CN104565593B - 有机纤维pvc多层复合柔性管材及其制备方法 - Google Patents

有机纤维pvc多层复合柔性管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机纤维PVC多层复合柔性管材及其制备方法，旨在解决现有技术中农业灌溉用管材存在的耐腐蚀性差、韧性及抗拉强度差，抗裂、抗冻性能差，价格昂贵的技术问题。其包括管体，在管体内壁上设有聚氯乙烯涂塑层，在涂塑层上设有复合塑膜层；管体由下述重量份的原料制成：聚丙烯晴纤维28～33份、液态硅胶8～12份、液态PVC稳定剂3～7份。该管材在断裂强度、耐酸碱性、抗低温性、断裂伸长率都具有十分显著的优势，是一种非常理想的灌溉输水管材，便于机械化施工，提高工作效率；便于输水灌溉中的运行维护、便于维修，确保可靠性供水。

Description

有机纤维PVC多层复合柔性管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业灌溉用管材的生产技术领域，具体涉及一种有机纤维PVC多层复合柔性管材及其制备方法。
背景技术
我国是个农业大国，农业灌溉用水占总用水量的70%以上，实现精确灌溉，节约农业水资源，提高灌区农业产量是农田灌溉的一项十分迫切的任务。管道灌溉是实现农业节水灌溉的重要技术之一。管道是低压输水灌溉系统中的主要组成部分，一般来说，管道灌溉可实现节水15%～30%。但是，管道投资占灌溉工程总投资的60%～70%。另外，管道输水工程施工技术要求高，重量大、易破碎、加工复杂、天冷发硬，寿命缩短，不易实现机械化施工、运行维护麻烦、贮藏运输使用不便等因素制约着管道节水灌溉技术的发展。
近几年来，各地各部门先后研制出薄壁PVC塑料管、双壁波纹塑料管、内衬塑膜外护烤工管及地埋塑料软管等。但是，上述管材仍存在着耐腐蚀性差、韧性及抗拉强度差、价格昂贵、抗裂性差，抗冻性能差等缺陷。因此，研制重量轻、耐磨损、加工简单、抗冻性能好，抗裂性好、寿命长，便于实现机械化施工、运行维护简单、便于维修、贮藏运输便利、韧性与抗拉强度高、价格低廉的低压输水新型管材是实现管道输水和节水灌溉的主要目标。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中农业灌溉用管材存在的耐腐蚀性差、韧性及抗拉强度差，抗裂、抗冻性能差，价格昂贵的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种有机纤维PVC多层复合柔性管材，包括管体，在所述管体内壁上设有聚氯乙烯涂塑层，在所述涂塑层上设有复合塑膜层；所述管体由下述重量份的原料制成：聚丙烯腈纤维28～33份、液态硅胶8～12份、液态PVC稳定剂3～7份。
优选的，所述管体由下述重量份的原料制成：聚丙烯腈纤维30份、液态硅胶10份、液态PVC稳定剂5份。
优选的，所述管体的厚度为：0.3～0.5mm。
优选的，所述涂塑层的厚度为：0.1～0.5mm。
优选的，所述液态PVC稳定剂为液体钡锌复合稳定剂或液体钙锌复合稳定剂。
优选的，所述复合塑膜层为固化在所述涂塑层上的PE塑料薄膜。
本发明还设计了一种有机纤维PVC多层复合柔性管材的制备方法，包括下列步骤：
（1）按上述的各原料的重量份数选取原料聚丙烯腈纤维、液态硅胶和液体PVC稳定剂，混合均匀后整平压实，形成厚度为0.3～0.5mm的纤维膜；
（2）在步骤（1）所得的纤维膜表面涂塑喷浆，然后进行压平烘干固化处理，在该纤维膜表面形成0.1～0.5mm厚的涂塑层，得到双层原始柔性管道材质；
（3）采用复合塑膜工艺，在步骤（2）所得的双层原始柔性管道材质的涂塑层外覆上PE塑料薄膜，得到三层柔性管道材料；
（4）采用高频热合机将步骤（3）所得的三层柔性管道材料进行焊接，然后按管道直径裁剪成坯型、加工成管，最后得到有机纤维PVC多层复合柔性管材成品。
优选的，步骤（2）中涂塑喷浆所用材料为聚氯乙烯。
优选的，步骤（3）中使用全自动覆膜机将PE塑料薄膜固化在所述涂塑层上。
本发明的有益效果在于：
