專利名稱：一種毛細滲透微灌材料及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種微灌材料及其制備方法，尤其涉及一種毛細滲透微灌材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國水資源僅占世界總量的6%，是比耕地資源(占世界總量的9%)更緊缺的資源，水資源不足已成為嚴重制約我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。因灌溉方式不合理，造成水資源浪費嚴重、利用效率低下，加劇了水資源短缺的現(xiàn)狀。緩解水資源供需矛盾的重要途徑之一是發(fā)展節(jié)水灌溉。節(jié)水灌溉技術(shù)是比傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)明顯節(jié)約用水和高效用水的灌 水技術(shù)的總稱。節(jié)水灌溉技術(shù)大致可分為節(jié)水灌溉工程技術(shù)和節(jié)水灌溉農(nóng)藝技術(shù)。在節(jié)水灌溉面積中，采用現(xiàn)代先進節(jié)水灌溉方式的微乎其微，絕大部分只是按低標準初步進行了節(jié)水改造，輸水渠道的防滲襯砌率不到30%。因此，我國的節(jié)水灌溉面積尤其是高效節(jié)水灌溉面積都存在著巨大的發(fā)展空間和潛力。目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一些節(jié)水灌溉的相關(guān)技術(shù)，有關(guān)微灌材料方面的技術(shù)如下現(xiàn)有技術(shù)I :專利ZL 200710071720. 7，“農(nóng)業(yè)灌溉用滲水管道或膜或容器、制造方法及其應用”介紹的構(gòu)成滲水元件的組合物包括“粉狀的膨潤土、白炭黑、活性炭、碳酸鈣、或者淀粉”構(gòu)成的“惰性填料”、由塑料構(gòu)成的“塑化成型材料基質(zhì)”和由“液體石蠟、硅油或者潤滑油”構(gòu)成的“隔離劑”。其中填料與塑料的比例為5-30 100，填料與隔離劑的比例為100 5-10。將此組合物加工成灌溉器件的方法是先將惰性填料與隔離劑按所需比例加入攪拌機中混合均勻，然后再將塑料投入攪拌機攪拌均勻并用造粒機擠出造粒。再將此顆粒投入加工設備制備成管材、薄膜或容器。在權(quán)利要求書中對“隔離劑”作如下說明“所述隔離劑是指與基質(zhì)有一定相容性并能在上述惰性材料表面形成一層液膜的材料，這種隔離劑在其后的加工過程中存在于惰性材料相和塑料這兩相的中間，以隔離兩相，防止惰性材料顆粒直接與塑料材料接觸”，在解釋使用隔離劑獲得的有益效果時說“基質(zhì)相與填料相之間有一層隔離劑層，制品加工完后，隔離劑逐漸遷移至基質(zhì)例如塑料相中。從而在塑料相與填料相間留下細小的空隙”形成了滲水通道。“水可以通過這些通道緩慢地從壁的一側(cè)滲透到另一側(cè)，從而使制成的塑料制品具有了滲漏水的功能”。然而，按照該專利的描述，填料團聚體接觸基體的一面的隔離劑可以產(chǎn)生遷移，形成間隙。但其問題在于填料與填料之間沒有與基質(zhì)接觸的表面仍然包裹有隔離劑，即便在最理想的情況下，形成了一種能夠貫穿滲灌容器器壁兩側(cè)、構(gòu)成了一個中間是堆砌的填料、堆砌填料與基體之間形成了能夠透水的通道的理想模型，這種只能在填料與基體之間形成的通道是相當有限的，填料間大量間隙被隔離劑隔離阻斷，不會形成貫穿的滲水通道，即便間隙沒被隔離劑阻斷，也會因隔離劑的親油疏水性而造成水滲透困難。從以上分析可以看出，該專利的這種處理并不能提高滲透材料的空隙率，也不能在同樣空隙狀態(tài)下提高水的透過性，其滲水功能較差。
