，自 然灾害的影响，农业作为社会基础的地位受到很大影响。下一步农业如何发展? 中国农 业向何处去? 这些成了众多人民群众关心的话题。

　　“农业必须走工业化道路”，这也是发达国家、人多地少国家农业取得成功的经验。 为此，必须从技术革命的角度看待农业问题。

　　我们回顾一下，世界农业近代史上的大变化 (或被称为农业的三次革命)，对这个 问题可能会有帮助。

　　 次是化肥的发明和在农业上的推广应用，它使传统农业单产一下就提高20%～ 50%，甚至成倍增长。

　　第二次是农药的发明和在农业上的推广应用，它以极大的威慑力扼止和消灭了害虫 在世界各地的蔓延和发展，保证了农业增产增收。

　　第三次是农地膜的发明和在农业上的推广应用 (也叫白色革命)。它使某些农作物 的单产可提高10%～15%，甚至更高。它还在人类历史上改变农业受天气变化和季节 的限制，甚至在严寒的冬天可以生产各种蔬菜、瓜果。马克思主义认为，生产力的发展 是推动社会前进的主要动力。而推广先进的农业技术是提高农业生产力的主要途径。传 统农业受气候季节等自然环境影响很大，特别是我国北方地区，往往一年里有半年时间 不能从事农业生产。

　　然而，自从 “日光温室” 问世以后，人们在严冷的冬季也可以吃到新鲜的蔬菜， 农业不受自然条件制约，可以在日光温室内按 “计划” 生产农作物，一种新型的 “工 业化农业” 出现了，这也很快引起世界各国的关注。

　　但由于日光温室的主要采光房面材料是玻璃，而玻璃的价格昂贵，很难大面积推 广，难以形成规模。于是，人们把眼光投向人造材料，塑料薄膜成为理想的材料。而聚 氯乙烯 (PVC) 薄膜、聚乙烯 (PE) 薄膜由于其良好的透光率，极小的相对密度，具 有一定的机械强度和比较低的成本，很快使其成为取代玻璃的材料。一种新型的日光温 室——塑料大棚问世了。

　　自从1965年我国开始推广应用塑料薄膜代替玻璃育苗和种植蔬菜以来，已经取得 很大成就。现在我国已成为世界上 大农地膜生产国和使用国。农用塑料占塑料制品总 数的25%，全国地膜、农膜覆盖面积分别达7000多万亩和300万亩。农地膜覆盖从棉 花逐步发展到花生、蔬菜、瓜果。塑料大棚膜已经成为大中城市郊区蔬菜生产的主要基 地，成为全国人民关注的 “菜篮子工程” 的主力军。

　　但目前存在的问题诸如推广面积太小，人们认识尚浅，普通塑料薄膜尚存在缺陷等 问题，极大的限制其发展。

　　“农业工业化” 必须走技术发展的道路，必须使用农业近代史上三次革命的成 果。推广第三次革命 (白色革命) 是主要手段。而研制 “多功能塑料薄膜” 是其 中一项关键技术，它可以使 “日光温室” 的理想实现，可以使农业生产不受自然条 件影响，可以按工厂方式生产农作物，极大地提高农作物的产量，使农业跃上一个 新台阶。

　　2 农 地 膜

　　农用塑料薄膜分聚氯乙烯和聚乙烯等不同材料。在生产工艺上有吹塑和压延两种。 聚氯乙烯农膜是聚氯乙烯树脂加入增塑剂、稳定剂以及其他助剂，混合后以压延或吹塑 成薄膜。聚乙烯农膜是以低密度聚乙烯 (LDPE)、线形低密度聚乙烯 (LLDPE) 为原 料吹塑成薄膜。无论用聚氯乙烯为原料或以聚乙烯为原料作地面覆盖、育苗等，它的作 用起到透光保温、防止水分蒸发等，使播种期、收获期提前，增加产量、提高经济效 益。聚乙烯农膜因其相对密度小，覆盖面积大，透明度好，无毒无味，价格比聚氯乙烯 低等优点，1982年以后逐年替代了聚氯乙烯农膜，成为主导产品。

