CN113980376A - 一种新型滴灌带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及节水灌溉器材的技术领域，具体公开了一种新型滴灌带及其制备方法，一种新型滴灌带，包括如下重量百分含量的原料：低压料20‑25%、棚膜再生料16‑34%、滴灌带再生料40‑58%、色母0.5‑5%和PPA助剂0.5‑0.6%。本申请的新型滴灌带的拉伸强度和氧化诱导时间最高分别为27.7MPa和61min，表现出较为优异的韧性和强度。断裂伸长率最低为636%。本申请新型滴灌带在经过耐拉拔测试时，均未出现损害，具有较好的耐拉拔性能。
Description
技术领域
本申请涉及节水灌溉器材领域，更具体地说，它涉及一种新型滴灌带及其制备方法。
背景技术
滴灌带，是利用滴灌管将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉的节水灌溉器材。滴灌可使作物根系附近的土壤经常保持适宜的湿度，是干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，其水的利用率可达95％，较喷灌具有更高的节水增产效果。
滴灌带是滴灌系统中的重要滴水管路。但滴灌带多数需要长期暴露于地表，经常出现爆管和断裂现象，影响了正常的灌溉。
发明内容
为了解决滴灌带易爆管和断裂的问题，本申请提供了一种新型滴灌带及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种新型滴灌带，其采用如下技术方案：
一种新型滴灌带，其包括如下重量百分含量的原料：低压料20-25％、棚膜再生料16-34％、滴灌带再生料40-58％、色母0.5-5％和PPA助剂0.5-0.6％。
通过采用上述技术方案，低压料为高密度聚乙烯，其具有较优的耐热、耐寒、耐磨性及介电性、化学稳定性等特性。棚膜再生料和滴灌带再生料的选用可节省资源，减轻固体废弃物的污染，且其具有较优的硬度和耐热性，不仅可代替低压料加入，还可提高新型滴灌带的拉伸强度等性能。色母使颜料在制品中具有更好的分散性，提高颜料的分散性和着色力，有利于保持颜料的化学稳定性。PPA助剂为含氟聚合物加工助剂具有较强的吸附能力和较高的机械强度，能够相对延长滴灌带的使用寿命。
作为优选：所述棚膜再生料为高压料类型的再生料。
通过采用上述技术方案，高压料又称为低密度聚乙烯，是聚乙烯树脂最轻的品种，是制作棚膜的常用聚乙烯原料，其具有良好的柔软性、延伸性、熔融流动性、化学稳定性和较大的抗冲击强度。
作为优选：所述滴灌带再生料为低压料类型的再生料。
通过采用上述技术方案，低压料又称为高密度聚乙烯，其硬度、拉伸强度和蠕变性均优于高压料，可与高压料协同作用，且其耐磨性、韧性、耐寒性和化学稳定性均较好，同时低压料的耐环境应力开裂性较好。
作为优选：所述棚膜再生料与滴灌带再生料的重量配比为1：(1.5-2)。
作为优选：所述新型滴灌带还包括如下重量百分含量的原料：云母片3.6-4.1％、乙烯-乙烯醇共聚物4.9-5.4％。
通过采用上述技术方案，云母片为片层状的无机材料，能够起到阻隔气、水、光的作用，使新型滴灌带在阻隔气体、水分和光照方面具有较为出色的耐老化性。乙烯-乙烯醇共聚物为高阻隔性材料，对气体具有阻隔作用，使新型滴灌带对气体具备了更好的阻隔性，同时乙烯-乙烯醇共聚物结构中含有羟基，羟基可提升聚乙烯与云母片的相容性，使云母片更好的分散在聚乙烯内层，可进一步提高新型滴灌带的阻隔性能。
作为优选：所述云母片与乙烯-乙烯醇共聚物的重量配比为1：(0.8-1.6)。
通过采用上述技术方案，调整云母片和乙烯-乙烯醇共聚物的重量份配比，更有利于提高新型滴灌带抗热老化性能。
第二方面，本申请提供一种上述任一项新型滴灌带的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：
一种新型滴灌带的制备方法，其包括以下操作步骤：
棚膜再生料的制备：将棚膜废料清洗粉碎，在第一段温度为150-155℃、第二段温度为160-165℃、第三段温度为165-170℃、第四段温度为170-175℃、机头温度为170-180℃条件下造粒，备用，得到棚膜再生料；
