我国 EVA 多功能复合棚 膜的研究开发有了较快的进展, 并取得了显 著成效。近年来 ,一些企业努力发展 EVA 高 透光、高保温、流滴 、减雾、长寿棚膜生产 , 已 在北方节能型日光温室上不断扩大应用。研 究结果表明,EVA 薄膜的红外线(7 ～ 11 μm) 透过率随着 VA 含量的增加而降低。采用 VA 14 %的 EVA 树脂制成厚度 0 .10 mm 的 EVA 薄膜 , 红外线(7 ～ 11 μm)透过率为 30 %左右 , 而相同厚度 PVC 棚膜红外线 (7 ～ 11 μm)透过率为 20 %左右。与 PVC 棚 膜相比, EVA 棚膜的保温性仍有一定差距 。 为适应北方节能型越冬日光温室蔬菜等生产 不断发展的要求 , 需提高 EVA 棚膜的保温 性,开发高保温性 EVA 多功能棚膜[ 1 , 2] 。 在 EVA 中添加保温剂(预先制成母料) 是降低 EVA 薄膜红外线(7 ～ 11 μm)透过 率、提高保温性的有效措施 。 20 世纪 80 年 代中期以来 , 各厂在 PE 多功能棚膜生产中 采用了不同的保温剂 ,主要品种有高岭土、滑石、硅藻土、绢云母-高岭土、碳酸钙等无机物 粉末 。1998 年中国农用塑料应用技术学会对 上述无机保温剂的物理化学性能 、工艺性能及 应用性能进行了全面试验 。其结果发布后, 在 功能性PE 、EVA 棚膜用保温剂选择中起到了 重要的指导作用[ 按 EVA 高透光、高保温 棚膜生产的需要,我们在选择超细无机保温剂 中,对合山化工(海城)有限公司生产的 CMS- 888 超细滑石粉(企业称其细度为 2 500 ～ 3 000 目)的有关性能进行了试验研究, 在 EVA 棚膜生产中应用后取得了较好的效果。计然jr4500 滑石粉的晶体结 构与化学成分 基尔霍夫定律指出 :在相同温度条件下, 就不同物体而言 ,对某一波长放射能力较强 的物体 ,其吸收某一波长的能力也较强;对于 同一物体而言 ,如果在温度 T 时它能放射某 一波长的辐射 , 在同一温度下它也能吸收某 一波长的辐射[ 4] 。滑石是一种水合硅酸镁矿 物 。纯滑石是由一层水镁石(MgO·H2O)夹 于两层二氧化硅(SiO2)之间的基本结构层叠 而成的 ,具有片状(扁平)构型, 其商品多呈粉 末状。试验结果表明 ,添加于 PE 、EVA 薄膜 中的滑石粉能吸收并放射 7 ～ 11 μm 的红外 而且不明显降低棚膜的可见光 透过率。因此,可选用滑石粉做为 EVA 棚膜 的保温剂 。 图 1 添加滑石粉的 EVA 薄膜红外线透过谱图 CMS-888超细滑石粉是用辽宁省海城产 滑石研磨后分级而得的, 其成分见表 1 。将 CMS-888 超细滑石粉的 X-射线衍射谱图(图 2)与标准卡片比较后,确认其为滑石晶体结 构,仅含少量菱镁矿(化学成分为 MgCO3)。 滑石(水合硅酸镁)的 理论化学式为 3M gO·4SiO2·H2O 。其中,M gO 占 31 .88 %, SiO2 占 63 .37 %, H2O 占 4 .75 %。海城滑石 矿不仅储量较大, 而且品位较高。经了解 ,其 主要成分稳定 , 杂质含量低。按滑石理论化 学式计算 , SiO2∶MgO 为 1∶0 .503 。 CM S-888 超细滑石粉中 SiO2∶M gO(平均)为 1∶0 .549 , 而且烧失量偏高于理论化学式中 H2O %的 计算值。这与其中含有少量菱镁矿(MgCO3) 有关 ,但并不影响其用做 EVA 棚膜的保温 剂 。值得注意的是, CMS-888 超细滑石粉中 Fe2O3 、TiO2 含量很低 , 将其用于 EVA 长寿 棚膜中是较理想的 。 