CN114702744B - 木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管 - Google Patents

木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素4~7份、增容剂0.5~1份、芳香族二醇类扩链剂0.2~1份、抗氧化剂0.5~1.5份、润滑剂0.05~0.2份；所述的改性木质素的制备方法是取木质素加水制成木质素糊液，高温灭菌后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，再加入亚磷酸水溶液混合处理得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合处理到改性木质素。本发明通过调控木质素与PE基体之间微观相界面及复合材料的结晶情况，改善大口径PE给水管成型时的“熔垂”现象，并达到为大口径PE给水管增强、增韧目的。

Description

木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管
技术领域
本发明属于新型管材技术领域，具体涉及一种木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管。
背景技术
大口径聚乙烯给水管（口径＞110mm）是近几十年发展最快的塑料管道，其性能和技术经济指标在各种管道中具有明显的优势。目前，我国报道可稳定生产的PE给水管最大直径达到2500mm，但是由于HDPE的强度比较低，往往只能用于较低压力的领域，且需要较大的壁厚，管道成本很高，并且PE给水管的直径越大，其要求承压能力越高，管壁越厚，往往在40mm以上。现有挤出生产壁厚在40mm以上的PE管是相对困难的，除去设备的原因，原材料的“熔垂(sag)”现象是最大的阻碍因素。“熔垂”是在管胚离开挤出机口模进入冷却过程中，重力诱导未完全冷却的树脂从管坯上部向下部流动，从而造成沿管材圆周向管壁厚度严重分布不均匀，无法达到最终管材产品的偏心率和壁厚尺寸要求，并严重影响性能。
此外，困扰PE大口径给水管发展的另外一个因素是公称压力下容易发生脆性破坏或韧性破坏。目前根据给水用PE管道系统最新国家标准（GB/T 13663 2018）要求，PE管的公称压力已由1.6MPa提高至2.0MPa，长期静液压强度由原要求80℃/165h改为80℃/1000h，耐慢速裂纹增长性能由165h提高至500h，同时还增加了耐快速裂纹扩展性能，极大提高了PE管的强度性能要求。因此，客观形势要求大口径PE给水管的生产技术作进一步的更新与发展，其中对于生产厂家来讲，如何有效改善成型时的 “下垂”现象，提高PE管材的长期静液压强度，并维持抗冲击能力、抗快速应力开裂能力、耐环境应力开裂能力等其他性能在合格范围内，是一个亟待解决的问题。
在成型工艺相对固定的前提下，PE给水管材的配方决定了产品的力学性能和成型性能。通过添加第三方载体与PE树脂进行复合，来改善成型时的“熔垂”现象，提高PE给水管材的力学性能是最简单、最有效的方法，由于国标（GB/T 13663 2018）对给水用PE实壁管的灰分要求要小于0.1%，这基本上杜绝了通过加入云母、滑石粉、硅钙镁晶须等无机粉体作为增强载体的可能性，目前使用玻璃短/长纤维、碳纤维、植物纤维、合成树脂等有机物对PE实壁管进行复合增强是最热点的研究方向之一；如申请号为CN202111557184.8的中国发明专利申请公开了一种玻璃纤维增强热塑性管道用的聚乙烯复合材料一种玻璃纤维增强热塑性管道用的聚乙烯复合材料，该聚乙烯复合材料包括以下成分的重量份：高密度聚乙烯：50～70；线性低密度聚乙烯：10～20；过氧化物引发剂：0.01～0.03；马来酸酐：1～5；分散剂：5.0～8.0；活化的碳酸钙：2.0～4.0；炭黑：1.0～3.0；改性玻璃纤维：5～15；所述改性玻璃纤维是通过先采用不饱和硅烷偶联剂对玻璃纤维进行表面改性处理，再接枝聚甲基丙烯酸甲酯得到。又如申请号为CN202111447928.0的中国发明专利申请公开了一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，其包括以下重量份的原料：聚乙烯60-70份、环氧树脂40-50份、碳纤维5-10份、陶瓷渣20-30份、铜氨纤维5-10份、硫铝酸钙5-10份、磷酸二氢铝5-10份、纳米钴2-4份、纳米硅2-4份、增塑剂1-3份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂1-3份。
其中木质素是一种丰富的可再生资源，安全无毒的高聚物，现有研究表明木质素也是一种优异、安全的复合PE材料增强载体。但是木质素与PE树脂两者之间存在较大的极性差，导致黏合度低，生产过程中更容易出现“熔垂”现象，生产的大口径聚乙烯给水管在力学性能和成型性能方面明显低于添加玻璃纤维或碳纤维的PE给水管。
发明内容
针对上述不足，本发明公开了一种木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，通过调控木质素与PE基体之间微观相界面及复合材料的结晶情况，改善大口径PE给水管成型时的“熔垂”现象，并达到为大口径PE给水管增强、增韧目的。
本发明是采用如下技术方案实现的：
木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素4~7份、增容剂0.5~1份、芳香族二醇类扩链剂0.2~1份、抗氧化剂0.5~1.5份、润滑剂0.05~0.2份；
所述的改性木质素的制备方法是取木质素加入去离子水中润湿均匀得到木质素糊液，所述木质素的质量与去离子水的体积比为500g:（2~3）L；接着将木质素糊液加入容器中密封后，置于105℃的高压蒸汽灭菌锅中处理1~2h，然后将蒸汽灭菌锅温度降至室温，取出容器打开后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，所述木质素:木质素降解酶:半纤维素降解酶的质量比为500:（1~2）:（0.2~0.5）；接着将容器重新密封后置于29℃~31℃的恒温摇床中，以300 rpm的旋转速度振荡处理48 h，取出容器打开密封后加入浓度为10wt%的亚磷酸水溶液得到混合液，所述亚磷酸水溶液与去离子水的体积比为（0.05~0.1）:（2~3），然后将混合液置于恒温摇床中，在90℃下，以450 rpm的旋转速度振荡处理30 min，接着冷却至室温后，过滤后得到固体，将固体水洗1~2次后，干燥至固体含水量小于0.5wt%，得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合均匀后加入到过热蒸汽气流磨中，以1200 m/s的气流速度粉碎得到改性木质素，所述酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂的质量比为（1~1.5）:1。