滴灌带再生料的制备：将滴灌带废料清洗粉碎，在第一段温度为150-155℃、第二段温度为160-165℃、第三段温度为165-170℃、第四段温度为170-175℃、机头温度为170-180℃条件下造粒，备用，得到滴灌带再生料；
将棚膜再生料、滴灌带再生料和其余原料在75℃-80℃条件下混合，搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A在190℃-210℃条件下液化，挤出、冷却、定型，即得新型滴灌带。
通过采用上述技术方案，在棚膜再生料和滴灌带再生料制备时，造粒温度控制在180℃以下，可防止棚膜再生料和滴灌带再生料在造粒过程中因温度过高发生热降解。
作为优选：所述棚膜再生料制备中，在将棚膜废料清洗粉碎后造粒前，先将棚膜废料于120-125℃条件下与硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼；以棚膜废料总重为基准，所述硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的用量分别为6.0-7.5％、2.9-3.1％、7.5-62.5％和14.5-62.5％。
通过采用上述技术方案，棚膜再生料为低密度聚乙烯材料。聚乙烯材料在经过老化后其力学性能降低，聚乙烯大分子链发生了降解和交联，添加硅烷偶联剂和过氧化苯甲酰，并选用二甲苯作为过氧化苯甲酰溶剂，过氧化苯甲酰受热后会分解产生活性很高的自由基，自由基夺取聚乙烯分子链段上的氢形成聚合物自由基，使棚膜再生料和滴灌带再生料断裂的聚乙烯分子链段进行化学键接，从而进行聚乙烯扩链，使其分子链增大；同时，硅烷偶联剂进行水解、缩聚形成硅烷交联聚乙烯；通过过氧化苯甲酰和硅烷偶联剂两者的协同作用，既恢复和增大了聚乙烯分子量，又可提升新型滴灌带的韧性，还可达到节能环保的效果。
三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯作为抗氧化剂加入，可提高再生料加工的热稳定性、防止棚膜再生料和滴灌带再生料热氧化降解。
作为优选：所述滴灌带再生料制备中，在将滴灌带废料清洗粉碎后造粒前，先将滴灌带废料于120-125℃条件下与硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼；以棚膜废料总重为基准，所述硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的用量分别为1.7-6％、0.8-2.5％、4-25％和8.5-25％。
通过采用上述技术方案，滴灌带再生料为高密度聚乙烯材料。聚乙烯材料在经过老化后其力学性能降低，聚乙烯大分子链发生了降解和交联，添加硅烷偶联剂和过氧化苯甲酰，并选用二甲苯作为过氧化苯甲酰溶剂，过氧化苯甲酰受热后会分解产生活性很高的自由基，自由基夺取聚乙烯分子链段上的氢形成聚合物自由基，使棚膜再生料和滴灌带再生料断裂的聚乙烯分子链段进行化学键接，从而进行聚乙烯扩链，使其分子链增大；同时，硅烷偶联剂进行水解、缩聚形成硅烷交联聚乙烯；通过过氧化苯甲酰和硅烷偶联剂两者的协同作用，既恢复和增大了聚乙烯分子量，又可提升新型滴灌带的韧性，还可达到节能环保的效果。
三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯作为抗氧化剂加入，可提高再生料加工的热稳定性、防止棚膜再生料和滴灌带再生料热氧化降解。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)本申请的新型滴灌带的拉伸强度和氧化诱导时间最高分别为27.7MPa和61min，表现出较为优异的韧性和强度。断裂伸长率最低为636％。同时，本申请新型滴灌带在经过耐拉拔测试时，均未出现损害，具有较好的耐拉拔性能。
(2)本申请原料中PPA助剂、棚膜再生料和滴灌带再生料的加入均不同程度的提高了新型滴灌带的拉伸强度，延长了新型滴灌带的氧化诱导时间，且使新型滴灌带具有较低断裂伸长率。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的如下各原料均为市售产品，均为使本申请的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用，具体为：低压料选自上海热点工程塑料有限公司，型号为F01552；棚膜再生料选自中原塑业，型号为LDPE-A；滴灌带再生料选自厦门翡联塑胶科技有限公司，型号为HDPE；色母选自东莞市鼎信塑胶原料有限公司，型号为PE6269；PPA助剂选自佛山盛创达化工有限公司，型号FX-5914；硅烷偶联剂选自常州新策高分子材料有限公司，型号为KH-550；过氧化苯甲酰选自济南智鼎商贸有限公司，有效物质含量为99％；云母片选自灵寿县华源云母有限公司，粒度为20目；乙烯-乙烯醇共聚物选自广东翁江化学试剂有限公司。
