CN1560126A - 一种聚合复合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有微孔渗漏功能的聚合复合物及其制备方法，以及其在制备微孔渗漏管中的应用。本发明聚合复合物的技术方案在于包括40～60％的聚氯乙稀，15～30％的丁晴橡胶，6～10％热稳定剂，16～24％增塑剂，和1～4％发泡剂(％均为重量比)。可以通过物理发泡或化学发泡的方法制备。本发明聚合复合物所得到的产品管壁上形成不规则的微孔，适于制备灌溉业上常用的微孔渗漏管。不受压力的情况下微孔关闭，在一定外界压力下，微孔打开，管内压力减少或没有时，微孔自动关闭，从而有效地阻止管壁外的物质流入管内，解决了现有技术中微孔易于被堵塞的缺点。可以广泛应用于节水灌溉，管道施肥、施药，管道渗氧等多种农林渔业工程。

Description

一种聚合复合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及化工领域的聚合复合物，尤其是一种具有微孔渗漏功能的聚合复合物及其制备方法，以及其在制备微孔渗漏管中的应用。

背景技术

聚氯乙稀由于具有良好的物理性能如耐冲击性和耐热性，以及良好的化学性能，如耐溶剂性，耐酸性和耐碱性，因此广泛应用于管材制备领域，涉及城市给排水管道工程、农田水利灌溉管道工程、养殖业输水管道工程等。现有的工业上常用的PVC管(Poly Vinyl Chloride)就是以聚氯乙稀树脂为主要原料，添加各种稳定剂、防老化剂、抗冲击剂和其它助剂，经挤出加工成型而成不同压力等级的各种规格型号的硬质聚氯乙烯管材，具有良好性能。而且由于PVC管具有微孔，可以进行渗漏，在农业灌溉方面，尤其对于喷灌、滴灌和渗灌等节水技术应用方面，具有一定的作用。以农业灌溉为例，常用的水管有橡胶微渗水管，塑料微渗灌管、沙漠植物水、肥微灌管和低压抗堵单壁面多孔微灌管。

橡胶微渗管是利用橡胶材料加工而成的橡胶多孔管，其在管壁上均匀分布大量形状不同、方向不定的微孔，其结构简单，成本较低，使用寿命长，易于安装和维修。但是，由于橡胶单一发泡，产品成型后的微孔一直呈张开状态。第一次使用时，管内有水压，管壁小孔外就会产生涡流，涡流使得产生细小的泥沙，当管内压力减小时，细小的泥沙就流入张开状态的小孔内，将其堵塞。小孔堵塞后，微渗管的使用价值大大降低，往往导致整个下埋水管不能使用。

塑料微渗灌管是由塑料制成的，管体上打有规则的渗水孔，渗水孔上封堵着可渗水又耐腐蚀的布料，该布料用胶带捆封固定或箍件固定。使用塑料微渗灌管，可以节约用水及化肥，成本和投资低，整个灌溉区内每一渗灌点具有均匀和稳定水量。但是，这种塑料制成的微渗灌管，安装工序多，施工不便，容易造成污染，并且只能用于地表面。同时，在管道上人工打孔会破坏管道的强度，一旦受到挤压，从开孔处变形，影响管内通水，并可能导致整个下埋水管整体不能使用。

沙漠植物水、肥微灌器主要用于沙漠植物的施水、施肥，其由贮液容器或贮液池、管道、吸液器、吸液材料组成。贮液容器或贮液池通过管道与吸液器相连，吸液材料一端进入吸液器中，另一端分布在植物根的周围；吸液器埋藏于植物根部附近，吸液材料则埋藏于植物根的周围；吸液器内设置有浮子塞，能自动控制水或肥料的水溶液在吸液器中液面的最大高度。这种微灌器因为国内国外没有生产，所以使用较少。

还有一种低压抗堵单壁面多孔微灌管，管材也是塑料制成，管的出水口全部位于塑料管中轴面的单侧，孔口向上喷射，与水平面形成15～45度夹角，微灌管在低压水头下工作。同样，由于塑料管上打孔会一定程度破坏塑料管的强度，受到挤压时，开孔处首先变形，影响管内通水。