1.本发明有机纤维PVC多层复合柔性管材为三层结构，管体采用聚丙烯腈纤维、液态硅胶等制成，抗拉性能好，抗折皱性能好，不用时可以折叠，不会因为折弯而产生断裂、损坏；涂塑层可以防止管道渗水、漏水，提高管材的耐磨性，同时又可防止管道被腐蚀，并且涂塑层厚度小，不会过多的增加管材体积和重量，不影响管体的弯折性能；复合塑膜层除与管体层、涂塑层联合承受水压以减少管材的受力外，还能减少管材的变形量，由于复合塑膜层的弹性比涂塑层好，在管材受水压作用时，如涂塑层出现细小孔眼和小缝，复合塑膜层能防止因此产生渗水的问题，并且复合塑膜后管内壁光滑、摩阻力小，输水时的沿程损失小。
2.本发明的管材适应的工作压力在0.1～0.5MPa之间，最适宜作为地埋输水管道用，即使在地上输水使用其使用寿命也可以达到3年以上，管材的局部损坏容易修复；在断裂强度、耐酸碱性、抗低温性、断裂伸长率等性能指标上都具有十分显著的优势，是一种非常理想的灌溉输水管材，便于机械化施工，提高工作效率；便于输水灌溉中的运行维护、便于维修，确保可靠性供水。
3.本发明该管材的制备方法工艺简单，生产成本低，生产出的管材与目前市场销售的各类地埋管材相比，质量更好、使用寿命更长，克服了现有同类管材存在的耐腐蚀性差、韧性及抗拉强度差、价格昂贵、抗裂抗冻性能差等缺陷，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明有机纤维PVC多层复合柔性管材的结构示意图。
其中，1为管体；2为涂塑层；3为复合塑膜层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：一种有机纤维PVC多层复合柔性管材，包括管体1，在管体1内壁上设有聚氯乙烯涂塑层2，在涂塑层2上设有复合塑膜层3；管体1由下述重量份的原料制成：聚丙烯腈纤维30份、液态硅胶10份、液态PVC稳定剂5份。
其中，根据管材直径大小的不同，管体1的厚度在0.3～0.5mm之间；涂塑层2的厚度在0.1～0.5mm之间；液态PVC稳定剂为液体钡锌复合稳定剂；复合塑膜层为固化在涂塑层上的PE塑料薄膜。
实施例2：一种有机纤维PVC多层复合柔性管材，与实施例1的不同之处在于，管体中各原料所占重量份数为：聚丙烯腈纤维28份、液态硅胶11份、液态PVC稳定剂7份，液态PVC稳定剂为液体钙锌复合稳定剂。
实施例3：一种有机纤维PVC多层复合柔性管材，与实施例1的不同之处在于，管体中各原料所占重量份数为：聚丙烯腈纤维33份、液态硅胶9份、液态PVC稳定剂4份。
实施例4：一种有机纤维PVC多层复合柔性管材，与实施例2的不同之处在于，管体中各原料所占重量份数为：聚丙烯腈纤维31份、液态硅胶8份、液态PVC稳定剂3份。
实施例5：一种有机纤维PVC多层复合柔性管材，与实施例1的不同之处在于，管体中各原料所占重量份数为：聚丙烯腈纤维32份、液态硅胶12份、液态PVC稳定剂6份。
一种制备实施例1中有机纤维PVC多层复合柔性管材的方法，包括下列步骤：
（1）按实施例1中各原料的重量份数选取原料聚丙烯腈纤维、液态硅胶和液体PVC稳定剂，混合均匀后整平压实，形成厚度为0.3～0.5mm的纤维膜；
（2）在步骤（1）所得的纤维膜表面涂塑喷浆，然后进行压平烘干固化处理，在该纤维膜表面形成0.1～0.5mm厚的涂塑层，得到双层原始柔性管道材质；
（3）采用复合塑膜工艺，在步骤（2）所得的双层原始柔性管道材质的涂塑层外覆上PE塑料薄膜，得到三层柔性管道材料；
（4）采用高频热合机将步骤（3）所得的三层柔性管道材料进行焊接，然后按管道直径裁剪成坯型、加工成管，最后得到有机纤维PVC多层复合柔性管材成品。
其中，步骤（2）中涂塑喷浆所用材料为聚氯乙烯；步骤（3）中使用全自动覆膜机将PE塑料薄膜固化在涂塑层上。
在以上实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。
本发明采用聚丙烯腈纤维为软管的主要底质材料。聚丙烯腈纤维是以聚丙烯为原料，经特殊的生产工艺制造而成的，其外观为多根单丝相互交联构成，与PVC混合，具有极佳的分散性和良好的亲水性，同时可更有效地增强复合软管的韧性及抗拉强度，使复合后的软管耐久性、耐候性大幅度提高。本发明采用的聚丙烯腈纤维材料的各项指标见下表1。