进一步的，所述木质素以甘蔗渣碱法制浆黑液为原料，经Klason法提取的酸不溶木质素；所述黑液为高浓度的碱性有机废水，含有大量的有机物和无机盐类物质。
进一步的，所述木质素的粒度D90小于50 μm。
进一步的，所述的木质素降解酶为木质素过氧化物酶和漆酶混合得到的复合酶A，在所述复合酶A中，所述木质素过氧化物酶的重量是漆酶重量的5倍以上；所述的半纤维素降解酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶混合的复合酶B，在所述复合酶B中，所述木聚糖酶的重量是甘露聚糖酶重量的2倍以上。
进一步的，所述粉末化硅烷偶联剂是N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的任意一种或两者的任意比例混合物；所述N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷均是采用炭黑吸附N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷得到的，所述炭黑与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的质量比为（10~20）:1，所述炭黑与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为（10~20）:1。
进一步的，所述的改性木质素中酚羟基含量大于3.6 mmol/g，数均分子量小于5000 g/mol，颗粒度D90小于80 nm，比表面积大于150 m2/g。
进一步的，所述的树脂为聚乙烯树脂，具体为PE125、PE112、PE100和PE80中的任意一种；所述的增容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物；所述的芳香族二醇类扩链剂为间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚中的任意一种或其任意比例混合物；所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂按照质量比为1.5:1混合而得到的；所述润滑剂为聚乙烯蜡。
在蔗渣碱法制浆工艺中，木质素和半纤维素可溶解于碱液中，部分半纤维素与木质素间可通过稳定的共价键形成木质素-多糖复合体，通过常规的酸析沉淀法，难以实现木质素与半纤维素的完全分离。通过Klason法提取的酸不溶木质素，往往带有部分半纤维素杂质。半纤维素在半纤维素酶的作用下，可以降解形成水溶性的化合物。
本发明结合Klason法提取的木质素-半纤维素复合体的结构特征，为了增加木质素分子中的活性羟基数量，首先对木质素进行灭菌处理后，利用木质素过氧化物酶/漆酶复合酶对木质素进行降解，形成系列低分子量、多醛基、羰基结构的分子链段，利用木聚糖酶/甘露聚糖酶复合酶对木质素中的半纤维素杂质进行降解，形成可溶性物质去除，进而提高酶解木质素的纯度。随后以亚磷酸催化醛基和羰基进行还原，形成多羟基、高反应活性的小分子木质素链段，从而利用木质素分子强烈的分子间氢键作用力，在与PE树脂复合时，可以起到异相成核剂的作用，从而提高了复合材料的结晶速率及结晶度，加速复合材料硬化。
而且木质素的成核剂作用受纯度、颗粒度、表面改性程度、分子量及分子量分布、比表面积等因素影响，所以本发明通过合理调控木质素的这些结构特性，从而在一定程度上降低管道成型时的“熔垂”现象，如当木质素的颗粒度D90小于80 nm，比表面积大于150m2/g，并经表面疏水化处理后的超细改性木质素，能够表现出优异的“抗熔垂”特性。
同时，由于木质素为天然高分子化合物，与碳酸钙、硅灰石等无机粉体对比，其物性偏软，通过搅拌磨、环辊磨、蜂巢磨等常规机械力研磨法，难以获取颗粒度D90小于80 nm的木质素颗粒，所以本发明应用气流磨作为木质素超细化方式，利用木质素、炭黑吸附型粉末化硅烷偶联剂在高速气流中的相互碰撞，可以同时实现木质素的超细化及表面疏水化处理。
另一方面，由于在木质素是由苯丙烷结构（愈创木基丙烷、紫丁香基丙烷和对羟苯基丙烷）单元组成的大分子，与常规的碳酸钙、滑石等无机填充料不同，木质素与PE树脂的共混复合，更应从木质素苯丙烷结构组成的大分子与PE基体树脂两种聚合物间的界面效应考虑，提升两者间的相容性，本发明通过合理筛选和添加增容剂达到此目的。
此外，本发明所得到的改性木质素，其分子链段上存在大量的活性羟基，为了进一步增加木质素与PE间的结合力，通过筛选和添加少量具有反应性的扩链剂，进一步将部分没能与偶联剂反应的、残存的活性羟基，通过扩链剂的桥接作用，以化学键形式与PE树脂连接起来，从而提高复合材料的综合性能。
上述木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高速混合机温度升高至130℃，在500 r/min的搅拌条件下，依次加入改性木质素、增容剂、芳香族二醇类扩链剂、抗氧化剂、润滑剂及树脂，搅拌处理15～18 min得到糊状粘稠的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物加入到螺杆挤出机中进行处理后，再通过牵引、冷却切割后得到大口径聚乙烯给水管，所述大口径聚乙烯给水管的口径范围为500mm~3500 mm。
进一步的，步骤（2）中，控制螺杆挤出机中的喂料速度为400～1000kg/h、机头温度为180～200℃；控制牵引速率为0.5m/min；牵引完成后在5min内降至室温。
本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：
市政给水工程、特殊工业引水工程是大口径PE给水管的主要市场，包括水利工程中的长途输水管道，市政工程中的引水、给水管道，有压排水管道，工业、矿山、海水淡化和石油天然气开采中的各种输水输浆液管道等。
木质素在特定的真菌、细菌及相应微生物群落环境中可以发生缓慢降解形成木质素分子链片段、芳香性化合物，甚至二氧化碳和水等。降解过程主要依赖于一系列木质素降解酶的非特异性氧化反应，这些酶包括木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶及漆酶。