但是由于微孔一直处于开放状态，易于被泥沙堵塞，而导致渗透功能丧失，而且PVC管强度不够，容易被压坏。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种聚合复合物，其利用塑胶和橡胶为原料进行发泡而得到，能够进行微孔渗漏，并且在一定压力下微孔自动打开，不受压力时微孔自动关闭，可以避免泥沙堵塞问题，并且具有足够的强度抵抗外界和内部压力。

本发明聚合复合物，其技术方案在于：该聚合复合物包括40～60％的聚氯乙稀，15～30％的丁晴橡胶，6～10％热稳定剂，16～24％增塑剂，和1～4％发泡剂(％均为重量比)。

其中，所述聚合复合物的优选组成为：包括45～50％的聚氯乙稀，20～25％的丁晴橡胶，7～9％热稳定剂，19～22％增塑剂，和1～2％发泡剂(％均为重量比)。

所述聚合复合物的最优选组成为：包括50％的聚氯乙稀，20％的丁晴橡胶，8％热稳定剂，20％增塑剂，和2％发泡剂(％均为重量比)。

由于聚氯乙烯的热敏性突出，必须在聚合复合物中添加热稳定剂，又称热安定剂，用于阻止合成过程中因受热所发生降解作用。本发明中可以采用聚氯乙稀合成中通常使用的热稳定剂。如复配型金属盐类，其是最通用的一类热稳定剂。常以液体、糊剂或粉末的预配形式出售。常用品种有钡-镉、钡-钙-锌、钡-锌、钙-锌和钙-镁-亚锡-锌的高级脂肪酸盐类。这类热稳定剂常与有机辅助剂(如亚磷酸酯类、环氧化合物、多元醇以及酚类抗氧剂等)并用，组成适应不同加工工艺和制品应用要求的复配型热稳定剂。

聚合复合物中使用的增塑剂可以是现有技术中任意的增塑剂，例如可以是DOP(邻苯二甲酸二辛酯)。

本发明中的发泡剂可以是物理发泡剂或化学发泡剂。

发泡剂是能在特定条件下产生大量气体，使产品形成连续或不连续微孔型结构的添加剂。根据产生气体的方式，发泡剂可分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。

物理发泡剂一般是无味、无毒的惰性气体，或稳定性良好、沸点低的不燃性液体。常用惰性气体有氮、二氧化碳和空气，常用低沸点液体有四氯乙烷、氯甲烷和戊烷等。此外，可溶出性固体化合物(如食盐)也是常用的物理发泡剂。物理发泡剂适用于聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等的发泡。本发明优选气体发泡剂。

化学发泡剂在室温下稳定，而在橡胶加工温度下能分解释放出大量气体的化合物，普遍应用于泡沫塑料的制造。工业上常用的化学发泡剂大多是释放氮为主要气相成分的有机化合物，和能分解并分别释放氨或二氧化碳的碳酸氢铵和碳酸氢钠。化学发泡剂多适用于各种热塑性塑料的发泡。

为了降低化学发泡剂的分解温度，改善其分散性和提高发泡量，也常使用一种能活化化学发泡剂的发泡促进剂，或称助发泡剂，如水杨酸、尿素等。在本发明中也可以使用助发泡剂。

本发明另一方面提供该聚合复合物的制备方法，该方法包括使以下组分进行发泡，所述聚合复合物组分包括：40～60％的聚氯乙稀，15～30％的丁晴橡胶，6～10％热稳定剂，16～24％增塑剂，和1～4％发泡剂(％均为重量比)。

具有优选组成的聚合复合物的制备方法，包括使以下组分进行发泡，所述聚合复合物组分包括：45～50％的聚氯乙稀，20～25％的丁晴橡胶，7～9％热稳定剂，19～22％增塑剂，和1～2％发泡剂(％均为重量比)。

本发明聚合复合物的制备方法主要在于发泡，可以采用通用的发泡方法进行。根据发泡剂的不同，采用不同的发泡方法，如物理发泡法和化学发泡法。也可以综合使用两种方法。

在本发明实际操作中，物理发泡法是将除发泡剂之外的本发明聚合复合物组分进行充分混合，置入挤出机内，调节达到该混合物溶解所需温度，在挤出机内加入物理发泡剂，进行物理发泡，然后将发泡后的聚合复合物挤出，经过模具冷却成型，即可得到成品。

