CN106220972A - 一种改性再生聚乙烯滴灌管料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性再生聚乙烯滴灌管料，包括再生聚乙烯滴灌管料70‑80份和再生聚乙烯功能母料20‑30份，所述再生聚乙烯功能母料包括以下重量份的再生聚乙烯地膜60‑70份；再生防雾滴棚膜20‑30份；再生聚乙烯瓶盖10‑30份；炭黑母料3‑4份；抗氧剂0.3‑0.5份；消泡剂0.2‑0.6份。本发明提供的改性再生聚乙烯滴灌管料，以再生聚乙烯滴灌管料与功能性母料的共混料为主要原料，通过配方与工艺的改进，尽管全部以废旧塑料为原料，仍具有优异的物理机械性能、耐环境应力开裂性能、抗热老化性能和加工性能能满足滴灌料使用要求，尤其是加工速度可达100m/min，大大提高了生产效率，制备方法简单，适用范围广。

Description

一种改性再生聚乙烯滴灌管料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种改性再生聚乙烯滴灌管料及其制备方法。
背景技术
随着全球水资源供需矛盾的日益加剧，节约用水不但已成为举世瞩目的焦点，而且直接关系到人口、资源、环境可持续发展长远目标的实现。目前,比较成熟又具有明显节水效果的农业节水工程技术有：渠道防渗、低压管道输水、塑料管机井、喷灌与微滴灌。微滴灌管分为管上式滴灌管和内镶式滴灌管,采用的滴头有压力补偿式和迷宫流道管式，其干管、支管管径在63mm以下时为聚乙烯(PE)管。
滴灌管是利用塑料管(滴灌管引)道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。是通过出流孔口非常小入的滴头或滴灌带，把水一滴一滴地均匀而缓慢地滴在作物根部附近的土壤中。目前，国内一些寿命要求不高的领域，经常使用再生聚乙烯滴灌管生产，但会发生开裂造成水资源浪费，难以发挥滴灌带的应有作用。现有共混方法或者直接使用再生聚乙烯生产滴灌管，制备制品性能如耐环境应力开裂性能、柔韧性等较差，难以满足使用要求，加工速度较低，影响生产效率。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有良好的物理机械性能、加工速率高且材料成本低的改性再生聚乙烯滴灌管料以解决现有技术的不足。
本发明的另一个目的是提供一种上述改性再生聚乙烯滴灌管料的制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现发明目的：
一种改性再生聚乙烯滴灌管料，包括下列重量份的组分：再生聚乙烯滴灌管料70-80份，再生聚乙烯功能母料20-30份；所述再生聚乙烯滴灌管料密度0.942-0.956g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)0.4-0.6g/10min。
进一步地，所述再生聚乙烯功能母料由下列重量份的组分制成：再生聚乙烯地膜60-70份；再生防雾滴棚膜20-30份；再生聚乙烯瓶盖10-30份；炭黑母料3-4份；抗氧剂0.3-0.5份；消泡剂0.2-0.6份。
进一步地，所述再生聚乙烯地膜的密度为0.917～0.925g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)2.3～2.6g/10min，灰分<2％；所述再生防雾滴棚膜的主要成分是相对含量75％-85％的EVA和相对含量15-85％的LLDPE，灰分<2％；所述再生聚乙烯瓶盖的密度为0.950～0.960g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)3～4g/10min，灰分<2％。
进一步地，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，两者的重量比为1：1；所述受阻酚类抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯；所述亚磷酸酯类抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，所述炭黑母料中炭黑浓度为45-50％。
进一步地，所述的消泡剂为氧化钙，可以有效消除再生塑料中的水分及气体，提高组合物的稳定性和伸长率等。
一种上述改性再生聚乙烯滴灌管料的制备方法，由以下步骤制成：
(1)再生塑料预处理
按比例称取再生聚乙烯地膜、再生防雾滴棚膜和再生聚乙烯瓶盖，并将三种再生塑料经清洗、分离、干燥和粉碎后加入高速混合机；
(2)原料混合
按比例将炭黑母料、抗氧剂和消泡剂加入步骤(1)中的混合物中进行搅拌混合，混合条件为：搅拌转速为2000-2500转/分，搅拌时间6-10min，搅拌温度50-60℃；
(3)母料造粒
将步骤(2)中混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出和造粒。
(4)改性专用料制备
将20-30份功能母料加入到再生聚乙烯滴灌管料中，经高速混合机混匀后制得改性再生聚乙烯滴灌管料。
进一步地，所述步骤(2)中抗氧剂混合前先经60℃的甲醇或者乙醇溶解；
进一步地，所述步骤(3)中双螺杆挤出机的螺杆长径比为30～33；螺杆组合中有0-3段剪切块，其中包含0-1段反向剪切块；造粒温度为175-190℃；所述步骤(4)中搅拌转速为1500-2000转/分，搅拌时间3-5min，搅拌温度30-40℃。
进一步地，所述步骤(3)中双螺杆挤出机的螺杆长径比为33，螺杆组合中有1段剪切块，造粒温度为180℃。
