CN100410312C - 纳米材料改性输水软管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纳米材料改性输水软管，涉及一种新型改性软管的制备方法。该软管的特征在于：具有耐爆破压力和拉伸强度高的特点，而且生产出的软管表面光滑，抗老化性强，使用寿命长，成本低，主要适用于农田地面输水灌溉。

Description

纳米材料改性输水软管
技术领域
本发明涉及农用输水软，尤其是纳米材料改性输水软管。
背景技术
由于全球的气候条件与人口的增长，全球水资源供需矛盾日益加剧，我国更是严重缺水国家，而总用水量中，灌溉用水占70％。以往采用沟渠输水渗漏损失和蒸发损失，而采用输水管可以减少甚至杜绝损失，从而大幅度的提高沟渠水资源的利用系数。同时，沟渠实行管道化，取消田间沟渠，提高了土地利用率(1％-5％)，节约了土地资源，促进农业生产向机械化、产业化、现代化方向发展。在全国大力推广节水灌溉的过程中，作为滴灌系统中的重要输水管路经常暴露于地表，长时间遭受太阳的暴晒，它要求输水管的耐爆破压力及韧性较高，而且要便于安装。以往，输水管的类型主要有钢管、PVC管，还有普通PE管、以及白布软管。但是，钢管易腐蚀，严重时漏气漏水，影响生产安全，而且安装不方便。PVC硬管僵硬，不易弯曲，脆性大，安装不便；软PVC管耐压差。普通PE管一直没有标准来科学引导生产，再加上对树脂牌号的选择缺乏了解应用中出现了一些变形超量，特别是壁厚偏差较大，而引起接头处漏水的情况经常出现。而白布软管潮湿、易腐烂，不能防止水分渗出。
发明内容
本发明的目的就是在于提供一种成本低、便于安装、韧性和耐爆破压力较高的纳米材料改性输水软管。
一种纳米材料改性输水软管，其特征是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂60～100份，纳米级碳酸钙改性材料5～40份，加工助剂0.05～8份。
上述的输水软管，加工助剂为润滑剂(硬脂酸/硬脂酸钙)和炭黑。
上述的输水软管，聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯中的一种或几种的混合物。
上述的输水软管，聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯或低密度聚乙烯50～70份和中密度聚乙烯或高密度聚乙烯5～30份的混合物。
上述的输水软管，聚乙烯树脂为中密度聚乙烯30～65份和高密度聚乙烯15～35份的混合物。
上述的输水软管，聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯50～70份和低密度聚乙烯10～30份的混合物。
上述的输水软管，聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯40～70份、低密度聚乙烯5～15份和中密度聚乙烯或高密度聚乙烯5～15份的混合物。
上述的输水软管，聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯或低密度聚乙烯25～50份、中密度聚乙烯15～35份和高密度聚乙烯5～15份的混合物。
上述的输水软管，聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯10～40份、低密度聚乙烯5～15份、中密度聚乙烯15～35份和高密度聚乙烯5～10份的混合物。
本发明的制备方法：以纳米级碳酸钙改性材料和PE为原料，加入加工助剂一定的比例混合后，熔融，按照一定的工艺温度挤出成型，再经冷却、牵引、收卷制备成软管。
因本发明加入了纳米级碳酸钙改性材料，随着纳米级碳酸钙改性材料比例的增加，抗冲击强度逐渐增加，当然助剂的加入主要是起改善性能、利于加工的作用，但价格昂贵，而纳米级碳酸钙改性材料的加入具有增强增韧性能，利于成型加工，导致了助剂用量的减少，同时纳米级碳酸钙改性材料价格低廉，生产工艺简单，生产成本可降低300-500元/吨。其次，使用纳米级碳酸钙改性材料，不但不影响原有的加工条件(如工艺温度)，而且与树脂相溶性好，所用的纳米级碳酸钙改性材料中的小粒径的无机粒子表面缺陷少，非配对原子多，比表面积大，与聚合物发生物理或化学结合的可能性大，分散性较好，粒子与基体间的界面粘结，可以承受更大的负荷，从而具有既增强又增韧的特点，使得该软管的拉伸强度比技术指标高了两倍，断裂伸长率(即韧性)比技术指标高了两倍多(见表1)，使得尺寸具有持久稳定性，而且壁厚偏差小，不会出现接头处漏水的情况。若聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和中密度聚乙烯的混合物，线性低密度聚乙烯韧性、耐油性和耐老化性等各方面都较低密度聚乙烯和中密度聚乙烯强；但低密度聚乙烯加工性能好；中密度聚乙烯刚性强，这样按一定配比达到了性能的最佳结合，使得该纳米级碳酸钙改性软管具有韧性好、强度高、表面光滑和使用寿命长的特点。主要适用于农田地面输水灌溉。
附图表说明
表1为本发明性能检测表。
  检验项目   单位   技术指标   实测结果(10次平均)
  拉伸强度   MPa   ≥20   40
  断裂伸长率   ％   ≥350   786
  爆破压力   MPa   ＞0.30   0.41
  20℃水压试验(耐静水压)   0.20Mpa压力下保持1小时不破裂、不渗漏 无破裂、无渗漏
具体实施方式
实施例1
本发明是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯60份，纳米级碳酸钙改性材料5份，加工助剂为润滑剂(硬脂酸/硬脂酸钙)0.1份和炭黑0.05份。
实施例2
本发明是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯80份，纳米级碳酸钙改性材料25份，加工助剂为润滑剂(硬脂酸/硬脂酸钙)2份和炭黑1.5份。
实施例3
本发明是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯100份，纳米级碳酸钙改性材料40份，加工助剂为润滑剂(硬脂酸/硬脂酸钙)5份和炭黑3份。
在实施例1～3中，聚乙烯树脂可为低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯中的任一种，加工助剂为润滑剂(硬脂酸/硬脂酸钙)和炭黑。
实施例4
实施例4与实施例1～3任一实施例不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯50份和高密度聚乙烯5份的混合物。
实施例5
实施例5与实施例4不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯60份和高密度聚乙烯15份的混合物。
实施例6
实施例6与实施例5不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯70份和高密度聚乙烯30份的混合物。
实施例7
实施例7与实施例4～6任一实施例不同之处在于线型低密度聚乙烯替换为低密度聚乙烯。
实施例8
实施例8与实施例4～7任一实施例不同之处在于高密度聚乙烯替换为中密度聚乙烯。
实施例9
实施例9与实施例1～8任一实施例不同之处在于聚乙烯树脂为中密度聚乙烯30份和高密度聚乙烯15份的混合物。
实施例10
实施例10与实施例9不同之处在于聚乙烯树脂为中密度聚乙烯45份和高密度聚乙烯20份的混合物。
实施例11
实施例11与实施例10不同之处在于聚乙烯树脂为中密度聚乙烯65份和高密度聚乙烯35份的混合物。
实施例12
实施例12与实施例1～11任一实施例不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯50份和低密度聚乙烯10份的混合物。
实施例13
实施例13与实施例12不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯60份和低密度聚乙烯20份的混合物。
实施例14
实施例14与实施例13不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯70份和低密度聚乙烯30份的混合物。
实施例15
实施例15与实施例1～14任一实施例不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯40份和低密度聚乙烯5份和中密度5份的混合物。
实施例16
实施例16与实施例15不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯55份和低密度聚乙烯10份和中密度聚乙烯10份的混合物。
实施例17
实施例17与实施例16不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯70份和低密度聚乙烯15份和中密度聚乙烯15份的混合物。
实施例18
实施例18与实施例15～17任一实施例不同之处在于中密度聚乙烯替换为高密度聚乙烯。
实施例19
实施例19与实施例1～18任一实施例不同之处在于聚乙烯树脂为低密度聚乙烯25份和中密度聚乙烯15份和高密度聚乙烯5份的混合物。
实施例20
实施例20与实施例19不同之处在于聚乙烯树脂为低密度聚乙烯35份和中密度25份和高密度聚乙烯10份的混合物。
实施例21
实施例21与实施例20不同之处在于聚乙烯树脂为低密度聚乙烯50份和中密度35份和高密度聚乙烯15份的混合物。
实施例22
实施例22与实施例19～21任一实施例不同之处在于低密度聚乙烯替换为线型低密度聚乙烯。
实施例23
实施例23与实施例1～22任一实施例不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯10份和低密度聚乙烯5份和中密度聚乙烯15份和高密度聚乙烯5份的混合物。
实施例24
实施例24与实施例23不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯25份和低密度聚乙烯10份和中密度聚乙烯25份和高密度聚乙烯8份的混合物。
实施例25
实施例25与实施例24不同之处在于聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯40份和低密度聚乙烯15份和中密度聚乙烯25份和高密度聚乙烯10份的混合物。