在本发明实际操作中，化学发泡法是将包括发泡剂的本发明聚合复合物组分进行充分混合，使得混合材料搅拌至80～100℃的均匀软化点后，置入挤出机内，调节达到该混合物熔化所需温度，进行化学发泡，然后将发泡后的聚合复合物挤出，经过模具冷却成型，即可得到成品。

在上述操作中，可以使用普通的挤出机，例如单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

本发明聚合复合物可以按照需要压制成片状，管状，或任何需要的形状。

本发明聚合复合物尤其适于制备用于灌溉的微孔渗漏管。

本发明聚合复合物具有如下优点：

本发明聚合复合物中加入了塑胶(聚乙烯)和橡胶(丁晴橡胶)两种组分，由于塑胶发泡性能良好，发泡均匀，而橡胶的耐摩擦性比较好，所以本发明聚合复合物是集中了两者的优点，具有一定的耐压性，抗酸碱性，抗霉菌腐蚀性，而且制备的产品具有不规则的微孔，可以广泛应用于农林渔业管材的制备。

由于本发明聚合复合物本身所具备的特点，所得到的产品管壁上形成不规则的微孔，适于制备灌溉业上常用的微孔渗漏管。不受外界压力的情况下(即常温常压)微孔是关闭的，在受到一定外界压力时，管内液体或气体产生膨胀力，膨胀力使得液体或气体通过微孔向外扩张，扩张的同时会将原本闭合的微孔打开，管内液体或气体自动流出，并且可以随着压力的增加，微孔径增加；管内压力减少或没有时，微孔在材料自身膨胀、收缩的特性下自动关闭，从而有效地阻止管壁外的物质流入管内，解决了现有技术中微孔易于被堵塞的缺点。使得本发明聚合复合物制备的微孔渗漏管可以适用于节水灌溉，或者进行管道施肥、施药，管道渗氧等多种农林渔业工程。

相比较于现有技术，如果单用橡胶发泡，不可能做出具有不规则微孔的产品，并且其上的微孔不会自动闭锁，易于被泥沙堵塞，导致整个产品的废弃。

而且，由本发明聚合复合物制备的产品具有一定耐压性、抗酸碱性和防霉性，在压力作用下具有良好的可渗透性，因此，本发明聚合复合物具有重要的实际应用价值。

具体实施方式

在以下实施例中将进一步阐明本发明内容，但并不以此限制本发明。

实施例1、聚合复合物(1)的制备

原料：聚氯乙稀(紧密型3型，辽宁化工厂制备)

      丁晴橡胶(茂名化工厂制备)

      钡-钙-锌型热稳定剂(北京化工厂制备)

      DOP增塑剂(北京化工厂制备)

      AC发泡剂(江西电化厂制备)

将25kg聚氯乙稀，10kg丁晴橡胶，4kg金属皂型稳定剂，10kg油性增塑剂和2kgAC发泡剂置入高速搅拌机内，充分搅拌混合5小时。然后放入恒温密炼机内继续搅拌50分钟，搅拌温度100℃，直至混合材料达到均匀的软化点并成粉状，然后将混合材料置入挤出机中，调节温度在160℃左右，进行化学发泡。2小时后，将发泡材料挤出，即可得到本发明聚合复合物。经过管状模具成型，即可得到壁厚2mm，管径1.2mm的微孔渗漏管成品。

可以按照需要，设定不同的模具，得到不同规格的成品。本发明聚合复合物主要用于制备微孔渗漏管，所以设定不同壁厚、管径的管状模具，然后再截取不同长度，即可得到不同规格的微孔渗漏管。

实施例2、聚合复合物(2)的制备

原料：聚氯乙稀(紧密型5型，辽宁化工厂制备)

丁晴橡胶(茂名化工厂制备)

钙-锌型稳定剂(北京化工厂制备)

DOA增塑剂(北京化工厂制备)

将20kg聚氯乙稀，12kg丁晴橡胶，4kg金属皂型稳定剂，9kg油性增塑剂置入高速搅拌机内，充分搅拌混合4小时。然后放入恒温密炼机内继续搅拌40分钟，搅拌温度90℃，直至混合材料达到均匀的软化点并成粉状，然后将混合材料置入挤出机中，调节温度在150℃左右，向挤出机内充入空气，进行物理发泡。1小时后，将发泡材料挤出，即可得到本发明聚合复合物。经过开炼机压制成片状，即可得到胶粒成品。