現(xiàn)有技術(shù)2 專利申請200910071769. I “納米孔膜及制造方法”構(gòu)思了一種用納米顆粒制備具有納米尺寸孔徑的薄膜的方法，其處理納米顆粒的方法及用其制備納米材料的方法均按照傳統(tǒng)工藝進行，不同的是該技術(shù)使用了一種表面活性劑，并且認為，將此改性料吹膜后，可用水將部分表面活性劑抽提出，“該部分表面活性劑原先在膜體內(nèi)占據(jù)的空間成為貫通通道的成孔，孔徑大小在納米尺度范圍”。然而上述技術(shù)試圖把已經(jīng)與填料結(jié)合的表面活性劑用水抽提出，這很難以實現(xiàn)，其希望獲得的半透膜滲透效果也難以實現(xiàn)?？茖W常識可知，表面活性劑的典型結(jié)構(gòu)模型是一種一端為親油基團另一端是親水基團組成的物質(zhì)。在用其處理親水的無機填料時，親水的一端向內(nèi)與填料結(jié)合，親油的另一端向外，該原有的親水表面為親油表面，使之與高分子基體的相容性大大提高，使填料與高分子基體的兩相界面的結(jié)合更為牢固，成為一個有機的整體，才能具有良好的力學性能。在塑料加工改性領域廣泛采用這種處理方法，以實現(xiàn)填 料與高分子基體之間的牢固結(jié)合，提高材料的整體強度。但在希望出現(xiàn)微孔滲透的領域，這種牢固的結(jié)合是不被希望的，所希望的是分散的填料顆粒分散在高分子基體中兩相界面相容性很差，沒有任何結(jié)合，兩相界面存在大量間隙，表面活性劑的使用對生成微孔是不利的。所以，使用表面活性劑使成孔效率降低，材料的滲水效果較差。上述兩項技術(shù)填料填充的比例較低，專利ZL200710071720. 7填料與塑料基體的比例為5 30 100，專利申請'200910071769. I填料與塑料基體的比例為5 60 100，由于使用了隔離劑和表面活性劑，改變了填料表面的親水特性，所以材料的滲水效果較差，并且由于需要用隔離劑或表面活性劑對填料進行預混合處理，由此也帶來了較長的工藝流程,投資大,原材料成本高,生產(chǎn)效率低,總體生產(chǎn)成本高,且生產(chǎn)環(huán)境粉塵大、污染高。 在介紹本發(fā)明的內(nèi)容之前，首先定義本文中使用的關(guān)鍵詞?！巴寥赖乃畡荨薄Ｍ寥浪畡?soil water potential)是在等溫可逆條件下,移動無限少量純水到土壤中某點，單位純水所做的功。土壤水勢一般表示為負的壓力。土壤中水飽和時,土壤水勢的絕對值小,土壤含水量低時,土壤水勢的絕對值大。因此土壤水勢絕對值的大小反映了土壤水分運動和植物吸水的難易。在任何情況下，水的運動趨勢都是從水勢高移向水勢低處。《中國農(nóng)業(yè)百科全書》土壤中的水分可以用兩種方式描述含水量和水勢。含水量是指單位體積土壤中水分的體積或單位重量土壤中水分的重量，含水量不能反映土壤水分對植物得有效性。譬如15%的含水量，在沙土中已經(jīng)相當濕潤，幾乎所有植物都可以生長。如果黏土含水15%，幾乎所有植物都無法生存。相反，如果用水勢作為測量單位，測量結(jié)果則與土壤性質(zhì)無關(guān)，不管土壤性質(zhì)，不管地理位置，-10巴的土壤都很干旱，-0. 5巴的土壤都很濕潤?？梢钥闯?，單憑含水量，你無法判斷土壤對于植物生長而言的干旱程度。某植物在土壤A中生長的最佳含水量為20%，換一種土壤B，情況就不見得如此。因此，當需要對植物和環(huán)境的關(guān)系進行研究時，都使用土壤水勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有毛細滲透功能的微灌材料及其制備方法，該材料中不含隔離劑和表面活性劑、填充的無機填料比例較高，克服了現(xiàn)有技術(shù)中材料的滲水效果較差、投資大、原材料成本高、工藝流程長、生產(chǎn)效率低、總體生產(chǎn)成本高的缺點，同時該材料具有在不親水的熱塑性塑料基體中，均勻分布著由親水的無機填料顆粒堆砌構(gòu)成的毛細滲水網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既保證了材料的加工及使用性能，又能根據(jù)與之接觸的土壤的水勢高低，水可以通過材料內(nèi)部的毛細網(wǎng)絡自動向外滲水或停止向外滲水。該材料還可具有抗菌、避鼠的功能，可廣泛應用于埋地微灌領域需求的各種滲灌管材、滲灌膜管、滲灌膜管(帶)、中空容器、薄膜等滲灌元件。