CN104788783A - 一种薄壁高强度内镶式滴灌带及其高速生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄壁高强度内镶式滴灌带及其高速生产方法，属于高分子材料加工领域。本发明中滴灌带专用料组合物包括如下重量份数的组分：DFDA7042线型低密度聚乙烯30-70份，DGDB2480H双峰高密度聚乙烯70-30份，薄壁高强度滴灌改性料30-40份，流变改性剂PPA母料2-3份，润滑剂硬脂酸钙0.7-2.5份，着色剂炭黑母料8-10份。该滴灌带的生产经过薄壁高强度滴灌带改性料的制备，共混和挤出拉伸成型三个步骤，该专用料挤出加工时熔体强度高，成型性能优，可在130m/min以上的线速度生产出薄壁高强度内镶式滴灌带，实现高速加工，制品耐压、耐拉拔、抗环境应力开裂性能优异，外观光滑黑亮。

Description

一种薄壁高强度内镶式滴灌带及其高速生产方法
技术领域
本发明属于高分子材料加工领域，特别涉及一种薄壁高强度内镶式滴灌带及其高速生产方法。
背景技术
伴随我国节水灌溉农业的快速发展，内镶式滴灌带因流量偏差小、抗堵性强而在设施农艺和大田作物灌溉中得到广泛应用。目前由于我国还没有适合内镶式滴灌带产品加工特点的专用树脂，因此国内节水产品生产企业通常使用通用聚乙烯作为基材生产内镶式滴灌带，如此不但薄壁产品的耐压性能低、抗拉拔性能差，而且加工时由于通用树脂的熔体强度低等因素造成厚薄偏差大、生产线速低，维持在100m/min左右，因此制品的壁厚普遍在0.20mm以上才能满足加工和使用要求，造成制品材料成本偏高，且农民每年需要更新滴灌带，应用滴灌技术的投入产出比偏大，这种状况严重影响了我国滴灌节水事业的进一步发展。
中国专利ZL02154616.9公开了一种纳米改性材料滴灌带，其由基体线型低密度聚乙烯树脂、低密度树脂、中密度树脂或高密度树脂的一种或几种，填加适量的纳米碳酸钙和其他助剂组成，其使用通用树脂为基材，且该技术虽填加有纳米碳酸钙而对制品产生增强增韧作用，但主要目的在于用纳米碳酸钙替代加工助剂而降低产品成本，其制品耐压性能相对低而不能用于薄壁制品的生产；中国专利CN102477180A公开了一种线型低密度聚乙烯组合物，该组合物包括线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等通用树脂以及流变改性剂和相容剂，目的在于改善聚丙烯和聚乙烯共混物相容性，解决管材的分层和分离现象，主要适用于厚壁大管材生产，其技术应用于内镶式滴灌带生产时熔体强度低，易出现断管、厚薄偏差大等问题，不能实现较高速度生产，而更适合单翼迷宫式滴灌带生产；中国专利申请201310663821.9公开了一种微压超薄壁滴灌带，其组成为高密度聚乙烯Ⅰ、高密度聚乙烯Ⅱ、线型低密度聚乙烯、二氧化硅、分散剂与抗氧剂和光稳定剂，其为增加薄型制品耐压性能而填加的高密度聚乙烯Ⅱ为2480型，仍为80级管材用料，该种树脂在分子量分布上为单峰型，且其熔体流动速率过大、熔体强度低，难以实现滴灌带制品的高速生产，只适合单翼迷宫式滴灌带生产。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种薄壁高强度内镶式滴灌带。
本发明的另一目的在于提供上述的薄壁高强度内镶式滴灌带的高速生产方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种薄壁高强度内镶式滴灌带，滴灌带专用料组分包括如下重量份数的的组分：
所述的薄壁高强度滴灌带改性料，包括如下重量份数的的组分：
DGDB2480H双峰高密度聚乙烯   70份，
尼龙6                       15份，