1、本发明所述木质素改性方法的反应更温和，常规木质素降解、氧化反应，一般都需要高酸、高碱或有机溶剂，在超过200℃反应2~5h以上才能获得较好的产物。本发明采用酶解氧化-亚磷酸还原法，在温和条件下即可获得低分子量、高活性、高纯度的木质素分子链段。
2、相对未改性的木质素大分子，本发明得到的多羟基木质素分子链段更易于与硅烷偶联剂、相容剂和扩链剂发生反应，表现出更加优异的热流动性、树脂相容性和反应活性，易于与HDPE形成高性能复合材料。
3、本发明采用气流磨作为木质素的超细化方式，通过气流量、固气比等调控，可得到粒度可控的改性木质素，进而改善因木质素原料颗粒不均匀而导致的复合材料产品的性能不稳定。
4、本发明采用炭黑吸附型粉末化硅烷偶联剂作为表面改性剂，可以有效改善液体状硅烷偶联剂在木质素分子上粘团而分散不均匀的问题，同时所用的吸附炭黑，可以作为PE给水管的黑色“颜料”，优化加工流程。
5、本发明通过添加具有苯环结构的反应型增容剂PS-co-GMA，可以改善以苯丙烷为基本结构单元的木质素与PE树脂间的界面相容性，同时通过增加具有反应性的芳香族二醇类扩链剂，可以将木质素分子链段中的活性羟基与PE树脂链接为一体，进而有效提升复合材料的拉伸强度、冲击强度等综合机械强度。
附图说明
图1是对比例1中得到的原木质素的SEM图。
图2是实施例1中得到的酶解木质素的SEM图。
图3是实施例1中得到的改性木质素的SEM图。
图4是实施例3中得到的改性木质素的SEM图。
图5是对比例1中得到的原木质素与实施例1中得到的改性木质素的GPC图，其中曲线1表示原木质素，曲线2表示改性木质素。
图6是对比例1中得到的原木质素与实施例1中得到的改性木质素的DSC图，其中曲线1表示原木质素，曲线2表示改性木质素。
图7是对比例1中得到的原木质素的1HNMR图。
图8是实施例1中得到的改性木质素的1HNMR图。
图9是实验例中按照实施例1所述方法制备得到的大口径聚乙烯给水管的脆断面的SEM图。
图10是实验例中按照对比例1所述方法制备得到的大口径聚乙烯给水管的脆断面的SEM图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1：
木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素6份、增容剂0.85份、芳香族二醇类扩链剂0.8份、抗氧化剂1.0份、润滑剂0.12份；
所述的改性木质素的制备方法是取木质素加入去离子水中润湿均匀得到木质素糊液，所述木质素的质量与去离子水的体积比为500g:2.5L；接着将木质素糊液加入容器中密封后，置于105℃的高压蒸汽灭菌锅中处理2h，然后将蒸汽灭菌锅温度降至室温，取出容器打开后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，所述木质素:木质素降解酶:半纤维素降解酶的质量比为500:1.2:0.3；接着将容器重新密封后置于30℃的恒温摇床中，以300 rpm的旋转速度振荡处理48 h，取出容器打开密封后加入浓度为10wt%的亚磷酸水溶液得到混合液，所述亚磷酸水溶液与去离子水的体积比为0.065:2.5，然后将混合液置于恒温摇床中，在90℃下，以450 rpm的旋转速度振荡处理30 min，接着冷却至室温后，过滤后得到固体，将固体水洗2次后，干燥至固体含水量小于0.5wt%，得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合均匀后加入到过热蒸汽气流磨中，以1200 m/s的气流速度粉碎得到改性木质素，所述酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂的质量比为1.2:1。
所述木质素以甘蔗渣碱法制浆黑液为原料，经Klason法提取的酸不溶木质素；所述黑液为高浓度的碱性有机废水，含有大量的有机物和无机盐类物质；所述木质素的粒度D90为43 μm；
所述的木质素降解酶为木质素过氧化物酶和漆酶混合得到的复合酶A，在所述复合酶A中，所述木质素过氧化物酶的重量是漆酶重量的7.5倍；所述的半纤维素降解酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶混合的复合酶B，在所述复合酶B中，所述木聚糖酶的重量是甘露聚糖酶重量的4倍；
所述粉末化硅烷偶联剂是采用炭黑吸附N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷得到的，所述炭黑与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的质量比为18:1；所述的树脂为聚乙烯树脂，具体为PE100；所述的增容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物；所述的芳香族二醇类扩链剂为间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚等质量混合得到的；所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂按照质量比为1.5:1混合而得到的；所述润滑剂是数均分子量为3000的聚乙烯蜡。
本实施例所述的木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高速混合机温度升高至130℃，在500 r/min的搅拌条件下，依次加入改性木质素、增容剂、芳香族二醇类扩链剂、抗氧化剂、润滑剂及树脂，搅拌处理15 min得到糊状粘稠的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物加入到螺杆挤出机中进行处理，控制螺杆挤出机中的喂料速度为700 kg/h、机头温度为180℃，再通过牵引、冷却切割后得到大口径聚乙烯给水管，所述大口径聚乙烯给水管的口径范围为500mm~3500 mm；控制牵引速率为0.5m/min；牵引完成后在5min内降至室温。
实施例2：
木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素5.5份、增容剂0.5份、芳香族二醇类扩链剂0.3份、抗氧化剂1.5份、润滑剂0.2份；