本发明的优点在于，以再生聚乙烯滴灌管料与全部由废旧废料制成的功能性母料的共混料为主要原料，降低了生产成本，经济效益显著，提供的改性再生聚乙烯滴灌管料仍具有较高的断裂伸长率、加工速率和耐环境应力开裂性能，加工速率≥100m/min，耐环境应力开裂性能(50℃，10％TX-10，F0)≥168h，以满足滴灌管长期埋在土壤中使用对优异耐环境开裂性能的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
改性再生聚乙烯滴灌管料，包括下列重量份的组分：再生聚乙烯滴灌管料80份，再生聚乙烯功能母料20份，其中，再生聚乙烯功能母料包括再生聚乙烯地膜65份、再生防雾滴棚膜26份、再生聚乙烯瓶盖22份、炭黑母料3份、抗氧剂0.4份和氧化钙0.3份，炭黑母料浓度为46％、抗氧剂1010及抗氧剂168各0.2份。
再生聚乙烯滴灌管料密度0.944g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)0.44g/10min；再生聚乙烯地膜密度为0.922g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)2.3g/10min，灰分1.0％；再生防雾滴棚膜中EVA相对含量78％，LLDPE相对含量22％，灰分1.3％；再生聚乙烯瓶盖，密度为0.953g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)3.4g/10min，灰分1.8％。
制备方法如下：
(1)再生塑料预处理
按上述重量份数分别称取再生聚乙烯地膜、再生防雾滴棚膜和再生聚乙烯瓶盖，并将三种再生塑料经清洗、分离、干燥和粉碎后加入高速混合机；
(2)原料混合
抗氧剂采用60℃甲醇或者乙醇溶解后，按比例将炭黑母料、抗氧剂和氧化钙加入步骤(1)中的混合物中进行搅拌混合均匀，搅拌转速为2300转/分，搅拌时间7min，搅拌温度56℃；
(3)母料造粒
将步骤(2)中混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出和造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为32，螺杆组合中有1段剪切块，造粒最高温度为180℃。
(4)改性专用料制备
将上述重量份数的再生聚乙烯功能母料加入到再生聚乙烯滴灌管粒料中经高速混合机混匀，在32℃下以转速1600转/分搅拌3min后，制得改性再生聚乙烯滴灌管料。
实施例2
改性再生聚乙烯滴灌管料，包括下列重量份的组分：再生聚乙烯滴灌管料75份，再生聚乙烯功能母料25份，其中，再生聚乙烯功能母料包括再生聚乙烯地膜69份；再生防雾滴棚膜26份；再生聚乙烯瓶盖29份、炭黑母料3份、抗氧剂0.5份和氧化钙0.3份，炭黑母料浓度为48％，抗氧剂1010及抗氧剂168各0.25份。
再生聚乙烯滴灌管料密度0.946g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)0.41g/10min；再生聚乙烯地膜密度为0.922g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)2.3g/10min，灰分1.0％；再生防雾滴棚膜中EVA相对含量78％，LLDPE相对含量22％，灰分1.3％；再生聚乙烯瓶盖，密度为0.953g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)3.4g/10min，灰分1.8％。
制备方法如下：
(1)再生塑料预处理
按上述重量份数分别称取再生聚乙烯地膜、再生防雾滴棚膜和再生聚乙烯瓶盖，并将三种再生塑料经清洗、分离、干燥和粉碎后加入高速混合机；
(2)原料混合
抗氧剂采用60℃甲醇或者乙醇溶解后，按比例将炭黑母料、抗氧剂和氧化钙加入步骤(1)中的混合物中进行搅拌混合均匀，搅拌转速为2300转/分，搅拌时间9min，搅拌温度55℃；
(3)母料造粒
将步骤(2)中混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出和造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为32，螺杆组合中有0段剪切块，造粒最高温度为190℃。
(4)改性专用料制备
将上述重量份数的再生聚乙烯功能母料加入到再生聚乙烯滴灌管粒料中经高速混合机混匀，在32℃下以转速1600转/分搅拌3min后，制得改性再生聚乙烯滴灌管料。
实施例3
改性再生聚乙烯滴灌管料，包括下列重量份的组分：再生聚乙烯滴灌管料77份，再生聚乙烯功能母料23份，其中，再生聚乙烯功能母料包括再生聚乙烯地膜66份；再生防雾滴棚膜22份；再生聚乙烯瓶盖17份、炭黑母料3份、抗氧剂0.5份和氧化钙0.3份，炭黑母料浓度为48％，抗氧剂1010及抗氧剂168各0.25份。
再生聚乙烯滴灌管料密度0.953g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)0.57g/10min；再生聚乙烯地膜密度为0.924g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)2.1g/10min，灰分1.0％；再生防雾滴棚膜中EVA相对含量78％，LLDPE相对含量22％，灰分1.3％；再生聚乙烯瓶盖，密度为0.957g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)3.8g/10min，灰分1.8％。
