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新疆地区使用碳酸钙粉体填料对PE农膜拉伸性能及使用寿命的影响
来源:互联网 sk001 | 李明 张胜军 马宁
【分  类】 化工与理学
【关 键 词】 PE农膜 碳酸钙 拉伸性能
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  摘要: 选择了新疆的不同区域作为自然老化地点,根据碳酸钙粉体的不同添加比例,统一制备PE农膜试样,采集不同老化时期的试样,进行了农膜的拉伸性能测试,发现当填料的添加比例控制在2%~4%之间时,农膜的拉伸性能及使用寿命指标在满足国家标准要求的同时,可以降低生产成本。

  关键词:PE农膜 碳酸钙 拉伸性能

  目前,在中国每年至少有400万吨的无机粉体材料作为原料的一部分被用于塑料制品的生产。在产品中用适量的无机粉体材料替代部分石油产品,一方面,每年可以节约数百万吨石油,对于建设节约型社会,实施可持续发展战略无疑具有重要而又深远的意义;另一方面,对于所生成的塑料制品而言,不但有利于降

  低原材料成本,而且可以使塑料材料的某些性能按照预定的方向得到改善,从而提高塑料制品的市场竞争力。经过碳酸钙粉体材料改性的PE地膜,加工性能将得到改善,成本也得到一定程度的降低,但是,许多生产企业为了能获得更多的利润空间,无节制的添加无机粉料,导致PE地膜的物理机械性能下降,产品质量无法得到保证,地膜性能达不到使用要求。特别是新疆地区近年来,春季大风天气增多,风力加大,一场大风过后,一些已铺好的膜被刮得破烂不堪,农民对PE地膜产品质量的投诉也日渐增多。

  国家标准GB13735-1992《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》中规定“本标准适用于以低密度聚乙烯树脂LDPE、线性低密度聚乙烯树脂LLDPE和低密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂HDPE两种或三种树脂共混为主要原料,可加入适量助剂,用吹塑法生产的地膜”。 那么无机填料在地膜中的添加比例,上述标准中规定的这个“适量”该如何理解呢?

  因此,我们选择了位于新疆南部的阿拉尔农场和新疆北部的芳草湖农场作为自然老化实验地点,试验作物为棉花。根据碳酸钙无机粉体的添加比例,对试验的棉田进行了标记,采集不同时期的试样,按照国家标准GB13735-1992《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》中规定的方法,进行了地膜的拉伸性能测试,以期对新疆地区地膜中碳酸钙无机粉料的添加比例得到较为明确清晰的结论。

  1 实验部分

  1.1 实验试剂与仪器

  生产实验用膜的基本原料:牌号0209线性料、牌号5410低压料(新疆独山子生产)、牌号 15803高压料 (俄罗斯生产) PE树脂; 2000目活化重质碳酸钙(陕西生产)。

  实验所用膜均为4月初生产,每卷膜20kg,按照碳酸钙无机粉体的添加比例编号生产,均采用相同比例配方的原料,重质碳酸钙三年活化稳定,均为2000目,生产设备、环境均固定。试验用膜标称厚度:0.008mm。

  实验所用测试仪器为电子万能试验机,济南新世纪WD-50,测试范围为0~50N,测量精度可达0.0001N。

  1.2 实验步骤

  主要原料为LLDPE,LDPE和HDPE,以空白配方为基准,选择碳酸钙粉体为填料,按质量分数1%,2%,3%,4%,5%,6%的比例添加,如表1所示。

  选择位于新疆南部的阿拉尔农场和新疆北部的芳草湖农场作为试验地点,试验作物为棉花。根据碳酸钙无机粉体的添加比例,对试验的棉田进行了标记,采集不同时期的试样。国家标准规定,IV类地膜的使用时间为50天。

  表1 添加比例标记示意图 填 加 比 例 标 记 0% A-0 1% A-1 2% A-2 3% A-3 4% A-4 5% A-5 6% A-6 2 结果与讨论

  PE地膜原样及自然老化后试样测试数据见表2,试验数据以不同取样日期(老化时间)划分。

  由表2可以看出,A-0试样性能较稳定,拉伸性能纵、横向随时间变化率逐渐下降,且变化率较小,下降率稳定,无突变现象和异常点。由于南疆日照时间、日照强度要强于北疆,所以南疆试验田用膜随老化时间的增加,拉伸性能的下降总体上要快于北疆试验田。在第58天(6月23日),虽然南疆试样的纵向拉伸性能下降率超过20%,达到26.08%,但是性能依然能保证使用要求。第101天(8月5日),拉伸性能的下降率,下降率基本在30%左右,性能依然能够保证。但是,由于A-0试样未添加无机粉体,生产成本相对较高。