本發(fā)明提供了一種毛細滲透微灌材料，包括以下組分組分A :熱塑性塑料，該熱塑性塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龍、聚碳酸酯或者以上述熱塑性塑料為主的共混/共聚改性物，其中所述熱塑性塑料的的熔體質(zhì)量流動速率彡4g/10min ；組分B :親水的無機填料，所述親水的無機填料包括金屬氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硅的氧化物、硅酸鹽的縮聚物、鋁硅酸鹽的縮聚物、輕質(zhì)或者重質(zhì)碳酸鈣、硅膠、 沸石、滑石、水合滑石、氯堿工業(yè)產(chǎn)生的鹽泥、鋁業(yè)產(chǎn)生的赤泥、鈦白粉、工業(yè)發(fā)電廠煙道氣脫硫石膏或鍋爐產(chǎn)生的粉煤灰，或者上述無機填料的兩種或多種的混合物，所述的親水的無機填料的粒徑為10 u m-1. 6 u m ；助劑組分C :復合抗氧劑，所述復合抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類熱氧穩(wěn)定劑以重量份數(shù)I:I復合而成；助劑組分D :熔體質(zhì)量流動速率> 30g/10min的高流動性聚乙烯或聚丙烯、或平均分子量大于3000的聚乙烯蠟或無規(guī)共聚聚丙烯；上述各組分的重量份數(shù)為A 100, B :45-300, C :0. 2-1. 0，D :1_5 ；將上述各個組分按照計量稱取在混煉機中混煉制得毛細滲透微灌材料。該材料具有在不親水的熱塑性塑料基體中，均勻分布的由親水的無機填料顆粒堆砌構(gòu)成的毛細滲水網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)與之接觸的土壤的水勢高低，水可以通過這種毛細滲水網(wǎng)絡向外滲水或停止向外滲水。2、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分A為熔體質(zhì)量流動速率(0. lg/10min的聚乙烯。3、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分A為熔體質(zhì)量流動速率(0. 4g/10min的聚丙烯。4、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B的粒徑范圍為6. 5 u m-1. 6 u m05、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B的粒徑范圍為2. 6 u m-1. 6 u m06、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B的重量份數(shù)為65-200。7、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B的重量份數(shù)為85-150。8、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B中，還可加入納米顆粒材料，其粒徑尺寸為60nm 150nm，加入重量份數(shù)為彡10。9、如權(quán)利要求8中所述的材料，其特征在于其納米顆粒材料為納米碳酸鈣。10、如權(quán)利要求8中所述的材料，其特征在于納米顆粒材料的粒徑尺寸為60nm IOOnm011、如權(quán)利要求8中所述的材料，其特征在于納米顆粒材料的粒徑尺寸為60nm 80nm。12、如權(quán)利要求8-11中任一權(quán)利要求所述的材料，其特征在于其納米顆粒材料的加入重量份數(shù)為<6。13、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其助劑組分C為四[￠-(3.5-二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯復合而成。14、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其助劑組分D為熔體質(zhì)量流動速率^ 70g/10min的高流動性聚乙烯或聚丙烯。15、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于該材料還含有助劑組分E :抗菌劑，所述抗菌劑為銀、銅、鋅等金屬離子及其化合物或混合物以及納米金屬銀，固定在以二氧化 鈦、硫酸鋇、沸石、硅酸鹽、硅膠、磷酸鹽、活性炭以及納米氧化鋅、納米氧化鈦、納米氧化硅為載體的復合物，其重量份數(shù)為0. 