图 2 CMS-888 滑石粉 X-射线衍射谱图 表 1 CMS-888 超细滑石粉化学分析结果 (委托辽宁省陶瓷质量检测站检验) 项目与结果 编号 1 2 MgO/ % 32.53 33.45 SiO2/ % 60.39 59.71 Fe2O3/ % 0.02 0.03 TiO2/ % 0.001 0.001 烧失量/ % 6.07 6.17 2 CMS-888 超细滑石粉的粒 度分布合山化工(海城)有限公司超细滑石粉的 生产工艺流程是:将块状滑石用颚式破碎机初 碎成小块, 再用环锤机破碎至 <0 .5 cm 的碎 块,然后用立式研磨机研磨, 再经分级机分级。 第一台分级机分出 CMS-888 超细级滑石粉 (企业称其细度为 2 500 ～ 3 000 目),第二台分 级机分出 CMS-777 滑石粉(企业称其细度为 58 高保温 EVA 多功能棚膜用保温剂的研究

1 250目计然jr6500),第三台分级机为剩余的CMS-555 滑 石粉(企业称其细度为 400 ～ 600 目)。 采用日本岛津 SA-092 型(沉降法)粒度 分析仪检验 CMS-888 超细滑石粉的粒度分 布情况(结果列于表 2)。由表 2 可见, CMS- 888 超细级滑石粉中, ≥5 ～ 8 μm 的粒子约占 25 %～ 30 %, <5 ～ 2 μm 的粒子约占 55 % ～ 60 %, <2 μm 的粒子约占 15 %。而过去 使用的1 250 目滑石粉中 , ≥10 ～ 30 μm 的粒 子约占 35 %, ≥5 ～ 8 μm 的粒子约占 25 %, <5 ～ 2 μm 的粒子约占 30 %, <2 μm 的粒 子约占10 %。经过比较可知, CM S-888 超细 滑石粉中几乎没有 ≥10 μm 的粒子 , 其平均 粒径与粒度分布状况是较好的 。 表 2 CMS-888 超细滑石粉粒度分布(沉降法)检测结果 (委托辽宁省陶瓷质量检测站检验) 编号 1 2 粒度/μm 累计百分数/ % 累计百分数/ % 10 少 数 少 数 8 5.1 4.4 6 18.7 15.5 5 29.4 24.4 4 44.5 38.4 3 64.2 60.6 2 83.7 83.1 分析结 果说明 ≥5 ～ 8 29.4 24.4 <5 ～ 2 54.3 58.7 <2 16.3 16.9 合 计 100 100 需要说明的是 , 合山化工(海城)有限公 司采用激光粒度分析仪检测(MASTERSIZ- ER)跟踪检测各班生产的 CMS-888 超细滑 石粉的粒度与粒度分布 , 其检验结果列于表 3 。从表 2 与表 3 的比较中可见, 用激光粒度 分析仪检测 CMS-888 超细滑石粉有较大粒 子(10 ～ 23 μm)存在, ≥8 μm 和≥5 μm 粒子 含量偏高, 而 <5 ～ 2 μm 粒子含量偏低 。据 合山化工有限公司的专家所述, 以上差异与 检测方法有关 。滑石粉粒子具有扁平构型 , 采用沉降法粒度分析仪检测时, 扁平构型粒 子沉降较慢是导致上述差异的主要原因 。 表 3 CMS-888 超细滑石粉粒度分布(激光法)检测结果 (引自合山化工有限公司检验报告) 粒 度/ μm 累计百分数/ % 10 ～ 23 9.15 8 17.25 6 31.4 5 41.7 4 54.5 3 69.33 2 84.08 1 94.28 1 ～ 0.4 99.48 分析结果说明 ≥5 ～ 23 41.7 <5 ～ 2 42.38 <2 15.92 合 计 100 研究中检测了某厂用湿磨法制得的超细 滑石粉(生产企业称其细度为 3 000 目)的粒 度与粒度分布情况 。