实施例1
本申请中的新型滴灌带，由表1所示掺量的原料制成，具体通过如下方法制备得到：
棚膜再生料的制备：选用高压料类型的棚膜废料，将棚膜废料清洗粉碎；
将粉碎后的棚膜废料在第一段温度为155℃、第二段温度为165℃、第三段温度为170℃、第四段温度为175℃、机头温度为180℃条件下造粒，备用，得到棚膜再生料；
滴灌带再生料的制备：选用低压料类型的滴灌带废料，将滴灌带废料清洗粉碎；
将粉碎后的滴灌带废料在第一段温度为155℃、第二段温度为165℃、第三段温度为170℃、第四段温度为175℃、机头温度为180℃条件下造粒，备用，得到滴灌带再生料；
将低压料、棚膜再生料、滴灌带再生料、色母和PPA在80℃条件下混合，搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A在210℃条件下熔融，挤出、冷却、定型，即得新型滴灌带。
实施例2-5
实施例2-5的新型滴灌带与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表1所示。
表1实施例1-5的新型滴灌带的各原料掺量(单位：kg)
实施例6-8
实施例6-8的新型滴灌带与实施例3的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表2所示。
表2实施例6-8的新型滴灌带的各原料掺量(单位：kg)
实施例9
实施例9与实施例3的制备原料相同，不同之处在于，在制备棚膜再生料中，在将棚膜废料清洗粉碎后造粒前，先将棚膜废料于120-125℃条件下与硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼；以棚膜废料总重为基准，所述硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的用量分别为7％、3％、30％和35％。
实施例10
实施例10与实施例3的制备原料相同，不同之处在于，在制备滴灌带再生料中，在将滴灌带废料清洗粉碎后造粒前，先将滴灌带废料于120-125℃条件下与硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼；以棚膜废料总重为基准，所述硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的用量分别为1.7-6％、0.8-2.5％、4-25％和8.5-25％。
实施例11-13
实施例11-13与实施例3的制备原料相同，不同之处在于，参照表3的掺量，在对棚膜再生料和滴灌带再生料粉碎清理后，分别将棚膜再生料和滴灌带再生料在125℃条件下加入硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼。
表3实施例11-13棚膜再生料和滴灌带再生料混炼用的各原料掺量(单位：kg)
实施例14-17
实施例14-17的新型滴灌带与实施例12的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表4所示。
表4实施例14-17棚膜再生料和滴灌带再生料混炼用的各原料掺量(单位：kg)
实施例18
本申请中的新型滴灌带，通过如下方法制备得到：
按照表5的掺量，棚膜再生料的制备：选用高压料类型的棚膜废料，将棚膜废料清洗粉碎；将棚膜再生料在125℃条件下加入硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼，得到混合物A；
将混合物A在第一段温度为155℃、第二段温度为165℃、第三段温度为170℃、第四段温度为175℃、机头温度为180℃条件下造粒，备用，得到棚膜再生料；
滴灌带再生料的制备：选用低压料类型的滴灌带废料，将滴灌带废料清洗粉碎；