5-5。16、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于該材料還含有助劑組分F :避鼠劑，所述避鼠劑為環(huán)己酰亞胺、類萜化合物單體、硼系化合物、芳基磷酸酯的金屬鹽或辣椒素或者上述避鼠劑的兩種或多種的混合物，其重量份數(shù)為6_15。17、如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于，該材料還含有助劑組分G :炭黑或色粉，其重量份數(shù)為1_5。18、如權(quán)利要求1-17中所述一種毛細滲透微灌材料的制備方法，采用雙螺桿混煉造粒機或往復式單螺桿混煉造粒機，所用混煉造粒機的長徑比為>40 1，加料口處使用螺紋升角大于25度的長導程、螺桿外徑與螺桿內(nèi)徑比(Do/Di)為I. 6 I. 9的深螺槽的螺紋元件，在加料口下游設有排氣口，所述親水的無機填料采用三級或四級的多級喂料工藝，第一級所加入的填料量為親水的無機填料量的40% -60%，當含有納米顆粒材料時，第一級應先將所有納米級填料全部加入，然后按照40% 20^^30% 0%的比例將剩余的填料從第二級、第三級、第四級逐級加入，混煉造粒制得材料。19、如權(quán)利要求1-17中所述一種毛細滲透微灌材料的制備方法，采用雙螺桿混煉造粒機或往復式單螺桿混煉造粒機，所用混煉造粒機的長徑比為48 1，加料口處使用螺紋升角大于25度的長導程、螺桿外徑與螺桿內(nèi)徑比(Do/Di)為I. 6 I. 9的深螺槽的螺紋元件，在加料口下游設有排氣口，所述親水的無機填料采用四級喂料工藝，第一級所加入的填料量為親水的無機填料量的40-60%，當含有納米顆粒材料時，第一級應先將所有納米級填料全部加入，然后按照40% 20^^30% 0%的比例將剩余的填料從第二級、第三級、第四級逐級加入，混煉造粒制得材料。20、如權(quán)利要求1-17中所述一種毛細滲透微灌材料的制備方法，采用母料制備法，用雙螺桿混煉造粒機，所用混煉造粒機的長徑比為48 1，加料口處使用螺紋升角大于25度的長導程、螺桿外徑與螺桿內(nèi)徑比(Do/Di)為I. 6 I. 9的深螺槽的螺紋元件，在加料口下游設有排氣口，所述親水的無機填料采用四級喂料工藝，第一級所加入的親水的無機填料的量為親水的無機填料量的40% -60%，當含有納米顆粒材料時，第一級應先將所有納米級填料全部加入，第二級、第三級、第四級加料，按照40 % 20 %、30 % 0 %、20 % 0 %的比例將剩余的填料逐級加入，混煉造粒制得材料母料再將母料與剩余的熱塑性塑料加入到雙螺桿造粒機中，加工成材料。母料的加工工藝時，先將全部的填料和部分的樹脂塑料做成母料，然后將母料與剩余的塑料再次造粒制得。21、如權(quán)利要求1-17中所述一種毛細滲透微灌材料的制備方法，采用連續(xù)混煉造粒機，將所有的物料一次性加入，制得所需材料。母料法由于經(jīng)過兩次混煉過程，對于粒徑較小的填料體系，特別是含有納米粒子的體系，可得到更好的分散效果。本發(fā)明所述材料的制備方法也可采用連續(xù)混煉(FCM)造粒機工藝路線。連續(xù)混煉機的混煉腔體容積較雙螺桿混煉造粒機大，能一次性容納顆粒較細、堆密度較小、體積較大的填充體系，所以可將所有的物料一次性加入，制得所需材料。加工溫度一般在110-290°C之間，主要取決于所選的塑料種類及填充物的類型及比例，具體的溫度范圍將在實施例中給出。
本發(fā)明材料中添加的親水的無機填料表面具有眾多的親水的極性官能團，所以具有毛細滲透功能，但由于極性官能團的存在，使得其與不親水的熱塑性塑料的浸潤性、相容性均很差，很難被均勻添加進塑料中，所以在傳統(tǒng)的塑料加工領域往往需要加入表面改性劑對填料進行表面改性，使其改變或增加與塑料的浸潤性、相容性，以獲得足夠的力學性能來滿足材料的加工和使用性能。但是表面改性處理往往破壞了無機填料的親水性，犧牲了無機填料的毛細滲透性能。本發(fā)明為了保持無機填料的親水滲透性能，不對填料進行表面改性處理，針對不同的物料，通過分級加料等工藝，將填料填充到塑料中，以一種可以允許的團聚態(tài)均勻分布到塑料基體中，形成了一種由無數(shù)親水的無機填料顆粒堆砌成的團聚體均勻分布在由不親水的熱塑性塑料構(gòu)成的連續(xù)塑性網(wǎng)絡中的結(jié)構(gòu)。