所述的改性木质素的制备方法是取木质素加入去离子水中润湿均匀得到木质素糊液，所述木质素的质量与去离子水的体积比为500g:3L；接着将木质素糊液加入容器中密封后，置于105℃的高压蒸汽灭菌锅中处理1.75h，然后将蒸汽灭菌锅温度降至室温，取出容器打开后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，所述木质素:木质素降解酶:半纤维素降解酶的质量比为500:1:0.5；接着将容器重新密封后置于30℃的恒温摇床中，以300 rpm的旋转速度振荡处理48 h，取出容器打开密封后加入浓度为10wt%的亚磷酸水溶液得到混合液，所述亚磷酸水溶液与去离子水的体积比为0.1:3，然后将混合液置于恒温摇床中，在90℃下，以450 rpm的旋转速度振荡处理30 min，接着冷却至室温后，过滤后得到固体，将固体水洗2次后，干燥至固体含水量小于0.5wt%，得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合均匀后加入到过热蒸汽气流磨中，以1200 m/s的气流速度粉碎得到改性木质素，所述酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂的质量比为1.5:1。
所述木质素以甘蔗渣碱法制浆黑液为原料，经Klason法提取的酸不溶木质素；所述黑液为高浓度的碱性有机废水，含有大量的有机物和无机盐类物质；所述木质素的粒度D90为50 μm；
所述的木质素降解酶为木质素过氧化物酶和漆酶混合得到的复合酶A，在所述复合酶A中，所述木质素过氧化物酶的重量是漆酶重量的5倍；所述的半纤维素降解酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶混合的复合酶B，在所述复合酶B中，所述木聚糖酶的重量是甘露聚糖酶重量的3倍；
所述粉末化硅烷偶联剂是采用炭黑吸附γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷得到的，所述炭黑与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为12:1；所述的树脂为聚乙烯树脂，具体为PE112；所述的增容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物；所述的芳香族二醇类扩链剂为间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚按照质量比为5:1混合得到的；所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂按照质量比为1.5:1混合而得到的；所述润滑剂是数均分子量为3000的聚乙烯蜡。
本实施例所述的木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高速混合机温度升高至130℃，在500 r/min的搅拌条件下，依次加入改性木质素、增容剂、芳香族二醇类扩链剂、抗氧化剂、润滑剂及树脂，搅拌处理15 min得到糊状粘稠的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物加入到螺杆挤出机中进行处理，控制螺杆挤出机中的喂料速度为500 kg/h、机头温度为185℃，再通过牵引、冷却切割后得到大口径聚乙烯给水管，所述大口径聚乙烯给水管的口径范围为500mm~3500 mm；控制牵引速率为0.5m/min；牵引完成后在5min内降至室温。
实施例3：
木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素6.5份、增容剂1份、芳香族二醇类扩链剂0.75份、抗氧化剂1.2份、润滑剂0.2份；
所述的改性木质素的制备方法是取木质素加入去离子水中润湿均匀得到木质素糊液，所述木质素的质量与去离子水的体积比为500g:2L；接着将木质素糊液加入容器中密封后，置于105℃的高压蒸汽灭菌锅中处理1.5h，然后将蒸汽灭菌锅温度降至室温，取出容器打开后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，所述木质素:木质素降解酶:半纤维素降解酶的质量比为500:2:0.45；接着将容器重新密封后置于30℃的恒温摇床中，以300 rpm的旋转速度振荡处理48 h，取出容器打开密封后加入浓度为10wt%的亚磷酸水溶液得到混合液，所述亚磷酸水溶液与去离子水的体积比为0.05:2，然后将混合液置于恒温摇床中，在90℃下，以450 rpm的旋转速度振荡处理30 min，接着冷却至室温后，过滤后得到固体，将固体水洗2次后，干燥至固体含水量小于0.5wt%，得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合均匀后加入到过热蒸汽气流磨中，以1200 m/s的气流速度粉碎得到改性木质素，所述酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂的质量比为1:1。
所述木质素以甘蔗渣碱法制浆黑液为原料，经Klason法提取的酸不溶木质素；所述黑液为高浓度的碱性有机废水，含有大量的有机物和无机盐类物质；所述木质素的粒度D90为25 μm；
所述的木质素降解酶为木质素过氧化物酶和漆酶混合得到的复合酶A，在所述复合酶A中，所述木质素过氧化物酶的重量是漆酶重量的10倍；所述的半纤维素降解酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶混合的复合酶B，在所述复合酶B中，所述木聚糖酶的重量是甘露聚糖酶重量的6倍；
所述粉末化硅烷偶联剂是采用炭黑吸附N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷得到的，所述炭黑与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的质量比为15:1；所述的树脂为聚乙烯树脂，具体为PE125；所述的增容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物；所述的芳香族二醇类扩链剂为间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚按照质量比为1:3混合得到的；所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂按照质量比为1.5:1混合而得到的；所述润滑剂是数均分子量为3000的聚乙烯蜡。