  A-1试样地膜,拉伸性能相对于A-0试样有所提高,拉伸性能纵、横向随时间变化率逐渐下降,且下降率较稳定。在使用期内,产品拉伸性能可以满足要求。但是,由于A-1试样添加碳酸钙无机粉体比例较低,粉体材料改性作用较小,生产成本依然相对较高。

  A-2试样地膜,纵、横向拉伸性能优于未加活化碳酸钙无机粉体的A-0试样。在南疆实验前期,纵、横向均无太大变化,但是在第58天(6月23日)后,纵向拉伸性能开始突变下降而横向拉伸性能却保持不变;在北疆实验前期,纵、横向拉伸性能平稳下降,但是从第58天(6月23日)起,横向拉伸性能不再变化,纵向拉伸性能持续下降。出现该种情况,可能是由于碳酸钙无机粉体分布不均,出现微交联,从而使得产品性能不够稳定。

  表2 拉伸性能随老化时间的下降率 编号 项目

  % 区域 初始力值 5月12日 6月3日 6月23日 7月13日 8月5日 A-0 拉伸性能下降率(纵向) 南疆 2.3N 4.34 13.04 26.08 33.47 37.17 北疆 2.3N 8.69 8.69 17.39 26.08 32.78 拉伸性能下降率(横向) 南疆 1.4N 7.14 17.11 20.28 23.42 28.57 北疆 1.5N 6.66 13.33 18.33 21.66 26.66 A-1 拉伸性能下降率(纵向) 南疆 2.4N 4.16 8.33 16.66 20.83 25 北疆 2.5N 3.63 6.92 9.28 16.53 20.11 拉伸性能下降率(横向) 南疆 1.5N 6.78 12.76 23.48 26.88 29.38 北疆 1.5N 5.46 11.34 21.37 23.43 27.68 A-2 拉伸性能下降率(纵向) 南疆 2.7N 9.22 17.70 21.11 26.51 30.92 北疆 2.6N 8.69 13.04 17.39 21.73 27.39 拉伸性能下降率(横向) 南疆 1.6N 6.25 18.25 22.5 28.75 28.75 北疆 1.5N 6.66 13.33 26.66 26.66 26.66 A-3 拉伸性能下降率(纵向) 南疆 2.4N 8.33 16.66 20.83 29.16 37.5 北疆 2.5N 2.32 4.12 12.63 24 28.6 拉伸性能下降率(横向) 南疆 1.5N 13.33 16.66 23.33 30 36.66 北疆 1.6N 12.5 13.75 22.36 27.5 33.75 A-4 拉伸性能下降率(纵向) 南疆 2.5N 8.69 13.04 21.73 34.78 39.13 北疆 2.6N 3.84 7.69 11.53 19.23 38.46 拉伸性能下降率(横向) 南疆 1.4N 14.28 14.28 24.46 28.57 35.71 北疆 1.6N 12.5 12.5 18.75 27.5 33.55 A-5 拉伸性能下降率(纵向) 南疆 2.5N 11.12 20 34.29 44 48.91 北疆 2.6N 8.91 19.23 34.61 38.46 50 拉伸性能下降率(横向) 南疆 1.5N 13.33 26.66 40 47.33 53.33 北疆 1.5N 11.24 20 33.33 44.54 49.66 A-6 拉伸性能下降率(纵向) 南疆 2.6N 16.69 20.38 36.92 40.76 53.84 北疆 2.5N 14 18.7 32.41 38.73 49.28 拉伸性能下降率(横向) 南疆 1.4N 14.28 26.42 38.57 47.85 57.14 北疆 1.3N 11.69 23.07 35.76 46.15 53.84 A-3试样地膜,拉伸性能优于未加活化碳酸钙无机粉体的A-0试样,拉伸性能纵、横向随时间变化率逐渐下降,下降率较稳定,无突变现象和异常点。其中横向拉伸性能在58天左右,仍能保持初始性能的70~80%,能够满足使用要求。

  A-4试样地膜,试样拉伸性能高于未加活化碳酸钙无机粉体的A-0试样,纵向拉伸性能随时间变化率逐渐下降,在58天前下降率较小且稳定,横向拉伸性能在58天前基本不变,保持了一个相当稳定的时间段。横向拉伸性能在58天左右,仍能保持初始性能的70~80%,能够满足使用要求。

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