　　在使用过程中，我们发现用普通聚乙烯农膜制成的塑料大棚存在以下缺陷： 棚内外 温差大时，膜内壁常凝聚水珠，并形成雾状，严重影响大棚的透光率，水珠滴落在秧苗 上，容易诱发农作物的病虫害发生，还会造成烂秧。能不能研制成这样一种塑料薄膜， 它可以具有防止起雾、防止形成水滴呢?世界各国都十分重视，国外许多国家投入大量 财力开发研究多功能农地膜。目前，韩国、日本、美国已经普遍使用多功能膜。在我 国，具有耐老化防雾滴功能性农地膜的研究是 近几年才开始的，到目前为止，东北地 区、山东、北京、天津、浙江等地使用耐老化、防雾滴功能性农膜为20%～30%，而 全国平均使用率还不到10%，所以研制和推广具有多功能的农膜是农业走工业化道路， 取得大发展是当务之急。

　　3 功能性农地膜的分类及特点

　　功能性农地膜根据应用环境及要求不同，现在全国有许多品种，现简介如下：

　　(1) 防雾无滴膜

　　在吹膜生产中，加入适量的防雾滴剂及化学助剂，生产的农膜在大棚中使用，由于 膜中加入的防雾滴剂是复合型非离子表面活性剂，其分子结构由亲水基团和疏水基团组 成。由于水的蒸发，当棚内水蒸气上升并附着在膜面上时，水蒸气较易吸附在亲水基团 的位置上，由于表面活性剂均匀地连续分布在膜上，使水珠向四周扩散，增大了水珠的 曲率半径而不易落下，无数个水珠迅速连成一片，形成水流沿大棚的坡度由膜上流入地 下，避免了水雾的存在。

　　聚乙烯防雾无滴膜具有保肥、延长日照时间、提高透光率的优点。

　　(2) 耐老化膜

　　聚乙烯薄膜在户外应用中的破坏现象是由于吸收太阳光中的紫外线，使分子发生了 光化学反应，导致交联和分子链断裂，致使薄膜强度下降，出现破裂。

　　当在薄膜生产工艺中，添加光稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等助剂，这些助剂 可防止或推迟光化学反应时间和分子链的断裂，从而延长薄膜的使用寿命，薄膜使用期 达十八个月以上不老化、不破裂，故通常又称“长寿膜”。

　　(3) 耐老化无滴膜 (又称双防膜)

　　耐老化无滴膜是在吹膜加工时加入适量的双功能受阻胺光稳定剂、紫外线吸收剂、 防老化剂、复合型防雾滴剂等助剂。它们具有优良的光稳定性能，与聚烯烃树脂有较好 的相容性，特殊的防光机理和防雾无水滴性能，耐老化无滴膜可以保持防雾无滴期五个 月，使用寿命是普通膜的两倍以上。

　　(4) 光降解膜

　　塑料属高分子材料，相对分子质量达数万或数十万，不易降解和腐烂，残留在土壤 中就会造成环境污染和土壤结构的板结。目前，世界各国都在研究通过阳光照射和生物 降解的办法，使塑料在使用后一定时间内自然分解。我国已有二十多个单位进行多年的 研究工作，其中安徽省农学院研制的 “银色降解膜” 性能名列前茅，但还未达到理想 的效果。

　　(5) 其他

　　除上述几种功能农地膜外，尚有抗静电除尘膜、保温膜、氨化膜、除草膜等许多新 的功能膜产品。

　　4 “理想” 薄膜 (四功能薄膜) 的功能机理

　　能不能研制出一种薄膜，具有多种功能，非常适合于农业生产?