親水的無機填料粒子的堆砌體連接成一個連續(xù)三維立體毛細通道，提供了材料極好的滲水特性，不親水的熱塑性塑料形成的連續(xù)三維立體網(wǎng)絡，提供了材料的加工和機械物理性能。本發(fā)明所制備的材料可用于加工埋地微灌領域需求的各種毛細滲透微灌管材、膜管(帶)、中空容器、薄膜等滲灌元件。這里所述的毛細滲透功能與現(xiàn)有技術(shù)的“滴水”、“漏水”功能不同，是一種獨特的毛細滲水特性，這種滲水特性使?jié)B灌元件中的水能根據(jù)與之接觸的周圍的土壤的水勢高低，通過材料內(nèi)部的毛細網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)而自動地開始滲水或是停止?jié)B水，具有自我適應、自我調(diào)節(jié)特性。通過使用本發(fā)明所述的材料進行埋地灌溉，一方面能較好地完成灌溉任務，保證植物根系周圍土壤的水勢能滿足植物根系的吸收；另一方面又能取得最大程度的節(jié)水效果。本發(fā)明所述的材料主要具有以下優(yōu)勢I、縮短了工藝流程，降低了勞動強度，減少了污染，改善了勞動環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率現(xiàn)有技術(shù)使用了隔離劑或表面活性劑對填料進行預處理，所以必須先將填料和隔離劑或表面活性劑計量后加入混合機進行混合，使隔離劑或表面活性劑均勻的包裹在填料表面，這種操作是一種大量使用人力的間歇性操作，由于需要頻繁開啟混合機裝卸物料，所以勞動強度大，加上超細的粉體特別是納米尺寸的粉體，不可避免的使混合場所粉塵飛揚，工作環(huán)境粉塵污染嚴重，對人體的損害極大。本發(fā)明不需要使用對填料進行預處理，所以克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的所有缺點。特別是減少了污染，提高了生產(chǎn)效率。2、大大降低了成本，增加了利潤，提高了經(jīng)濟效益
由于現(xiàn)有技術(shù)比較落后，擔心使用的較多的填料會造成材料強度的降低，所以不但需要對填料進行表面改性，提高與塑料基質(zhì)結(jié)合的牢度，而且填料填充的比例較低。專利ZL 200710071720. 7填料與塑料基體的最高比例為30 100 (填料的填充百分比為23. 1%);專利申請200910071769. I填料與塑料基體的最高比例為60 100(填料的填充百分比為37.5%)。而本技術(shù)方案添加的填料與塑料的比例可高達300 100(填料的填充百分比為75% )，若目前市面通用聚乙烯樹脂、超細填料價格按12000元/噸、2000元/噸計，增加37. 5% 51. 9%的填料即可降低原材料成本3750元/噸 5190元/噸。即使不考慮由于不使用隔離劑或表面活性劑所帶來的原材料成本降低，不考慮由于不必增加加熱混合工序帶來的生產(chǎn)成本的降低，僅增加填料一項即可降低原材料成本達45. 5% 53.6*%。經(jīng)濟效益十分明顯。3、具有環(huán)保效益現(xiàn)代化工企業(yè)往往會產(chǎn)生一些工業(yè)廢料，常見的粉末狀工業(yè)副產(chǎn)主要有氯堿工業(yè)副產(chǎn)鹽泥、氧化鋁工業(yè)副產(chǎn)赤泥、電廠副產(chǎn)脫硫石膏以及粉煤灰、磷酸工業(yè)副產(chǎn)磷石膏 等。由于副產(chǎn)來源不同，得到副產(chǎn)的狀態(tài)有所不同，但這些廢料只要經(jīng)過一定的篩分即可得到滿足滲灌材料要求的填料。使用這些用工業(yè)廢料制備的填料不僅可進一步降低成本，而且具有明顯的環(huán)保效益。4、在保證材料的加工和機械物理性能的前提下，提高了滲水性能本發(fā)明提供了一種最新的具有毛細滲透功能的材料及其制備技術(shù)。一般認為無機填料量大，滲水性好，極端情況，100 %的無機材料，例如用可陶土、氧化硅等燒結(jié)成多孔材料制成滲灌制品，滲水性能是優(yōu)秀的，現(xiàn)有眾多專利是采用了這種思路制成用于滴灌系統(tǒng)的滴灌頭，據(jù)稱其滲水性能、抗堵塞性能比一般滴灌頭要優(yōu)秀的多。