本实施例所述的木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高速混合机温度升高至130℃，在500 r/min的搅拌条件下，依次加入改性木质素、增容剂、芳香族二醇类扩链剂、抗氧化剂、润滑剂及树脂，搅拌处理16min得到糊状粘稠的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物加入到螺杆挤出机中进行处理，控制螺杆挤出机中的喂料速度为450 kg/h、机头温度为190℃，再通过牵引、冷却切割后得到大口径聚乙烯给水管，所述大口径聚乙烯给水管的口径范围为500mm~3500 mm；控制牵引速率为0.5m/min；牵引完成后在5min内降至室温。
实施例4：
木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素7份、增容剂0.65份、芳香族二醇类扩链剂1份、抗氧化剂1.2份、润滑剂0.1份；
所述的改性木质素的制备方法是取木质素加入去离子水中润湿均匀得到木质素糊液，所述木质素的质量与去离子水的体积比为500g:2L；接着将木质素糊液加入容器中密封后，置于105℃的高压蒸汽灭菌锅中处理1h，然后将蒸汽灭菌锅温度降至室温，取出容器打开后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，所述木质素:木质素降解酶:半纤维素降解酶的质量比为500:1.8:0.4；接着将容器重新密封后置于30℃的恒温摇床中，以300 rpm的旋转速度振荡处理48 h，取出容器打开密封后加入浓度为10wt%的亚磷酸水溶液得到混合液，所述亚磷酸水溶液与去离子水的体积比为0.075:2，然后将混合液置于恒温摇床中，在90℃下，以450 rpm的旋转速度振荡处理30 min，接着冷却至室温后，过滤后得到固体，将固体水洗2次后，干燥至固体含水量小于0.5wt%，得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合均匀后加入到过热蒸汽气流磨中，以1200 m/s的气流速度粉碎得到改性木质素，所述酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂的质量比为1.35:1。
所述木质素以甘蔗渣碱法制浆黑液为原料，经Klason法提取的酸不溶木质素；所述黑液为高浓度的碱性有机废水，含有大量的有机物和无机盐类物质；所述木质素的粒度D90为15 μm；
所述的木质素降解酶为木质素过氧化物酶和漆酶混合得到的复合酶A，在所述复合酶A中，所述木质素过氧化物酶的重量是漆酶重量的5.5倍；所述的半纤维素降解酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶混合的复合酶B，在所述复合酶B中，所述木聚糖酶的重量是甘露聚糖酶重量的8倍；
所述粉末化硅烷偶联剂是采用炭黑吸附γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷得到的，所述炭黑与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为12:1；所述的树脂为聚乙烯树脂，具体为PE80；所述的增容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物；所述的芳香族二醇类扩链剂为间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚按照质量比为1:4混合得到的；所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂按照质量比为1.5:1混合而得到的；所述润滑剂是数均分子量为3000的聚乙烯蜡。
本实施例所述的木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高速混合机温度升高至130℃，在500 r/min的搅拌条件下，依次加入改性木质素、增容剂、芳香族二醇类扩链剂、抗氧化剂、润滑剂及树脂，搅拌处理16 min得到糊状粘稠的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物加入到螺杆挤出机中进行处理，控制螺杆挤出机中的喂料速度为1000 kg/h、机头温度为200℃，再通过牵引、冷却切割后得到大口径聚乙烯给水管，所述大口径聚乙烯给水管的口径范围为500mm~3500 mm；控制牵引速率为0.5m/min；牵引完成后在5min内降至室温。
实施例5：
木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素4份、增容剂0.5份、芳香族二醇类扩链剂0.2份、抗氧化剂0.5份、润滑剂0.05份；
所述的改性木质素的制备方法是取木质素加入去离子水中润湿均匀得到木质素糊液，所述木质素的质量与去离子水的体积比为500g:2L；接着将木质素糊液加入容器中密封后，置于105℃的高压蒸汽灭菌锅中处理1h，然后将蒸汽灭菌锅温度降至室温，取出容器打开后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，所述木质素:木质素降解酶:半纤维素降解酶的质量比为500:1:0.2；接着将容器重新密封后置于29℃的恒温摇床中，以300 rpm的旋转速度振荡处理48 h，取出容器打开密封后加入浓度为10wt%的亚磷酸水溶液得到混合液，所述亚磷酸水溶液与去离子水的体积比为0.05:2，然后将混合液置于恒温摇床中，在90℃下，以450 rpm的旋转速度振荡处理30 min，接着冷却至室温后，过滤后得到固体，将固体水洗1次后，干燥至固体含水量小于0.5wt%，得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合均匀后加入到过热蒸汽气流磨中，以1200 m/s的气流速度粉碎得到改性木质素，所述酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂的质量比为1:1。
所述木质素以甘蔗渣碱法制浆黑液为原料，经Klason法提取的酸不溶木质素；所述黑液为高浓度的碱性有机废水，含有大量的有机物和无机盐类物质；所述木质素的粒度D90为20 μm；
所述的木质素降解酶为木质素过氧化物酶和漆酶混合得到的复合酶A，在所述复合酶A中，所述木质素过氧化物酶的重量是漆酶重量的5倍；所述的半纤维素降解酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶混合的复合酶B，在所述复合酶B中，所述木聚糖酶的重量是甘露聚糖酶重量的2倍；