HDPE-g-MAH增容剂            15份；
所述的尼龙6的熔点为190℃-210℃；
所述的HDPE-g-MAH增容剂的熔体流动指数为25-30g/10min，试验条件190℃/5.0Kg。
上述的薄壁高强度内镶式滴灌带的高速生产方法，经过薄壁高强度滴灌带改性料的制备，共混和挤出拉伸成型三个步骤，各步骤分述如下：
Ⅰ、薄壁高强度滴灌带改性料的制备
首先将薄壁高强度滴灌带改性料中尼龙6置于80℃真空干燥箱中干燥12小时，再按改性料比例取DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、尼龙6、HDPE-g-MAH增容剂于混料机中分散均匀后经双螺杆挤出机造粒，挤出机控制温度从加料口至机头为：加料段一区145±3℃、二区180±3℃，混炼段一区200±3℃、二区245±1℃，均化段一区245±1℃、二区245±1℃，挤出造粒得到薄壁高强度滴灌带改性料；
Ⅱ、共混
按滴灌带专用料组分比例取DFDA7042线型低密度聚乙烯、DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、步骤Ⅰ制取的薄壁高强度滴灌带改性料、流变改性剂PPA母料、润滑剂硬脂酸钙、着色剂炭黑母料，放入高速混合机内进行混合，搅拌均匀为共混料；
Ⅲ、挤出拉伸成型
取Ⅱ步骤共混料于滴灌带机组中挤出拉伸成型，得到薄壁高强度内镶式滴灌带，挤出机控制温度从加料口至机头为：加料段一区150±3℃、二区200±3℃，压缩段一区245±3℃、二区245±3℃、三区245±3℃，均化段一区245±3℃、二区245±3℃，口模控制温度为260±5℃，牵引速度为130-150m/min，获得薄壁高强度内镶式滴灌带。
本发明中滴灌带专用料组合包括DFDA7042线型低密度聚乙烯、DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、尼龙6、HDPE-g-MAH增容剂、流变改性剂PPA母料、润滑剂硬脂酸钙、着色剂炭黑母料。
其中，所述的DGDB2480H双峰高密度聚乙烯是分子量呈双峰分布的聚乙烯，其中低分子量部分提供了良好的加工性能，高分子量部分提供较好的力学性能。由于其特殊结构使得双峰聚乙烯比普通聚乙烯具有更高的强度、韧性及耐环境应力开裂。由于它是一种新型材料，国内对其研究主要集中在给水和燃气管材的应用上，其耐压等级提高，在相同的压力下滴灌带壁厚可以更薄，同时因其熔体强度较其他通用聚乙烯高，使得共混熔体从口模挤出后形坯可以承受高速拉伸速率；本发明滴灌带专用料组合物中尼龙6是一种纤维级高分子聚合物，当共混熔体从口模挤出后受到快速拉伸时，尼龙6大分子链发生强烈的纵向取向作用而使得共混熔体强度进一步加强，有利于滴灌带高速成型加工，同时由于尼龙6的纵向取向还增强了制品的耐拉拔性能；本发明滴灌带专用料组合物中的HDPE-g-MAH起到两种极性与非极性聚合物材料聚乙烯—尼龙6共混物相容剂的作用，HDPE-g-MAH通过物理与化学的作用聚积在不相容的聚乙烯与尼龙6的界面，降低了界面张力，减小分散相尺寸和凝聚效应，提高了制品的力学性能，同时还适当增加了组合物熔体流动速率，有利于滴灌的高速挤出加工；本发明滴灌带专用料组合物中的PPA母料起到流变改性的作用，加工改性剂PPA一方面可以降低螺杆扭矩，另一方面PPA可以透过熔体而迁移涂敷在流道内壁，有效避免由于共混熔体高速挤出而造成熔体破裂的现象；硬脂酸钙由于是极性润滑剂而在聚乙烯高分子加工领域通常做为外润滑剂使用，然而本发明滴灌带专用料组合中同时存在非极性的聚乙烯与极性的尼龙6、HDPE-g-MAH，硬脂酸钙在共混熔体中表现为同时具有内外润滑作用，其不但可以降低挤出负荷还与PPA起到协同作用，由于市售炭黑母料含有大量低分子蜡，在共混物长时间加工中这些低分子蜡会碳化而积聚在口模周围，当这些碳化物颗粒粘连在熔体形坯上时滴灌带将产生穿孔，硬脂酸钙与PPA同时使用可以有效破坏碳化物的聚积作用，有利于滴灌带的高速加工，也使得滴灌带制品表面光滑黑亮；