但它不是塑性材料，其加工及使用均不及塑性材料方便。本發(fā)明是用大量無機填料與塑料相結(jié)合，制備出既具有優(yōu)秀滲水和抗堵塞性能，又能夠像塑料一樣加工和使用的材料。這種材料具有一種由無數(shù)親水的無機填料顆粒堆砌成的團聚體均勻分布在由不親水的熱塑性塑料構(gòu)成的連續(xù)塑性網(wǎng)絡中的結(jié)構(gòu)。不親水的熱塑性塑料構(gòu)成一個連續(xù)三維立體網(wǎng)絡，提供了材料的加工和機械物理性能，親水的無機填料粒子的堆砌體連接成一個連續(xù)三維立體毛細通道，提供了材料極好的滲水特性。微量水形成的氫鍵加強了這種無機粒子間的結(jié)合，使之不會被水的滲出而流失。將具有這種結(jié)構(gòu)的材料加工成的滲水元件埋在地下，滲水器壁上豐富而又突出在外的填充無機顆粒與土壤顆粒相接觸混合在一起，構(gòu)成完整的毛細滲透體系。當滲灌元件內(nèi)裝有水時，元件內(nèi)的水會自動沿著這些毛細通道向器壁外滲出，其滲出的動力為毛細力及干燥土壤的吸力，而不是現(xiàn)有技術(shù)的外界壓力或水的自身重力。整個毛細滲透個灌溉過程可描述如下:若土壤的“水勢”低于元件內(nèi)灌溉水的“水勢”，則滲灌元件中的灌溉水在土壤毛細力作用下連續(xù)不斷地通過滲灌元件器壁上無數(shù)毛細通道向土壤滲出滲透，進入土壤，實現(xiàn)灌溉。隨著灌溉過程的進行，土壤的水含量不斷增加，直至滲灌元件內(nèi)部的“水勢”與土壤的“水勢”相同，灌溉結(jié)束。此時，滲灌元件中水、土壤水兩者處于平衡態(tài)，滲灌元件內(nèi)部水不再向外滲透。如果在這種平衡態(tài)中加入植物，植物的根系表皮由一種半透膜構(gòu)成，當植物生長的需求使得植物根系內(nèi)部的“水勢”小于土壤的“水勢”時，土壤水透過根系表面的半透膜向植物根系內(nèi)部滲透，進入植物體內(nèi)，使得植物體內(nèi)的“水勢”上升，直至滿足植物的需求，植物不再吸水，滲灌元件也不再向外供(滲)水。此時，滲灌元件中水、土壤水、植物三者間處于平衡態(tài)，當進入植物體內(nèi)的水分在植物根系的滲透壓、水分子之間的內(nèi)聚力以及植物毛細通道的作用下，水分很快沿植物軀干上升，同時在植物蒸騰拉力下，植物體內(nèi)水分到達所有需要水分生長的部位。隨著植物的生長，植物體內(nèi)水分的蒸騰，植物內(nèi)部的“水勢”下降，植物體內(nèi)、土壤毛細水、滲灌元件內(nèi)部水三者之間的“水勢”平衡被破壞，土壤中的水重新滲浸入植物體內(nèi)，滲灌元件中的水再次向土壤補充。如此，周而復始，連綿不斷。由于植物體內(nèi)水分、土壤毛細水、滲灌復合管內(nèi)部水三者之間總是處于一種動態(tài)平衡之中，構(gòu)成了一種真正最節(jié)水“無動力、自適應、持續(xù)、均衡滲透微灌體系”。5、提聞了抗堵塞能力現(xiàn)有技術(shù)均無抗菌防霉功能。本專利在無機粉體的選擇上添加了少量的具有抗菌防霉功能的金屬離子納米復合材料，在不需要其它復雜處理，沒有降低滲透性能的前提下，大大提高了滲灌元件的抗生物堵塞的能力。且不會像有機抗菌劑會隨灌溉水而流失失效。6、增加了抗鼠害能力
根據(jù)需要還可以通過添加避鼠劑，提高滲灌元件在原野中抵抗鼠類的嚙咬能力。


圖I是毛細滲透微灌材料的斷面及表面；圖2是毛細滲透微灌材料吹塑加工處理成薄膜的斷面及表面；圖3是測試毛細滲透微灌材料滲透性能的測試儀器。
具體實施例方式圖I中圓圈內(nèi)顯示出填料顆粒的堆砌及間隙?？梢娪帽緦＠夹g(shù)制備的材料，存在大量無機填料顆粒堆砌形成的三維網(wǎng)絡滲水通道，通道的大小與填料顆粒的大小、形狀有關(guān)。由2圖可見，加工處理后的斷面及表面存在的由熱塑性塑料構(gòu)成的三維網(wǎng)絡已經(jīng)內(nèi)外貫通，大量無機填料顆粒已堆砌其中，形成三維網(wǎng)絡滲水通道，且一些無機填料顆粒已經(jīng)突破塑料基體表層，暴露在外。