所述粉末化硅烷偶联剂是N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷等质量混合得到的；所述N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷均是采用炭黑吸附N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷得到的，所述炭黑与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的质量比为10:1，所述炭黑与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为10:1；所述的树脂为聚乙烯树脂，具体为PE125；所述的增容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物；所述的芳香族二醇类扩链剂为间苯二酚-双(β-羟乙基)醚；所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂按照质量比为1.5:1混合而得到的；所述润滑剂是数均分子量为2000的聚乙烯蜡。
本实施例所述的木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高速混合机温度升高至130℃，在500 r/min的搅拌条件下，依次加入改性木质素、增容剂、芳香族二醇类扩链剂、抗氧化剂、润滑剂及树脂，搅拌处理15 min得到糊状粘稠的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物加入到螺杆挤出机中进行处理，控制螺杆挤出机中的喂料速度为400kg/h、机头温度为180℃，再通过牵引、冷却切割后得到大口径聚乙烯给水管，所述大口径聚乙烯给水管的口径范围为500mm~3500 mm；控制牵引速率为0.5m/min；牵引完成后在5min内降至室温。
实施例6：
木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素7份、增容剂1份、芳香族二醇类扩链剂1份、抗氧化剂1.5份、润滑剂0.2份；
所述的改性木质素的制备方法是取木质素加入去离子水中润湿均匀得到木质素糊液，所述木质素的质量与去离子水的体积比为500g:3L；接着将木质素糊液加入容器中密封后，置于105℃的高压蒸汽灭菌锅中处理2h，然后将蒸汽灭菌锅温度降至室温，取出容器打开后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，所述木质素:木质素降解酶:半纤维素降解酶的质量比为500:2:0.5；接着将容器重新密封后置于31℃的恒温摇床中，以300 rpm的旋转速度振荡处理48 h，取出容器打开密封后加入浓度为10wt%的亚磷酸水溶液得到混合液，所述亚磷酸水溶液与去离子水的体积比为0.1:3，然后将混合液置于恒温摇床中，在90℃下，以450 rpm的旋转速度振荡处理30 min，接着冷却至室温后，过滤后得到固体，将固体水洗1次后，干燥至固体含水量小于0.5wt%，得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合均匀后加入到过热蒸汽气流磨中，以1200 m/s的气流速度粉碎得到改性木质素，所述酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂的质量比为1.5:1。
所述木质素以甘蔗渣碱法制浆黑液为原料，经Klason法提取的酸不溶木质素；所述黑液为高浓度的碱性有机废水，含有大量的有机物和无机盐类物质；所述木质素的粒度D90为40 μm；
所述的木质素降解酶为木质素过氧化物酶和漆酶混合得到的复合酶A，在所述复合酶A中，所述木质素过氧化物酶的重量是漆酶重量的15倍；所述的半纤维素降解酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶混合的复合酶B，在所述复合酶B中，所述木聚糖酶的重量是甘露聚糖酶重量的10倍；
所述粉末化硅烷偶联剂是N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷等质量混合得到的；所述N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷均是采用炭黑吸附N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷得到的，所述炭黑与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的质量比为20:1，所述炭黑与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为20:1；所述的树脂为聚乙烯树脂，具体为PE80；所述的增容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物；所述的芳香族二醇类扩链剂为氢醌-双(β-羟乙基)醚；所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂按照质量比为1.5:1混合而得到的；所述润滑剂是数均分子量为2500的聚乙烯蜡。
本实施例所述的木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管的制备方法，包括以下步骤：
（1）将高速混合机温度升高至130℃，在500 r/min的搅拌条件下，依次加入改性木质素、增容剂、芳香族二醇类扩链剂、抗氧化剂、润滑剂及树脂，搅拌处理18 min得到糊状粘稠的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物加入到螺杆挤出机中进行处理，控制螺杆挤出机中的喂料速度为1000kg/h、机头温度为200℃，再通过牵引、冷却切割后得到大口径聚乙烯给水管，所述大口径聚乙烯给水管的口径范围为500mm~3500 mm；控制牵引速率为0.5m/min；牵引完成后在5min内降至室温。
对比例1：
本对比例与实施例1所述大口径聚乙烯给水管的区别仅在于，将原木质素替换成改性木质素使用，所述原木质素的制备方法是将碱法制浆黑液浓缩至固形物含量在30 wt%的浓缩液，接着取1000L浓缩液，在搅拌条件下加入72 wt%的H2SO4溶液，使溶液pH达到2~3即可形成大量絮状沉淀，充分静置后，通过板框压滤实现固液分离，所得到的固体用大量去离子水冲洗至洗液呈中性后，在60℃下真空干燥至含水量小于0.5wt%，即得原木质素；所述大口径聚乙烯给水管的制备方法与实施例1中所述方法一致。