本发明滴灌带的生产经过薄壁高强度滴灌带改性料的制备，共混和挤出拉伸成型三个步骤，其中薄壁高强度滴灌带改性料的制备步骤中双螺杆挤出机的混炼段二区、均化段一区、二区与挤出拉伸成型步骤中挤出机的压缩段一区、二区、三区，均化段一区、二区加工温度控制在245±3℃范围，在此温度区间，本发明中DGDB2480H与尼龙6黏度相同，加工温度245±3℃是二者的等黏点，尼龙6在共混体系中分散相粒径最小、分散效果最佳，有利于提高共混物的力学性能；成型口模控制温度为260±5℃，在此温度区间共混物熔体强度与熔体流动速率搭配最佳，可实现共混物熔体的快速挤出拉伸。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明内镶式滴灌带加工采用基体DGDB2480H双峰聚乙烯、尼龙6及相容剂HDPE-g-MAH共混改性技术、PPA流变改性与硬脂酸钙润滑技术，同时结合加工温度工艺，提高了产品的加工速度和耐压、耐拉拔性能，实现薄壁高强度内镶式滴灌带的高速生产。
本发明的滴灌带的生产经过薄壁高强度滴灌带改性料的制备，共混和挤出拉伸成型三个步骤，该专用料挤出加工时熔体强度高，成型性能优，可在130m/min以上的线速度生产出薄壁高强度内镶式滴灌带，实现高速加工，制品耐压、耐拉拔、抗环境应力开裂性能优异，外观光滑黑亮。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1一种薄壁高强度内镶式滴灌带的高速生产方法，经过薄壁高强度滴灌带改性料的制备，共混和挤出拉伸成型三个步骤，各步骤分述如下：
Ⅰ、薄壁高强度滴灌带改性料的制备
首先将薄壁高强度滴灌带改性料中尼龙6置于80℃真空干燥箱中干燥12小时，取70份DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、15份经过干燥的尼龙6、15份HDPE-g-MAH增容剂于混料机中分散均匀后经双螺杆挤出机造粒，挤出机控制温度从加料口至机头为：加料段一区145±3℃、二区180±3℃，混炼段一区200±3℃、二区245±1℃，均化段一区245±1℃、二区245±1℃，挤出造粒得到到薄壁高强度滴灌带改性料；
Ⅱ、共混
按滴灌带专用料组分取35份DFDA7042线型低密度聚乙烯、65份DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、32份步骤Ⅰ制取的薄壁高强度滴灌带改性料、2份流变改性剂PPA母料、0.8份润滑剂硬脂酸钙、8份着色剂炭黑母料，放入高速混合机内进行混合，搅拌均匀为共混料混合物；
Ⅲ、取Ⅱ步骤共混料于滴灌带机组中挤出拉伸成型，得到一种薄壁高强度内镶式滴灌带，挤出机控制温度从加料口至机头为：加料段一区150±3℃、二区200±3℃，压缩段一区245±3℃、二区245±3℃、三区245±3℃，均化段一区245±3℃、二区245±3℃，口模控制温度为260±5℃，获得薄壁高强度内镶式滴灌带。
实施例1获得的薄壁高强度内镶式滴灌带的生产线速与性能测试结果见表1。
表1实施例1的产品生产线速与性能测试结果
实施例2
实施例2中Ⅰ步骤与实施例1中Ⅰ步骤相同，Ⅱ步骤为：按滴灌带专用料组分取50份DFDA7042线型低密度聚乙烯、50份DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、35份步骤Ⅰ制取的薄壁高强度滴灌带改性料、2.5份流变改性剂PPA母料、1.5份润滑剂硬脂酸钙、9份着色剂炭黑母料，放入高速混合机内进行混合，搅拌均匀为混合物；再按实施例1中步骤Ⅲ得到一种薄壁高强度内镶式滴灌带。