采用沉降法粒度分析仪 多次检测的结果表明, 这种湿磨法超细滑石 粉中,含有 10 ～ 20 μm 的粒子(约占 15 %～ 20 %), ≥5 μm 的粒子占 35 %～ 45 %, <5 ～ 2 μm 的粒子约占 55 %～ 65 %, <2 μm 的 粒子占 10 %左右 。在讨论中人们认为, 采用 湿法研磨、不经分级处理工艺, 可能是致使其 较大粒子含量偏高、粒度分布范围较大的原 因 。经过粒度与粒度分布情况选比, 我们采 用 CMS-888 超细滑石粉进行了应用试验。 3 CMS-888 超细滑石粉应用 性能研究结果 3 .1 高保温性与高透光性的关系 普朗克定律的数学表达式说明了不同温 度下黑体的单色辐射力随波长的变化情况。 维恩位移定律指出了对应的最大单色辐射力 的波长 λm 与绝对温度 T 之间成反比的关系 (下式中 C 为常数 :2 884 μm·℃)[ 4] : λm =CT 按上式计算的结果列于表 4 。可见降低 棚膜的 10 ±0 .5 μm 红外线透过率对于提高 棚膜的保温性具有实际意义 。

最大辐射力的波长(λm)与温度(℃)的关系 温度/ ℃ -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 波长 λm/μm 10.76 10.56 10.37 10.19 10.01 9.84 9.68 9.52 9.36 9.21 从图 1 和图 4 可见, 在 9 .5 ～ 10 μm 波长 范围内 EVA 薄膜的红外线透过率明显降低 。 EVA 薄膜中添加适量 CM S-888 超细滑石粉 (其在膜中含量为 1 .1 %～ 1 .3 %)后 , 在 9 .5 ～ 10 .5 μm 波长范围内的红外线透过率更加 明显地降低,即能较显著地提高保温性 。 添加无机保温剂 ,旨在降低 EVA 棚膜红 外线(7 ～ 11 μm)透过率 ,提高保温性 ,开发高 保温性 EVA 棚膜, 但同时必须顾及 EVA 棚 膜的高透光性和白天棚室内的增温效应。多 次试验得出结果是, 当 EVA 三层复合吹塑棚 膜各层用树脂为 :外层(覆盖于棚室骨架上) 与中层为 14/0.7 EVA 树脂, 内层为 5/0.3 EVA 与 LLDPE 混合树脂(混合比为1∶1), 外 层、中层、内层厚度比为 3 .5∶4 .0∶2 .5 时 , 控 制各层中 CMS-888 超细滑石粉含量分别为 : 外层 1 .12 %,中层 1 .34 %,内层 0 .72 %, 制 得厚度 0 .12 mm 的 EVA 三层复合棚膜的透 光率为 90 .4 %, 雾度(散射光透过比率)为 27 .1 %, 红外 线 (7 ～ 11 μm)透过 率 为 20 .3 %(与 PVC 棚膜红外线透过率相近), 基本上达到了节能型越冬日光温室用 EVA 棚膜高透光、高保温性的要求 。值得注意的 是,散射光强度较低, 如果 CMS-888 超细滑 石粉添加量较多 ,能致使 EVA 棚膜雾度(散 射光透过比率)增加 ,将不利于提高白天棚室 内的增温效果。按上述配方设计 ,控制厚度 0 .12 mmEVA 棚膜雾度为 25 %左右, 能达到 节能型越冬日光温室用 EVA 棚膜透光率高 、 增温与保温效果良好的综合性能要求[ 7] 。 