實施例一將氯堿工業(yè)副產(chǎn)鹽泥(漿料)，用板框壓濾機除去多余水分干燥后，研磨篩分得10微米)鹽泥粉體填料，使用熔體流動速率(MFR)為4的線性低密度聚乙烯(LLDPE)樹脂為基料，填料與樹脂的質(zhì)量份數(shù)比為300 100;助劑為受阻酚抗氧劑為四[￠-(3.5-二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、添加量為0.3質(zhì)量份數(shù)，亞磷酸酯穩(wěn)定劑為亞磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)；平均分子量為4000的高流動聚乙烯(PE蠟)，添加量為I質(zhì)量份數(shù)；含炭黑40%炭黑母料35質(zhì)量份。將上述組份按計量分三級添加，第一級加入所有的樹脂、助劑及相應比例的填料，每級加入填料的比例按照填料總量的40%、40%、20%計，使用螺桿直徑為75075)、長徑比(L/D)為44 I的雙螺桿造粒機，在170-20(TC下擠出造粒，然后干燥、包裝。實施例二使用6. 5微米(ii m)的碳酸鈣為填料，熔體流動速率(MFR)為0. 3的低密度聚乙烯(LDPE)樹脂為基料，填料與樹脂的質(zhì)量份數(shù)比為200 100;助劑為受阻酚抗氧劑為四[￠-(3. 5- 二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)，亞磷酸酯穩(wěn)定劑為亞磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)；熔體流動速率(MFR)為30的高流動聚乙烯(PE)，添加量為I質(zhì)量份數(shù)。將上述組份按計量分三級分別加入雙螺桿造粒機中，第一級加入所有的樹脂、助劑及相應比例的填料，每級加入填料的比例按照填料總量的40%、40%、20%計，使用螺桿直徑為75075)、長徑比(L/D)為40 I的雙螺桿造粒機，在170-190°C下擠出造粒，然后干燥、包裝。實施例三使用I. 6微米(ii m)碳酸鈣為填料，熔體流動速率(MFR)為0. I的高密度聚乙烯(HDPE)樹脂為基料，填料與樹脂的質(zhì)量份數(shù)比為150 100 ;助劑為受阻酚抗氧劑為四[￠-(3. 5- 二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)，亞磷酸酯穩(wěn)定劑為亞磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)；熔體流動速率(MFR)為70的高流動聚乙烯(PE)，添加量為3質(zhì)量份數(shù)。將上述組份按計量分四級分別加入雙螺桿造粒機中，第一級加入所有的樹脂、助劑及相應比例的填料，每級加入填料的比例按照填料總量的30%、30%、30%、10%計，使用螺桿直徑為75(475)、長徑比(L/D)為48 I的 雙螺桿造粒機，在180-21 (TC下擠出造粒，然后干燥、包裝。實施例四使用2. 5微米(ii m)碳酸鈣為填料，熔體流動速率(MFR)為0. 4的PP樹脂為基料，填料與樹脂的質(zhì)量份數(shù)比為100 100;助劑為受阻酚抗氧劑為四[￠-(3.5-二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、添加量為0.3質(zhì)量份數(shù)，亞磷酸酯穩(wěn)定劑為亞磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)；熔體流動速率(MFR)為100的高流動聚丙烯(PP)，添加量為2質(zhì)量份數(shù)。將上述組份按計量分三級分別加入雙螺桿造粒機中，第一級加入所有的樹脂、助劑及相應比例的填料，每級加入填料的比例按照填料總量的40%、40%、20%計，使用螺桿直徑為75(075)、長徑比(L/D)為44 I的雙螺桿造粒機，在180-210°C下擠出造粒，然后干燥、包裝。實施例五使用60 80納米等級的納米I丐10質(zhì)量份數(shù)、I. 6微米Om)的碳酸I丐35質(zhì)量份數(shù)與熔體流動速率(MFR)為 0. I的高密度聚乙烯(HDPE)樹脂100質(zhì)量份數(shù)；助劑為受阻酚抗氧劑為四[￠-(3. 5-二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、添加量為0.3質(zhì)量份數(shù)，亞磷酸酯穩(wěn)定劑為亞磷酸三(2. 