实施例2获得的薄壁高强度内镶式滴灌带的生产线速与性能测试结果见表2。
表2实施例2的产品生产线速与性能测试结果
实施例3
实施例3中Ⅰ步骤与实施例1中Ⅰ步骤相同，Ⅱ步骤为：按滴灌带专用料组分取65份DFDA7042线型低密度聚乙烯、40份DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、39份步骤Ⅰ制取的薄壁高强度滴灌带改性料、2.9份流变改性剂PPA母料、2.0份润滑剂硬脂酸钙、9.5份着色剂炭黑母料，放入高速混合机内进行混合，搅拌均匀为混合物；再按实施例1中步骤Ⅲ得到一种薄壁高强度内镶式滴灌带。
实施例3获得的薄壁高强度内镶式滴灌带的生产线速与性能测试结果见表3。
表3实施例3的产品生产线速与性能测试结果
使用通用聚乙烯(LLDPE为DFDA7042、LDPE为18D、HDPE为5000S)生产滴灌带生产线速与性能测试对照见表4。
表4使用通用聚乙烯生产滴灌带生产线速与性能测试对照
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种薄壁高强度内镶式滴灌带，其特征在于：滴灌带专用料组分包括如下重量份数的的组分：
2.根据权利要求1所述的薄壁高强度内镶式滴灌带，其特征在于：所述的薄壁高强度滴灌带改性料，包括如下重量份数的的组分：
DGDB2480H双峰高密度聚乙烯  70份，
尼龙6                      15份，
HDPE-g-MAH增容剂           15份。
3.根据权利要求2所述的薄壁高强度内镶式滴灌带，其特征在于：所述的尼龙6的熔点为190℃-210℃。
4.根据权利要求2所述的薄壁高强度内镶式滴灌带，其特征在于：所述的HDPE-g-MAH增容剂的熔体流动指数为25-30g/10min，试验条件为190℃/5.0Kg。
5.权利要求1～4任一项所述的薄壁高强度内镶式滴灌带的高速生产方法，其特征在于：经过薄壁高强度滴灌带改性料的制备，共混和挤出拉伸成型三个步骤，各步骤分述如下：
Ⅰ、薄壁高强度滴灌带改性料的制备
首先将薄壁高强度滴灌带改性料中尼龙6置于80℃真空干燥箱中干燥12小时，再按改性料比例取DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、尼龙6、HDPE-g-MAH增容剂于混料机中分散均匀后经双螺杆挤出机造粒，挤出机控制温度从加料口至机头为：加料段一区145±3℃、二区180±3℃，混炼段一区200±3℃、二区245±1℃，均化段一区245±1℃、二区245±1℃，挤出造粒得到薄壁高强度滴灌带改性料；
Ⅱ、共混
按滴灌带专用料组分比例取DFDA7042线型低密度聚乙烯、DGDB2480H双峰高密度聚乙烯、步骤Ⅰ制取的薄壁高强度滴灌带改性料、流变改性剂PPA母料、润滑剂硬脂酸钙、着色剂炭黑母料，放入高速混合机内进行混合，搅拌均匀为共混料；
Ⅲ、挤出拉伸成型
取Ⅱ步骤共混料于滴灌带机组中挤出拉伸成型，得到薄壁高强度内镶式滴灌带，挤出机控制温度从加料口至机头为：加料段一区150±3℃、二区200±3℃，压缩段一区245±3℃、二区245±3℃、三区245±3℃，均化段一区245±3℃、二区245±3℃，口模控制温度为260±5℃，牵引速度为130-150m/min，获得薄壁高强度内镶式滴灌带。
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