制备方法：各组分按上述重量份添加，搅拌转度、搅拌时间和搅拌温度等工艺参数条件与实施例2完全相同。
将实施例1、实施例2和实施例3制得的改性再生聚乙烯滴灌管料进行以下性能测试：氧化诱导时间(OIT)按GB/T 19466.6-2009进行测试，采用铝杯；拉伸屈服应力及断裂伸长率按GB/T 1040.2-2006进行，压制试样，拉伸速度为50mm/min；耐环境应力开裂(ESCR)按照GB/T1842-2008进行测试，样品厚度为2mm。测试性能结果见表1：
表1改性再生聚乙烯滴灌管料的物理性能
性能 单位 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸屈服应力 MPa 14.6 15.8 15.4
断裂伸长率 ％ 616 631 669
氧化诱导时间,200℃ min 36 41 38
耐环境应力开裂，50℃,10％TX-10，F0 h >168 >238 >316
加工速度 m/min 100 110 105
注：加工速度是生产ф16*2.0mm滴灌管时速度
由表1可见，改性再生滴灌管料的拉伸屈服应力、断裂伸长率、氧化诱导时间和耐环境应力开裂性能良好，尤其是加工速度可提高至100m/min以上，大大提高了生产效率；滴灌管(带)由于埋在土壤中使用，要求具有优异的耐开裂性能，以满足长期使用要求，同时其对加工速度要求很高，以提高生产效率；断裂伸长率影响其使用性能，防止在铺设过程中拖拽时拉断。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改性再生聚乙烯滴灌管料，其特征在于，包括下列重量份的组分：再生聚乙烯滴灌管料70-80份，再生聚乙烯功能母料20-30份；所述再生聚乙烯滴灌管料密度0.942-0.956g/10cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)0.4-0.6g/10cm3。
2.根据权利要求1所述的改性再生聚乙烯滴灌管料，其特征在于，所述再生聚乙烯功能母料由下列重量份的组分制成：再生聚乙烯地膜60-70份；再生防雾滴棚膜20-30份；再生聚乙烯瓶盖10-30份；炭黑母料3-4份；抗氧剂0.3-0.5份；消泡剂0.2-0.6份。
3.根据权利要求2所述的改性再生聚乙烯滴灌管料，其特征在于，
所述再生聚乙烯地膜的密度为0.917～0.925g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)2.3～2.6g/10min，灰分<2％；
所述再生防雾滴棚膜的主要成分是相对含量75％-85％的EVA和相对含量15-85％的LLDPE，灰分<2％；
所述再生聚乙烯瓶盖的密度为0.950～0.960g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg)3～4g/10min，灰分<2％。
4.根据权利要求2所述的改性再生聚乙烯滴灌管料，其特征在于，
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，两者的重量比为1：1；所述受阻酚型抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯；所述亚磷酸酯类抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
5.根据权利要求2所述的改性再生聚乙烯滴灌管料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，所述炭黑母料中炭黑浓度为45-50％。
6.根据权利要求2所述的改性再生聚乙烯滴灌管料，其特征在于，所述的消泡剂为氧化钙。
7.根据权利要求1～6任一项所述的改性再生聚乙烯滴灌管料的制备方法，其特征在于，由以下步骤制成：
(1)再生塑料预处理
按比例称取再生聚乙烯地膜、再生防雾滴棚膜和再生聚乙烯瓶盖，并将三种再生塑料经清洗、分离、干燥和粉碎后加入高速混合机；
(2)原料混合
按比例将炭黑母料、抗氧剂和消泡剂加入步骤(1)中的混合物中进行搅拌混合，混合条件为：搅拌转速为2000-2500转/分，搅拌时间6-10min，搅拌温度50-60℃；
(3)母料造粒
将步骤(2)中混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出和造粒；
(4)改性专用料制备
将20-30份功能母料加入到再生聚乙烯滴灌管料中，经高速混合机混匀后制得改性再生聚乙烯滴灌管料。
8.根据权利要求7所述的改性再生聚乙烯滴灌管料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中抗氧剂混合前先经60℃的甲醇或者乙醇溶解；
所述步骤(3)中双螺杆挤出机的螺杆长径比为30～33；螺杆组合中有0-3段剪切块，其中包含0-1段反向剪切块；造粒温度为175-190℃；所述步骤(4)中搅拌转速为1500-2000转/分，搅拌时间3-5min，搅拌温度30-40℃。
9.根据权利要求8所述的改性再生聚乙烯滴灌管料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中双螺杆挤出机的螺杆长径比为32，螺杆组合中有1段剪切块，造粒温度为180℃。
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