按表 5 列出 的 复 合 结 构 吹 塑 厚 度 0 .12 mm EVA 多功能三层复合棚膜 ,当膜中 VA 含量为 11 %、CMS-888 超细滑石粉含量 为 1 .1 %时 ,在红外线(7 ～ 11 μm)透过率降 至 20 %左右的情况下 ,透光率能达到 90 %。 这表明,采用高 VA 含量 EVA 树脂, 以适量 CMS-888 超细滑石粉为保温剂, 能制得 EVA 高透光 、高保温棚膜。 在一定的复合结构(见表 5)条件下 ,随着 棚膜增厚 ,其透光率与红外线透过率降低, 雾 度增加 。随着棚膜减薄,其透光率与红外线透 过率增加,雾度减少(其近似情况见表 6 与图 3)。可按用户需要的棚膜厚度,合理调整复合 结构设计,使透光率 、雾度、红外线(7 ～ 11 μm) 透过率三项功能达到较佳的要求。 表 5 EVA 多功能吹塑棚膜各层基础 树脂及保温剂添加量 层 次 外 层 中 层 内 层 EVA(14/ 0.7) 100 100 — EVA(5/ 0.3) — — 50 LLDPE(7028) — — 50 CMS-888 含量/ % 1.12 1.34 0.72 层 厚 比 3.5 4.0 2.5 说 明 (1)7028 牌号 LLDPE 为科威特产品, C6 共聚单体, MFR 1.0 g/ 10 min (2)保温剂 CMS-888 超细滑石粉预先制 成母料 (3)吹塑棚膜外层覆于棚室骨架上 图 3 按一定复合结构(表 5)制得 EVA 棚膜的 厚度与光温性能近似关系 60 高保温 EVA 多功能棚膜用保温剂的研究
表 6 按表 5 复合结构生产不同厚度 EVA 多功 能棚膜的光温性能近似(估算)值 薄膜厚度/ mm 0.10 0.12 0.15 透 光 率/ % 90.5 90.15 89.5 雾 度/ % 25.0 27.1 28.6 红外线(7 ～ 11 μm) 透过率/ % 25.0 20.5 17.5 3 .2 多功能助剂母料加工中流滴剂的减滑 性与保温剂的分散性 多功能助剂(包括流滴剂)母料加工中, 由于流滴剂滑移而使载体树脂与各种助剂不 能均匀混合 , 并使挤出过程不能正常进行。 添加适量的 CMS-888 超细滑石粉能减轻流 滴剂造成的物料滑移状况, 从而达到载体树 脂与各种助剂均匀混合和正常挤出造粒的工 艺技术要求。经过试验 ,按表 7 列出的配方, 采用科亚 60 型双螺杆挤出机, 严格控制工艺 技术条件,能正常制造多功能助剂母料。 表 7 EVA 棚膜用多功能助剂母料配方 树脂助剂名称 载体树脂 (EVA、PE) 耐老化剂 流滴剂 CMS-888 滑石粉 减雾剂 合 计 份 数 69 3.9 16.3 9.2 1.6 100 通常 ,人们采用液体石蜡 、硬脂酸和硬脂 酸盐 、钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂等活化、分 散无机物粉末添加剂。在棚膜多功能助剂 (包括流滴剂)母料生产中 , 上述分散剂或偶 联剂不应采用, 也没有必要采用 。过去的试 验结果表明,用上述分散剂或偶联剂活化、分 散无机保温剂粉末 , 有的明显阻碍保温剂粒 子对流滴剂的吸附与缓释作用, 因此对棚膜 的流滴性与流滴持效性有不利影响;有的能 降低棚膜的耐老化性能甚至加速棚膜老化 。 实际上 ,流滴剂(多种非离子型表面活性剂复 配物)是 CM S-888 超细滑石粉等无机保温剂 的高效分散剂。按设计的配方(例如表 7)生 产母料,并以适当比例均匀混加于 EVA 树脂 或 EVA 与 LLDPE 、LDPE 混合树脂中, 在严 格控制挤出吹膜工艺技术条件的情况下 , 各 种助剂(包括保温剂)能均匀分散于树脂熔体 与棚膜之中。