试验例1～5均采用实施例1制备的微孔渗漏管，从而对其各项性能进行检测。

试验例1、耐压性检测

微孔渗漏管样品用pH值为6.0的盐酸浸泡2小时，然后施加0.5Mpa的压力，观察到样品无破损。

因此，应用本发明聚合复合物制备的微孔渗漏管在酸性条件下，可以承受较高压力的作用。

试验例2、耐酸性、耐碱性检测

分别用pH＝5.0的盐酸和pH＝10.0NaOH溶液浸泡微孔渗漏管样品5小时。观察样品外观无变化，显微镜观察样品结构无变化。

因此，应用本发明聚合复合物制备的微孔渗漏管具有较强的耐酸碱性。

试验例3、防霉性检测

检测方法：GB/T2423.16-1999长霉

试验条件：32℃，68％RH

菌种：黑曲霉，土曲霉，出芽短梗霉，宛氏拟青霉，光孢短柄帚霉，赫色青霉，绳状青霉，绿色木霉。

试验时间：28天。

样本经过28天长霉试验后长霉程度为2极，即肉眼明显看到长霉，但在样品表面的覆盖面小于25％。

该试验是在模拟状态下以最恶劣的条件作为测试得出的结论。在日常环境中的测试显示，应用本发明聚合复合物制备的微孔渗漏管具有极强的防霉性。

试验例4、温度对微孔渗漏管渗水量的影响

试验压力(0.5±0.07)MPa，样品长度300mm，时间5分钟

样品处理条件：80℃×120h，-40℃×72h

渗水量检测结果：处理前1.7g/min·mm，处理后1.7g/min·mm

因此，温度对于应用本发明聚合复合物制备的微孔渗漏管进行渗水没有显著影响。

试验例5、在模拟条件下对药效的影响

药液选用白蚁清稀释液。测试昆虫为台湾乳白蚁(采自广州中山大学校园)。测试仪器为气相色谱仪。压力：0.5MPa。

检测白蚁药液经过加压和微孔渗漏管渗透，药液有效成分及药效的变化情况。

测试结果：

有效成分分析(％)：过滤前0.4303；过滤后0.3944，差异不显著。

生物测定(KT50，分钟)：过滤前29.5，过滤后31.5，差异不显著。

因此，白蚁药液经过应用本发明聚合复合物制备的微孔渗漏管渗透后，药剂有效成分及药效无明显差异。

Claims (8)

1.一种聚合复合物，其特征在于：包括40～60％的聚氯乙稀，15～30％的丁晴橡胶，6～10％热稳定剂，16～24％增塑剂，和1～4％发泡剂(％均为重量比)。

2.权利要求1所述的聚合复合物，其特征在于，包括45～50％的聚氯乙稀，20～25％的丁晴橡胶，7～9％热稳定剂，19～22％增塑剂，和1～2％发泡剂(％均为重量比)。

3.权利要求1所述的聚合复合物，其特征在于，包括50％的聚氯乙稀，20％的丁晴橡胶，8％热稳定剂，20％增塑剂，和2％发泡剂(％均为重量比)。

4.权利要求1、2或3所述的聚合复合物，其特征在于，所述发泡剂是物理发泡剂或化学发泡剂。

5.权利要求1所述聚合复合物的制备方法，包括使以下组分进行发泡，所述聚合复合物组分包括：40～60％的聚氯乙稀，15～30％的丁晴橡胶，6～10％热稳定剂，16～24％增塑剂，和1～4％发泡剂(％均为重量比)。

6.权利要求5所述聚合复合物的制备方法，包括使以下组分进行发泡，所述聚合复合物组分包括：50％的聚氯乙稀，20％的丁晴橡胶，8％热稳定剂，20％增塑剂，和2％发泡剂(％均为重量比)。

7.权利要求5或6所述聚合复合物的制备方法，所述发泡可以是物理发泡或化学发泡。

8.由权利要求1～4任何一项所述的聚合复合物制备的微孔渗漏管。