在125℃条件下，将粉碎后的滴灌带废料中加入硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼，得到混合物B；
将混合物B在第一段温度为155℃、第二段温度为165℃、第三段温度为170℃、第四段温度为175℃、机头温度为180℃条件下造粒，备用，得到滴灌带再生料；
将低压料、棚膜再生料、滴灌带再生料、色母、PPA、云母片和乙烯-乙烯醇共聚物在80℃条件下混合，搅拌均匀，得到混合物C；
将混合物C在210℃条件下熔融，挤出、冷却、定型，即得新型滴灌带。
实施例19-21
实施例19-21的新型滴灌带与实施例18的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表5所示。
表5实施例18-21的新型滴灌带的各原料掺量(单位：kg)
对比例1
对比例1的新型滴灌带与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：新型滴灌带原料中未添加PPA助剂，并用滴灌带再生料等量代替，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例2
对比例2的新型滴灌带与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：新型滴灌带原料中未添加棚膜再生料，并用滴灌带再生料等量代替，其余原料及掺量与实施例1相同。
对比例3
对比例3的新型滴灌带与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：新型滴灌带原料中未添加滴灌带再生料，并用棚膜再生料等量代替，其余原料及掺量与实施例1相同。
性能检测
拉伸强度：参照GB/T 1040.1-2006《塑料-拉伸性能的测定》对实施例1-21和对比例1-3的新型滴灌带进行拉伸强度的测定，测定结果如表6所示。
断裂伸长率：参照GB/T8804.1-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定》对实施例1-21和对比例1-3的新型滴灌带进行断裂伸长率的测定，测定结果如表6所示。
氧化诱导时间(200℃)：参照GB/T 19812.1-2017《塑料节水灌溉器材》对实施例1-21和对比例1-3的新型滴灌带进行氧化诱导时间的测定，测定结果如表6所示。
耐拉拔性能：参照GB/T 19812 1-2017《塑料节水灌溉器材》对实施例1-21和对比例1-3的新型滴灌带进行耐拉拔性能的测定，观察各试样是否有损坏现象，测定结果如表6所示。
表6不同新型滴灌带的性能检测结果
由表6的检测结果表明，本申请中实施例1-21新型滴灌带的拉伸强度和氧化诱导时间均高于对比例1-3新型滴灌带，最高分别为27.7MPa和61min，表现出较为优异的韧性和强度。实施例1-21新型滴灌带的断裂伸长率均低于对比例1-3新型滴灌带，最低为636％。同时，实施例1-21新型滴灌带在经过耐拉拔测试时，均未出现损害，具有较好的耐拉拔性能。
在实施例1-5中，实施例3新型滴灌带的拉伸强度和氧化诱导时间分别为20.5MPa和42min，高于实施例1-2和实施例4-5新型滴灌带。实施例3新型滴灌带的断裂伸长率为665％，均低于实施例1-2和实施例3-5新型滴灌带，表明实施例3新型滴灌带的原料中低压料、色母和PPA助剂的重量份更为合适，其耐老化性和强度较高。
在实施例3与实施例6-8中，实施例3新型滴灌带的拉伸强度和氧化诱导时间均高于实施例6-8新型滴灌带。实施例3新型滴灌带的断裂伸长率低于实施例6-8新型滴灌带，表明新型滴灌带的原料中当棚膜再生料与滴灌带再生料的重量配比为1:1.6时更为合适，具有较高的拉伸强度。实施例9-10中，采用硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯分别对棚膜再生料和滴灌带再生料混炼后，提高了新型滴灌带的拉伸强度和耐老化性能。
在实施例11-13中，实施例12新型滴灌带的拉伸强度和氧化诱导时间分别为24.5MPa和50min，高于实施例11和实施例13新型滴灌带。实施例12新型滴灌带的断裂伸长率为645％，均低于实施例11和实施例13新型滴灌带，表明实施例12新型滴灌带的原料中的三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的重量份更为合适，其耐老化性和强度较高。