对比例2：
本对比例与实施例1所述大口径聚乙烯给水管的区别仅在于，在制备改性木质素时，不使用所述的半纤维素降解酶；所述大口径聚乙烯给水管的制备方法与实施例1中所述方法一致。
对比例3：
本对比例与实施例1所述大口径聚乙烯给水管的区别仅在于，在制备改性木质素时，不使用所述的木质素降解酶；所述大口径聚乙烯给水管的制备方法与实施例1中所述方法一致。
对比例4：
本对比例与实施例1所述大口径聚乙烯给水管的区别仅在于，在制备改性木质素时，以600 m/s的气流速度粉碎得到颗粒度D90为120nm，比表面积为158.3m2/g的改性木质素；所述大口径聚乙烯给水管的制备方法与实施例1中所述方法一致。
对比例5：
本对比例与实施例1所述大口径聚乙烯给水管的区别仅在于，在制备改性木质素时，不使用偶联剂改性木质素；所述大口径聚乙烯给水管的制备方法与实施例1中所述方法一致。
对比例6：
本对比例与实施例1所述大口径聚乙烯给水管的区别仅在于，不使用增溶剂，其他组分与实施例1中所述一致；所述大口径聚乙烯给水管的制备方法与实施例1中所述方法一致。
对比例7：
本对比例与实施例1所述大口径聚乙烯给水管的区别仅在于，不使用芳香族二醇类扩链剂，其他组分与实施例1中所述一致；所述大口径聚乙烯给水管的制备方法与实施例1中所述方法一致。
实验例：
按照实施例1~6以及对比例1~7所述方法制备改性木质素和口径为1200mm的大口径聚乙烯给水管，然后按照以下方法进行检测，检测结果参见表1和表2。
（1）木质素结构测定：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
木质素的酚羟基含量根据以下文献内容进行测定：吴保国，赵菊兰，杜晶滨.差示紫外光谱法测定木素酚羟基含量[J]. 东北林业大学学报，1993，02（21），58~65 。
Figure 279583DEST_PATH_IMAGE002
木质素的分子量和分子量分布采用Waters 1515/2414凝胶渗透色谱仪测定，测试柱温保持40℃，1 ml/min的流速，以三根Waters的色谱柱串联（Styragel HR1、HR3和HR4），DMF作流动相，德国PSS的聚苯乙烯为标样(Mp= 246000, 184000, 120000, 44200,18200, 9890,6520, 2770, 890, 474, 370，PDI＜1.20)。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
木质素的玻璃化转变温度采用TA 公司的Q20差示扫描量热法测定，测试在N2氛围中，以10 ℃/min的升温速度进行。
Figure 321357DEST_PATH_IMAGE004
1H-NMR测试是将2~3 mg BL溶于10 ml DMSO-d6后取清澈的上层溶液，通过美国Agilent 800MHz核磁共振波谱仪进行。
Figure DEST_PATH_IMAGE005
木质素的比表面通过美国康塔的Autosorb-IQ-C测试，比表面积（BET）由低温氮吸附-脱附曲线按BHJ方法测试，测试前样品需在125℃真空预处理4 h。
Figure 255422DEST_PATH_IMAGE006
木质素颗粒度由美国PSS Nicomp 380测定，测试前经去离子水稀释，超声波震荡处理10 min分散。
（2）聚乙烯给水管产品的性能测定：大口径聚乙烯给水管产品根据国标GB/T13663-2018测定产品的不圆度、静液压强度、断裂伸长率、氧化诱导时间和纵向回缩率。
表1 不同方法制备得到的木质素测定结果
Figure DEST_PATH_IMAGE007
从表1可以看出，原木质素（对比例1）的颗粒度D90为60.3 μm，BET为12 m2/g。通过本发明酶解-亚磷酸还原-气流粉碎-表面改性技术处理后，所得改性木质素的颗粒度已经达到纳米级别，BET则位于150 m2/g以上。此外，原木质素（对比例1）的酚羟基含量为2.45mmol/g，经本发明技术改性处理后，所得改性木质素的酚羟基含量得到极大的提升，有利于促进改性木质素与偶联剂、增容剂和扩链剂等助剂的反应。
表2 不同方法制备得到的大口径聚乙烯给水管性能检测结果
Figure 40844DEST_PATH_IMAGE008
从表2可以看出，直接采用原木质素（对比例1）进行共混制备的木质素-聚乙烯给水管在20℃，环向应力12.0 MPa，测试100 h内出现渗漏，静液压强度不符合国标要求，说明原木质素与PE直接共混所得复合材料存在相缺陷，在受力时容易成为断裂点，进而降低复合材料力学性能。原木质素（对比例1）进行共混制备的木质素-聚乙烯给水管不圆度高达68.42 mm，与纯聚乙烯给水管的不圆度相差不大，说明未经处理的木质素并不具备抗 “熔垂”特性。结合对比例4，可以看出其不圆度为50.38mm，其抗“熔垂”特性并不是很突出，说明改性木质素颗粒度对木质素-聚乙烯给水管的抗“熔垂”性能有着关键影响。实施例1～6所得的木质素-PE给水管，其不圆度仅为9.85mm，较PE有了较大提升，说明本发明技术可以有效改善大口径聚乙烯管在挤出成型时候的“熔垂”现象，并得到拉伸强度、断裂伸长率等综合性能理想的材料。
此外，从表2还可以看出，结合实施例1，对比例1~7的结果可以看出，在实施例1的物料配比上，无论是采用单一降解酶，或去掉偶联剂、增容剂或扩链剂，所得木质素-聚乙烯给水管的不圆度、断裂伸长率及氧化诱导时间等性能指标都有了不同程度的削减，说明经本发明技术获得的改性木质素，与本发明技术所要求的酶解制剂、偶联剂、增容剂、扩链剂之间可以起到协同作用，从而获得了更优的综合性能。
同时，从图1和图2可以看出，原木质素（对比例1）呈结实、饱满的颗粒状，其表面较为光滑严实，颗粒大小约25~50 μm。通过本发明酶解处理后（图2），木质素颗粒变得蓬松，并形成许多大小不一的孔洞，其颗粒大小约75~100 μm。
从图3和图4可以看出，经本发明酶解-亚磷酸还原-气流粉碎-表面改性技术处理后，所得到的改性木质素呈现为薄片状的不规则颗粒，其颗粒大小约50~60 nm。
从图5可以看出，原木质素（对比例1）的GPC谱图并不是单一的峰，而是表现为连续分布的双重峰，分别为数均分子量107106 g/mol，分子量分布（PDI=2.159）以及数均分子量11270g/mol，分子量分布（PDI=1.371）分布峰，说明原木质素的分子量分布较宽，分子之间存在较大差异。通过本发明酶解-亚磷酸还原-气流粉碎-表面改性技术处理后，所得改性木质素的GPC谱图呈现为单一的分布峰，数均分子量和分子量分布分别为4438 g/mol和2.485，说明本发明技术处理可以有效降低木质素分子量，形成更多的小分子木质素链段。