　　经过长期的努力，我们研制出一种具有四种功能的薄膜—“理想薄膜”。下面将 它的四种功能机理作一介绍：

　　(1) 防雾无滴功能

　　聚乙烯棚膜正常时透光率在90%左右，由于棚内外温差大，产生了水的蒸发作用， 水蒸气大量附着于棚顶，膜内壁常凝聚水珠，并形成雾状。其有害作用有两种：

　　其一，产生漫反射，不仅反射、折射、吸收太阳的光能，而且露珠蒸发时还消耗太 阳辐射的能量，使棚膜的透光率下降到40%～70%，减弱了植物的光合作用。

　　其二，水滴从膜壁直接跌落于花蕊、芽芯，引起作物腐烂。活苗率、坐果率大大下 降，影响了农作物的产量。

　　聚乙烯薄膜表面易结水滴的原因是薄膜具有疏水性，与水的表面张力不一致，导致 薄膜与水的表面亲和性差。因此，如何改善薄膜的表面张力使之与水滴吻合，已成为解 决问题的关键。

　　通过向塑料中加入表面活性剂，使其在膜上的表面活性剂分子亲油的一端向内排列 在聚乙烯分子中，亲水的一端朝外与外界接触。由于亲水基伸向塑料表面，使表面亲水 化，使得聚乙烯薄膜表面性能大大改善。经过试验测定，聚乙烯薄膜的临界表面张力为 0.31N/m，而水的表面张力为0.71N/m，加入表面活性剂以后可以将聚乙烯薄膜的临界 表面张力提高到0.71N/m数值以上。从而使凝聚在棚膜内壁的微粒水珠展开，形成一 层透明的水膜，并顺着膜壁沿其坡度向下流入地面。

　　(2) 耐老化性能

　　聚乙烯树脂在成型加工过程中，受到热、氧的作用，发生老化降解，引起聚乙烯薄 膜的物理力学性能下降而造成破裂。聚乙烯棚膜在实际应用过程中，受到太阳波长为 0.29 ～0.40μm的紫外光照射，同时空气中的氧参与了氧化反应，聚乙烯交联和分子链 断裂，出现薄膜老化现象，影响了聚乙烯薄膜的使用寿命。因而，在聚乙烯吹膜加工过 程中添加抗氧化剂、光稳定剂及猝灭剂等助剂，能够有效地抑制、减弱或消除热、氧、 光对聚乙烯树脂的破坏作用和光降解作用。

　　普通聚乙烯薄膜使用寿命为5～6个月，采用耐老化改性技术，将MFR均为2的 LDPE/LLDPE共混树脂，添加高效复合光稳定剂，吹塑成厚度为0.10～0.12mm的农用 薄膜，应用于农用塑料大棚中连续覆盖自然暴晒使用可达十八个月以上。

　　(3) 减少病虫害功能

　　据农业有关资料表明，大多数植物病菌是由波长为0.20～0.38μm紫外光诱发的。 特别在0.2～0.3μm近紫外光区，是适宜病菌生长和繁殖的有效波段。现在通过改性技 术，在棚膜生产中通过加入紫外光吸收剂，使棚膜具有强烈吸收和优良阻隔近紫外光的 性能，使大棚内的蔬菜可以达到推迟或减轻某些病虫害、真菌的产生与繁殖，减少病菌 量的来源，抑制病虫害的发生。

　　(4) 保温机理及光调节性能

　　太阳白天照射到地球表面的辐射光98%集中在0.3～3.0μm的波长范围内。农 作物光合作用的有效波长是0.4～0.7μm，与可见光的波长基本一致。应该设计成聚 乙烯薄膜在0.4 ～0.7μm的波长范围内透光率较好。另外，大部分太阳辐射光能被棚 内空气、土壤、建筑材料吸收转换为热能。当棚内温度高于外界温度时，所储存的 热能以传导、对流、辐射方式向外界传递。能不能设计一种聚乙烯薄膜，它可以吸 收太阳光能，并能阻挡热能传递出去。这样一来，白天从太阳光吸收的热能，在夜 间缓慢地释放出来，使得聚乙烯薄膜具有 “保温” 的效果呢?据测算，在波长为7～ 25μm，峰值波长为7～11μm的范围内，辐射传热透过率达70%～75%。所以如果想 使聚乙烯薄膜具有保温作用，那么所设计的聚乙烯薄膜应该在0.3～3.0μm的波长范 围内有较大的阻隔率。在试验中，我们加入了适量的复合型远红外光吸收剂，达到 白天能使薄膜有效地透过可见光和3.0μm以下的红外光，以利于作物光合作用和提 高棚内气温、地温。而在夜间又能抑制和减少棚内的远红外光向大气层透过，从而 达到保温的目的。

