[发明专利]一种农用PE薄膜透明填料纳米碳酸钙的工业制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及碳酸钙的制备方法，尤其涉及农用PE薄膜透明填料纳米碳酸钙的工业制备方法。

背景技术：

在现代农业生产中，为了提高单位面积的产量，大都采用PE薄膜做成地膜或棚膜，主要是提高地面温度，促使农作物得以早发芽、早成熟，寒冷的季节里棚内作物也照样能够生长。对于农用PE薄膜的要求一是透光性好，便于白天太阳光透过棚膜，将能量留在棚内转化成热能，使棚内温度升高；二是在夜晚对红外光阻隔性好，减少棚内热量以辐射形式散失，达到塑料大棚保温的效果。为了实现上述目的，对农用PE薄膜的填料有特殊的要求。

影响PE薄膜的透明性好坏主要取决于无机填料颗粒大小和无机填料与基体折光率的差异。作为填料粒径越小，分散性越好，则意味着填料在PE成核时有较多的结晶中心，晶体的颗粒度就小，则PE的透明性就好。另一个重要因素是PE的折光率与填料的折光率越相近，则PE的透明度也好。一般PE的折光率为1.55左右，而碳酸钙的两个折光率分别为1.658和1.486，由于两者的折光率相差大，即使加入少量的碳酸钙，仍显现出不透明性也是自然的。因此作为农用薄膜用填料碳酸钙，不但要求粒径小，分散性好，更关键的是经表面处理后的碳酸钙与PE树脂有相近的折光率。

在研究各类无机粉体的折光率时发现，二氧化硅的折光率为1.544，氢氧化铝的折光率为1.57，硅胶的折光率为1.4～1.6。提高碳酸钙在PE填料中的透明性，除了控制碳酸钙的粒径大小外，主要是通过碳酸钙表面的修饰，致密包覆硅铝溶胶，并控制一定的硅铝比，就能得到与PE相近的折光率，从而提高填料在PE中的透明性。同时含有硅铝的填料，具有较好的红外光阻隔性，减少夜间棚内热量以辐射形式散失，起到较好的大棚保温的效果。

发明内容：

本发明的目的是一种农用PE薄膜透明填料纳米碳酸钙的工业化制备方法，克服了现有碳酸钙填料在PE薄膜中透明度差，同时对红外光阻隔性差的缺陷。

本发明的技术方案如下：

农用PE薄膜透明填料纳米碳酸钙的工业制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

（1）在碳化至pH为6.5～7的纳米碳酸钙液浆料中，搅拌时加入可溶性的偏铝酸钠和水玻璃的混合液，加入量以Al₂O₃和SiO₂的总量计是纳米碳酸钙重量的4～8％。

（2）在搅拌时继续通入窑气进行碳化水解，偏铝酸钠和水玻璃在窑气的作用下，水解析出硅铝复合溶胶包覆于纳米碳酸钙的表面形成核壳型结构。

（3）将已包覆硅铝复合溶胶的碳酸钙浆料中加入水溶性硅烷偶联剂，加入量是碳酸钙重量的2～5%，进行表面包覆处理0.5～1小时。

（4）将包覆后的浆料过滤至含水量小于45%的滤饼，在80～110℃烘干，即得农用PE薄膜透明功能填料纳米碳酸钙。

所述的方法，其特征在于：所述纳米碳酸钙浆料是指粒径为25～35纳米，重量百分浓度为5～18%。

所述的方法，其特征在于：加入偏铝酸钠和水玻璃的混合液，混合液中铝硅的摩尔比为1∶2～2∶1。

所述的方法，其特征在于：在加入偏铝酸钠和水玻璃混合液的碳酸钙浆料中，通入窑气进行水解反应，温度为20～30℃，当反应液的pH降至7左右，则为反应终点，水解完全，水解时控制窑气的流量，使水解时间为1～2小时。

所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述加入水溶性硅烷偶联剂为DN-630偶联剂。

本发明的有益效果：

本发明合成的功能填料纳米碳酸钙，在PE薄膜的制造过程中，添加量相对较小，仍使PE薄膜有较好的透明度和较好的红外光阻隔性。

本发明的产品填充于PE薄膜，做成农用地膜或棚膜，提高地面温度，促使农作物得以早发芽、早成熟，即使在寒冷的季节里棚内作物也照样生长良好。

具体实施方式：

农用PE薄膜透明填料纳米碳酸钙的工业制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

在碳化至pH为6.5～7的纳米碳酸钙液浆料中，搅拌时加入可溶性的偏铝酸钠和水玻璃的混合液，加入量以Al₂O₃和SiO₂的总量计是纳米碳酸钙重量的4～8％。

在搅拌时继续通入窑气进行碳化水解，偏铝酸钠和水玻璃在窑气的作用下，水解析出硅铝复合溶胶包覆于纳米碳酸钙的表面形成核壳型结构。