木质素是无定形的热塑性高聚物，没有熔点，但具有玻璃态转化性质，在一定的压力下，会发生软化并具有流动性和有胶黏性，因此木质素的玻璃化转变温度（Tg）是影响木质素-PE加工性能的关键因素。从图6可以看出，原木质素（对比例1）的玻璃化转变温度为138.1℃，通过本发明酶解-亚磷酸还原-气流粉碎-表面改性技术处理后，所得改性木质素的玻璃化转变温度为下降为130.55℃，说明本发明技术处理可以有效降低木质素的玻璃化转变温度，可增加复合材料在更低温度条件下的流动性，有利于复合材料的加工成型。
从图7和图8可以看出，原木质素（对比例1）的1HNMR谱图在在4.90~5.20 ppm处可观察到相对量的吸收峰，此为残留的半纤维素的H所产生的，在甘蔗渣碱法制浆工艺中，木质素和半纤维素可溶解于碱液中，部分半纤维素与木质素间可通过稳定的共价键形成木质素-多糖复合体，通过常规的酸析沉淀法，难以实现木质素与半纤维素的完全分离。通过本发明酶解-亚磷酸还原-气流粉碎-表面改性技术处理后（图8），所得改性木质素的1HNMR谱图在4.90~5.20 ppm处的吸收峰已几乎完全消失殆尽，说明半纤维素已经被除去，有利于提高改性木质素的纯度。
从图9和图10可以看出，对比例1（图10）中，木质素呈坚硬的颗粒状，并存在团聚现象，其与PE基体树脂间存在界面差异，彼此间的间隙明显，说明原木质素与PE树脂间的相容性较差，单纯通过熔融挤出难以获取界面连续、均匀的复合材料。而实施例1（图9）所得的木质素-PE复合材料中，木质素与PE基体树脂间已几乎容为一体，彼此间观察不到明显的缝隙或孔洞，说明通过本发明技术处理，可以有效提升木质素与PE树脂的相容性。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管，其特征在于：包括以下质量份数的原料组分：树脂100份、改性木质素4~7份、增容剂0.5~1份、芳香族二醇类扩链剂0.2~1份、抗氧化剂0.5~1.5份、润滑剂0.05~0.2份；
所述的改性木质素的制备方法是取木质素加入去离子水中润湿均匀得到木质素糊液，所述木质素的质量与去离子水的体积比为500g:（2~3）L；接着将木质素糊液加入容器中密封后，置于105℃的高压蒸汽灭菌锅中处理1~2h，然后将蒸汽灭菌锅温度降至室温，取出容器打开后加入木质素降解酶，半纤维素降解酶，所述木质素:木质素降解酶:半纤维素降解酶的质量比为500:（1~2）:（0.2~0.5）；接着将容器重新密封后置于29℃~31℃的恒温摇床中，以300 rpm的旋转速度振荡处理48 h，取出容器打开密封后加入浓度为10wt%的亚磷酸水溶液得到混合液，所述亚磷酸水溶液与去离子水的体积比为（0.05~0.1）:（2~3），然后将混合液置于恒温摇床中，在90℃下，以450 rpm的旋转速度振荡处理30 min，接着冷却至室温后，过滤后得到固体，将固体水洗1~2次后，干燥至固体含水量小于0.5wt%，得到酶解木质素；将酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂混合均匀后加入到过热蒸汽气流磨中，以1200 m/s的气流速度粉碎得到改性木质素，所述酶解木质素与粉末化硅烷偶联剂的质量比为（1~1.5）:1；
所述木质素以甘蔗渣碱法制浆黑液为原料，经Klason法提取的酸不溶木质素；
所述木质素的粒度D90小于50 μm；
所述的木质素降解酶为木质素过氧化物酶和漆酶混合得到的复合酶A，在所述复合酶A中，所述木质素过氧化物酶的重量是漆酶重量的5倍以上；所述的半纤维素降解酶为木聚糖酶和甘露聚糖酶混合的复合酶B，在所述复合酶B中，所述木聚糖酶的重量是甘露聚糖酶重量的2倍以上；
所述粉末化硅烷偶联剂是N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的任意一种或两者的任意比例混合物；所述N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷均是采用炭黑吸附N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷得到的，所述炭黑与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的质量比为（10~20）:1，所述炭黑与γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的质量比为（10~20）:1；
所述的改性木质素中酚羟基含量大于3.6 mmol/g，数均分子量小于5000 g/mol，颗粒度D90小于80 nm，比表面积大于150 m2/g；
所述的树脂为聚乙烯树脂，具体为PE125、PE112、PE100和PE80中的任意一种；所述的增容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物；所述的芳香族二醇类扩链剂为间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚中的任意一种或其任意比例混合物；所述的抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂按照质量比为1.5:1混合而得到的；所述润滑剂为聚乙烯蜡。
2.如权利要求1中所述的木质素作为功能载体的低熔垂增强型大口径聚乙烯给水管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将高速混合机温度升高至130℃，在500 r/min的搅拌条件下，依次加入改性木质素、增容剂、芳香族二醇类扩链剂、抗氧化剂、润滑剂及树脂，搅拌处理15～18 min得到糊状粘稠的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物加入到螺杆挤出机中进行处理后，再通过牵引、冷却切割后得到大口径聚乙烯给水管，所述大口径聚乙烯给水管的口径范围为500mm~3500 mm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，控制螺杆挤出机中的喂料速度为400～1000kg/h、机头温度为180～200℃；控制牵引速率为0.5m/min；牵引完成后在5min内降至室温。
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