在实施例12和实施例14-17中，实施例12新型滴灌带的拉伸强度和氧化诱导时间为24.5MPa和50min，均高于实施例14-17新型滴灌带。实施例12新型滴灌带的断裂伸长率为645％，低于实施例14-17新型滴灌带，表明实施例12新型滴灌带的原料中当过氧化苯甲酰和硅烷偶联剂的重量份更为合适，具有较高的拉伸强度。
在实施例18-21中，实施例19新型滴灌带的拉伸强度和氧化诱导时间为27.7MPa和61min，均高于实施例18和实施例20-21新型滴灌带。实施例19新型滴灌带的断裂伸长率为636％，低于实施例18和实施例20-21新型滴灌带，表明新型滴灌带的原料中当云母片与乙烯-乙烯醇共聚物的重量配比为1:1.4时更为合适，具有较高的拉伸强度和较长的氧化诱导时间。
另外，从对比实施例1与对比例1-3的各项指标数据发现，本申请原料中PPA助剂、棚膜再生料和滴灌带再生料的加入均不同程度的提高了新型滴灌带的拉伸强度，延长了新型滴灌带的氧化诱导时间，且使新型滴灌带具有较低断裂伸长率。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种新型滴灌带，其特征在于，其包括如下重量百分含量的原料：低压料20-25%、棚膜再生料16-34%、滴灌带再生料40-58%、色母0.5-5%和PPA助剂0.5-0.6%。
2.根据权利要求1所述的新型滴灌带，其特征在于：所述棚膜再生料为高压料类型的再生料。
3.根据权利要求1所述的新型滴灌带，其特征在于，所述滴灌带再生料为低压料类型的再生料。
4.根据权利要求1所述的新型滴灌带，其特征在于，所述棚膜再生料与滴灌带再生料的重量配比为1：（1.5-2）。
5.根据权利要求1所述的新型滴灌带，其特征在于：所述新型滴灌带还包括如下重量百分含量的原料：云母片3.6-4.1%、乙烯-乙烯醇共聚物4.9-5.4%。
6.根据权利要求5所述的新型滴灌带，其特征在于：所述云母片与乙烯-乙烯醇共聚物的重量配比为1：（0.8-1.6）。
7.一种权利要求1-6任一所述的新型滴灌带的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
棚膜再生料的制备：将棚膜废料清洗粉碎，在第一段温度为150-155℃、第二段温度为160-165℃、第三段温度为165-170℃、第四段温度为170-175℃、机头温度为170-180℃条件下造粒，备用，得到棚膜再生料；
滴灌带再生料的制备：将滴灌带废料清洗粉碎，在第一段温度为150-155℃、第二段温度为160-165℃、第三段温度为165-170℃、第四段温度为170-175℃、机头温度为170-180℃条件下造粒，备用，得到滴灌带再生料；
将棚膜再生料、滴灌带再生料和其余原料在75℃-80℃条件下混合，搅拌均匀，得到混合物A；
将混合物A在190℃-210℃条件下熔融，挤出、冷却、定型，即得新型滴灌带。
8.根据权利要求7所述的新型滴灌带的制备方法，其特征在于，所述棚膜再生料制备中，在将棚膜废料清洗粉碎后造粒前，先将棚膜废料于120-125℃条件下与硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼；以棚膜废料总重为基准，所述硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的用量分别为6.0-7.5%、2.9-3.1%、7.5-62.5%和14.5-62.5%。
9.根据权利要求7所述的新型滴灌带的制备方法，其特征在于，所述滴灌带再生料制备中，在将滴灌带废料清洗粉碎后造粒前，先将滴灌带废料于120-125℃条件下与硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯混炼；以棚膜废料总重为基准，所述硅烷偶联剂、过氧化苯甲酰、二甲苯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的用量分别为1.7-6%、0.8-2.5%、4-25%和8.5-25%。
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