　　5 四功能PE薄膜的研制

　　5.1 原料选择

　　在研制多功能薄膜时，我们经过反复试验，并考虑到生产成本、原料来源、加工工 艺和薄膜的力学性能及物理指标，采用吹膜级低密度聚乙烯(LDPE) 和适量的线形低 密度聚乙烯(LLDPE) 树脂共混使用，生产功能性薄膜在撕裂强度、拉伸强度、抗穿 刺强度、透光率等方面能够满足农地膜使用的要求。

　　5.2 助剂的选择

　　考虑到聚乙烯薄膜必须具有上述多功能，要选用多种助剂并达到要求。如抗氧化 性、热稳定性、光谱选择性、各种表面活性剂，还要考虑力学强度、物理性能及吹塑工 艺要求，还要兼顾生产成本、采购来源以及助剂之间的相容性等。

　　我们选用多种非离子表面活性剂复配的混合型防雾无滴剂、双功能受阻胺光稳定 剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、着色剂等多种国产和进口助剂，这些助剂与聚乙烯树脂相 容性好，加工性稳定，生产的薄膜防雾无滴性，对热、氧、光的稳定性、耐候性均能满 足农地膜的使用要求。

　　5.3 母料的加工

　　在改性技术中加入的助剂大多是具有一定的润滑性和相对密度较小的微粒状或粉状 物。在吹塑加工时直接加入树脂中会造成螺杆打滑、与树脂分散不均匀等缺点。故要先 将助剂与树脂做成专用母料后再进行使用。

　　母料的生产工艺主要有炼塑法、单螺杆挤出造粒法和双螺杆挤出造粒法等。由于助 剂具有一定的润滑性、黏性并成块状、粉末状，不宜采用炼塑法和单螺杆挤出造粒法。 经研究试验表明，采用同向旋转平行双螺杆挤出机挤出造粒工艺，树脂与助剂在混合机 中混合后，物料经过双螺杆挤出机中的两个螺杆之间的啮合输送，形成∞字形运动轨 迹，产生较强的剪切力，螺杆设有反向块、混炼块，提高物料的压力，使不同性能的物 料得到均匀的分散和混合。由于双螺杆挤出机剪切力大，加工工艺温度较低，助剂不易 挥发，助剂含量损失较小，生产的功能性母料在吹膜中使用时，简单方便、分散均匀， 薄膜性能稳定。功能母料的生产工艺流程如下：

　　5.4 防雾滴技术关键

　　在诸多功能中以防雾滴技术 为复杂、 为关键，现介绍如下：

　　在研究防雾滴功能时，从二十世纪八十年代人们就开始研究把表面活性剂加入到聚 乙烯薄膜中去，当时已了解这种表面活性剂的亲水亲油平衡值应为4～14。防雾滴剂应 有以下要求：

　　①防雾初期效果明显，时效性长，高低温时效果良好。

　　②热稳定好，不易受热分解。

　　③防雾滴剂与其他功能助剂应是协同性好，互不妨碍。经多年的实际应用，发现仅 一种防雾滴剂很难达到预期效果，往往需要多种复配，进行互补、协同作用。

　　针对聚乙烯大棚薄膜实用效果可分初期效果、持久效果、高低温效果，助剂的选择 一般应归纳为：

　　①初期防雾滴性： 甘油单油酸脂类、山梨糖醇酐类、聚环氧乙烷类。

　　②持久防雾滴性： 聚乙二醇、山梨糖醇酐类。

　　③低温防雾滴性： 甘油单油酸酯类、聚环氧乙烷类、山梨糖醇酐单油酸酯类。

　　④高温防雾滴性： 山梨糖醇酐脂肪酸酯类、甘油脂肪酸酯类。

　　以上几种防雾滴剂复配使用，相容性好，且不会在表面形成细小结晶，不影响光线 的透射。

　　5.5 研究结果

　　经过多次试验，采用同向旋转平行双螺杆挤出机挤出造粒法，生产的功能性农地膜 母料，吹塑成型的聚乙烯农地膜在河北、北京、山西、内蒙、山东等不同地区，不同环 境条件、不同季节的应用，具有防雾无滴期可达5～6个月以上，耐老化性能是普通膜 两倍，抗病虫害、保温和光调节性等功能好，还可应用于饲养家禽、牲畜及动物水产品 的覆盖大棚等，也可用于粮食贮存、露天物品的覆盖等。