Claims (6)

1. 一种纳米材料改性输水软管，其特征是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂，其为线型低密度聚乙烯或低密度聚乙烯50～70份和中密度聚乙烯或高密度聚乙烯5～30份的混合物，纳米级碳酸钙改性材料5～40份，润滑剂硬脂酸或硬脂酸钙0.1～5份，碳黑0.05～3份。
2. 一种纳米材料改性输水软管，其特征是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂，其为中密度聚乙烯30～65份和高密度聚乙烯15～35份的混合物，纳米级碳酸钙改性材料5～40份，润滑剂硬脂酸或硬脂酸钙0.1～5份，碳黑0.05～3份。
3. 一种纳米材料改性输水软管，其特征是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂，其为线型低密度聚乙烯50～70份和低密度聚乙烯10～30份的混合物，纳米级碳酸钙改性材料5～40份，润滑剂硬脂酸或硬脂酸钙0.1～5份，碳黑0.05～3份。
4. 一种纳米材料改性输水软管，其特征是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂，其为线型低密度聚乙烯40～70份、低密度聚乙烯5～15份和中密度聚乙烯或高密度聚乙烯5～15份的混合物，纳米级碳酸钙改性材料5～40份，润滑剂硬脂酸或硬脂酸钙0.1～5份，碳黑0.05～3份。
5. 一种纳米材料改性输水软管，其特征是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂，其为线型低密度聚乙烯或低密度聚乙烯25～50份、中密度聚乙烯15～35份和高密度聚乙烯5～15份的混合物，纳米级碳酸钙改性材料5～40份，润滑剂硬脂酸或硬脂酸钙0.1～5份，碳黑0.05～3份。
6. 一种纳米材料改性输水软管，其特征是由含有如下份数的组分的原料制成的：聚乙烯树脂，其为线型低密度聚乙烯10～40份、低密度聚乙烯5～15份、中密度聚乙烯15～35份和高密度聚乙烯5～10份的混合物，纳米级碳酸钙改性材料5～40份，润滑剂硬脂酸或硬脂酸钙0.1～5份，碳黑0.05～3份。
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