管体采用聚丙烯腈纤维制成，不会因为折弯而产生断裂、损坏，抗拉性能好和抗折皱性能大幅提高，在管材不使用时可以进行折叠；在管体内壁设置的涂塑层可以防止管道渗水、漏水，提高管材的耐磨性，采用聚氯乙烯作为涂塑层的原料又可防止管道腐蚀，并且涂塑层的厚度较小，不会过多的增加管材体积和重量，不影响管体的弯折性能；在涂塑层上的复合塑膜层能够减少管材的变形量，由于PE塑料薄膜的弹性比涂塑层好，在管材受水压作用时，如涂塑层出现细小孔眼和小缝，该复合塑膜层能防止其渗水，并且复合塑膜后管内壁光滑、摩阻力小，可以使输水时的沿程损失小。
目前，低压管道输水常用的管材有PVC薄壁管、PVC双壁管、PE薄膜管以及涂塑软管等。其中，PVC薄壁管、PVC双壁管主要作为地埋管道，造价偏高，尤其是大口径管较难制造，且运输费用高、损失大。PE薄膜管(又名小白龙)，造价低，可作为地埋和地面输水的管道，但其工作压力一般只在0.1MPa左右，由于承受压力低，如作为地埋管道，施工技术要求高，作为地面输水管道则使用寿命短，一般只一年左右，局部损坏后不能修补，抗冻性能差。涂塑软管，一般工作压力为0.3MPa，主要用于轻小型喷灌机的输水或远距离输送压力水用，寿命一般三年左右，造价较高，局部损坏不易修补，抗冻性能差、不易储存运输。本发明有机纤维PVC多层复合柔性管材与现有的其他管材的对比如下表2所示。
由以上对比分析可知，与目前市场销售的各类地埋管材相比，本发明有机纤维PVC多层复合柔性管材价格更低，使用寿命可达到5年以上。另外，在断裂强度、耐酸碱性、抗低温性、断裂伸长率都具有十分显著地优势，是一种非常理想的灌溉输水管材。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (9)

1.一种有机纤维PVC多层复合柔性管材，包括管体，其特征在于，在所述管体内壁上设有聚氯乙烯涂塑层，在所述涂塑层上设有复合塑膜层；所述管体由下述重量份的原料制成：聚丙烯腈纤维28～33份、液态硅胶8～12份、液态PVC稳定剂3～7份。
2.根据权利要求1所述的有机纤维PVC多层复合柔性管材，其特征在于，所述管体由下述重量份的原料制成：聚丙烯腈纤维30份、液态硅胶10份、液态PVC稳定剂5份。
3.根据权利要求1所述的有机纤维PVC多层复合柔性管材，其特征在于，所述管体的厚度为：0.3～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的有机纤维PVC多层复合柔性管材，其特征在于，所述涂塑层的厚度为：0.1～0.5mm。
5.根据权利要求1所述的有机纤维PVC多层复合柔性管材，其特征在于，所述液态PVC稳定剂为液体钡锌复合稳定剂或液体钙锌复合稳定剂。
6.根据权利要求1所述的有机纤维PVC多层复合柔性管材，其特征在于，所述复合塑膜层为固化在所述涂塑层上的PE塑料薄膜。
7.一种有机纤维PVC多层复合柔性管材的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）按权利要求1中所述的各原料的重量份数选取原料聚丙烯腈纤维、液态硅胶和液体PVC稳定剂，混合均匀后整平压实，形成厚度为0.3～0.5mm的纤维膜；
（2）在步骤（1）所得的纤维膜表面涂塑喷浆，然后进行压平烘干固化处理，在该纤维膜表面形成0.1～0.5mm厚的涂塑层，得到双层原始柔性管道材质；
（3）采用复合塑膜工艺，在步骤（2）所得的双层原始柔性管道材质的涂塑层外覆上PE塑料薄膜，得到三层柔性管道材料；
（4）采用高频热合机将步骤（3）所得的三层柔性管道材料进行焊接，然后按管道直径裁剪成坯型、加工成管，最后得到有机纤维PVC多层复合柔性管材成品。
8.根据权利要求7所述的有机纤维PVC多层复合柔性管材的制备方法，其特征在于，步骤（2）中涂塑喷浆所用材料为聚氯乙烯。
9.根据权利要求7所述的有机纤维PVC多层复合柔性管材的制备方法，其特征在于，步骤（3）中使用全自动覆膜机将PE塑料薄膜固化在所述涂塑层上。
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