　　6 效益分析

　　6.1 单一耐老化薄膜

　　耐老化农膜在加工生产时，需添加耐老化母料(含助剂为12%) 3～5份，增加农 膜生产成本900～1400元/t，提高成本12%～18%，耐老化农膜比普通薄膜售价高 15%～30%。按每亩农作物覆盖需要用农地膜约150kg计算，每亩棚膜需要多增加支出 150～200元。

　　但是耐老化膜可使用18个月，是普通薄膜寿命的2～3倍，可以用于蔬菜大棚覆盖 两季以上。那么减去购膜时增加的支出，还可以节约投资60%以上。耐老化膜还可用 于海边盐场、粮仓及露天存放物品等方面的覆盖。

　　6.2 单一防雾滴薄膜

　　防雾滴膜在生产时添加防雾滴母料 (防雾滴剂含量为14%) 10份左右，增加农膜 生产成本800元/t，市场销售价相应提高900～1000元/t，用于大棚覆盖每亩棚膜增加 支出150元。

　　使用防雾滴膜与普通膜相比可提高产量15%～20%。以蔬菜为例，普通覆盖大棚 膜在冬春季每亩收入按8000元计算，可增加收入1200 ～1600元，扣去薄膜的差价，每 亩还可增加收入1000元以上。

　　6.3 多功能薄膜

　　多功能膜在生产时添加多功能母料 (助剂含量16%) 10份左右，增加农膜生产成 本1000～1200元/t，农膜售价可提高1200～1500元/t。此外，多功能膜可连续使用一 年以上，是普通膜寿命的两倍。防雾期在五个月以上。五个月以后，因膜中助剂渗流析 出，防雾滴效果逐渐下降或消失，但还可作为普通膜连续使用。所以，推广应用多功能 膜不仅具有防雾滴、防治虫害、保温、光调节等优点外，还可以达到一次投资可连续使 用两季，减少薄膜对环境的污染。

　　从以上分析可以看出，推广应用多功能膜以后，薄膜生产成本有所增加，但售价也 有所提高，生产厂家效益没有下降。更重要的是使用多功能膜，农民在购膜时增加了一 些投入，但提高农作物的产量和质量所带来的受益是所投入部分的几倍，为农业增产丰 收打下了基础，是推动农业发展的重要技术措施。

　　7 推广意义及前景

　　我国是农业大国，农业是我国国民经济的基础。农用塑料，尤其是农用薄膜，已成 为我国四大农用生产资料之一。到2000年地膜与棚膜覆盖面积将分别达到8000万～ 9000万亩与400万～500万亩。推广应用农地膜并向多功能、耐老化方向发展，是实现 “两高一优” 高效农业，农作物实现工业化生产，增加农民收入，促进农村摆脱贫困、 致富奔小康的重要途径。也是提高人民生活水平，丰富城乡人们 “菜篮子” 的主要 手段。

　　此外，多功能塑料薄膜还可以广泛用于水产、家禽、家畜的饲养大棚。据作者在蚌 埠市水产科研所考察时发现，该所温室养鱼已从玻璃温室改为塑料薄膜温室，不仅用于 鱼苗的过冬，还可用于人工养鳖。此外，他们还研制出一种预应力混凝土薄拱条做房面 支撑材料，可以把房面材料的成本下降很多。对于堆放货的塑料棚也逐渐取代石棉瓦、 油毛毡。

　　可见，推广多功能塑料薄膜，对于许多行业意义重大。对于塑料薄膜生产厂家来 说，由于采用加入母料法生产，不需要增添设备，就可以生产多功能薄膜，也可提高企 业的经济效益。

　　塑料加工行业使用塑料改性技术，使塑料这一种神奇的人造材料，不仅作为一般的 材料，还要赋予它各种声、光、热、电磁效应，这才是未来所要求的。随着多功能塑料 薄膜的问世，我们相信，不久将会有更多、更好的人造材料——塑料材料问世。

更多塑料行知业识信息，请访问：