检测棚膜外观 ,无聚结无机物 粉末颗粒可见;检测棚膜各部位光温性能, 差 异不明显。这足以说明 CM S-888 超细滑石 粉已在棚膜中较均匀地分散 。综上所述 , CMS-888 超细滑石粉是流滴剂的减滑剂 , 而 流滴剂又是 CMS-888 超细滑石粉的高效分 散剂 。它们之间的相互作用 , 在 EVA 、PE 棚 膜用多功能助剂母料加工与棚膜生产中具有 明显的实际效果。 3 .3 保温剂添加量与流滴剂缓释性的关系 由于保温剂粒子表面对流滴剂的吸附作 用 ,能减缓棚膜中流滴剂的迁移(析出)速率, 从而能改善棚膜的流滴持效性 ,因此, 有人将 保温剂称为保温-流滴剂缓释剂 。曾经做过 如下的试验:EVA 多功能三层复合吹塑棚膜 的外层(覆于棚膜骨架上)与中层分别添加 1 .7 %和 1 .9 %的流滴剂 , 流滴剂与保温剂 用量比为 1∶0 .4 。按此配方生产的棚膜, 在 覆 盖 越 冬 日 光 温 室 过 程 中 , 流 滴 持 效期有明显缩短的趋势 。经过研究 , 按表8 表 8 EVA 多功能三层复合棚膜中流滴剂与 保温剂的添加量 层 次 外 层 中 层 内 层 EVA(14/ 0.7) 100 100 — EVA(5/ 0.3) — — 50 LLDPE(牌号 7028) — — 50 膜中助剂含量/% 流滴剂 1.85 2.0 1.18 CMS-888 保温剂 1.12 1.34 0.72 流滴剂与保温剂用量比 1∶0.61 1∶0.67 1∶0.61 说 明 (1)各种助剂预先制成母料 (2)外层覆于棚室骨架上 2000 年 2 月 中 国 塑 料 61
配方 ,控制各层流滴剂与 CMS-888 超细滑石 粉(保温剂兼流滴剂的缓释载体)用量比为 1∶0 .6 ～ 0 .7 ,能使 EVA 多功能三层复合棚膜 具有较好的流滴持效性。在采用优型温室结 构和温室内覆盖地膜及地膜下面滴灌或暗沟 灌水配套技术、合理控制温室内湿度与温度 的前提下, 流滴持效期 ≥5 个月 ,可达到越冬 日光温室的应用要求 。 如前所述 ,CMS-888 超细滑石粉粒子仍 具有扁平(片状)的构型。用其做为流滴剂的 吸附、缓释剂,能否使棚膜具有较佳的流滴持 效性有待于深入进行研究与比较。已用吸附 性较强的或更细的无机物粉末与 CMS-888 超细滑石粉的混合物进行了一些试验 , 得出 结果后再详述。 3 .4 其他性能讨论 (1)滑石粉具有化学隋性 ,CM S-888 超细 滑石粉中过渡金属化合物杂质含量很低。据 多年使用海城滑石粉(1 250 目)生产 PE 、 EVA 多功能棚膜的观测结果 ,在合理选用适 宜牌号树脂、严格控制耐老化剂添加量和棚 膜生产工艺技术条件的前提下 , 采用 CMS- 888 超细滑石粉做保温剂不会影响棚膜的耐 老化性能 。 (2)在 PE 、EVA 棚膜生产中已使用的几 种无机保温剂中, 滑石粉的硬度最小 。采用 CMS-888 超细滑石粉做保温剂, 能明显减轻 母料制造用挤出机和吹膜机组的挤出机螺 杆、机筒的磨损 。 4 EVA 高光效高保温流滴长 寿棚膜的综合性能 在CM S-888 超细滑石粉基本性能及其 应用性能研究的基础上, 设计了 EVA 高透光 高保温流滴长寿棚膜的各层复合结构及各层 专用母料配方。采用科亚 60 型双螺杆挤出 机组自制了各层专用多功能助剂母料 , 并采 用共挤三层复合宽幅吹膜机组(3 台挤出机 螺杆直径 120 mm , L/D =30∶1 ;机头口模直 径 1 400 mm , 模口间隙 2 .2 mm).

所以所有的粉体博取众长，才能更多进一步。