4-二叔丁基苯基)酯、添加量為0.3質(zhì)量份數(shù)；熔體流動速率(MFR)為70的高流動聚乙烯，添加量為5質(zhì)量份數(shù)。將上述組份按計量分四級分別加入雙螺桿造粒機中，第一級加入所有的樹脂、助劑及相應的填料，每級加入填料的比例按照填料總量的40 %、30 %、20 %、10 %計，使用螺桿直徑為75 (￠75),長徑比(L/D)為48 I的雙螺桿造粒機，在170-190°C下擠出造粒，然后干燥、包裝。實施例六使用60 100納米鈣15質(zhì)量份數(shù)、I. 6微米(ii m)的碳酸鈣50質(zhì)量份數(shù)與熔體流動速率(MFR)為 4的聚丙烯(PP)樹脂100質(zhì)量份數(shù)；助劑為受阻酚抗氧劑為四[￠-(3. 5-二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、添加量為0.3質(zhì)量份數(shù)，亞磷酸酯穩(wěn)定劑為亞磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)；熔體流動速率(MFR)為100的高流動聚丙烯(PP)、添加量為3質(zhì)量份數(shù)。將上述組份按計量分四級分別加入雙螺桿造粒機中，第一級加入所有的樹脂、助劑及相應的填料，每級加入填料的比例按照填料總量的40%、30%、20%、10%計，使用螺桿直徑為75(475)、長徑比(L/D)為48 I的雙螺桿造粒機，在180-210°C下擠出造粒，然后干燥、包裝。實施例七使用60 150納米等級的納米|丐30質(zhì)量份數(shù)、I. 6微米Om)碳酸|丐420質(zhì)量份數(shù)與熔體流動速率(MFR)為 4的聚乙烯(LDPE)樹脂100質(zhì)量份數(shù)；助劑為受阻酚抗氧劑為四[￠-(3. 5-二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、添加量為0.3質(zhì)量份數(shù)，亞磷酸酯穩(wěn)定劑為亞磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)；平均分子量為4000的聚乙烯蠟、添加量為2質(zhì)量份數(shù)。將上述組份按計量分四級分別加入雙螺桿造粒機中，第一級加入所有的樹脂、助劑及相應的填料，每級加入填料的比例按照填料總量的30 %、30 %、20 %、20 %計，使用螺桿直徑為75(0 75)、長徑比(L/D)為48 : I的雙螺桿造粒機，在170-190°C下擠出造粒，制成母料。再按550質(zhì)量份的母料和200質(zhì)量份的熔體流動速率(MFR)為 0. I的高密度聚乙烯(HDPE)分別計量加入螺桿直徑為75 ((^ 75)、長徑比(L/D)為36 I的雙螺桿造粒機中，在180-210°C下擠出造粒得到材料，然后干燥、包裝。 實施例八將60 150納米等級的納米I丐10質(zhì)量份數(shù)、I. 6微米(ii m)碳酸I丐140質(zhì)量份數(shù)與熔體流動速率(MFR)為 0. 4的高密度聚乙烯(HDPE)樹脂100質(zhì)量份數(shù)；助劑為受阻酚抗氧劑為四[￠-(3. 5-二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、添加量為0.3質(zhì)量份數(shù)，亞磷酸酯穩(wěn)定劑為亞磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、添加量為0. 3質(zhì)量份數(shù)；熔體流動速率(MFR)為70的高流動聚乙烯、添加量為2質(zhì)量份數(shù)。將上述組份按計量分別加入FCM造粒機中，使用雙轉(zhuǎn)子直徑為100(0 100)在180-210°C下擠出，擠出的料塊落入螺桿直徑為150 ( ￠150)，長徑比(L/D)為7 : I的單螺桿擠出機中，在180-220°C擠出造粒得到材料，然后干燥、包裝。實施例九按照實施例三，再加入3份含有銀離子的納米二氧化鈦得到抗堵塞滲灌材料。實施例十按照實施例九，再加入15份含有環(huán)己酰亞胺的微膠囊添加劑得到抗堵塞避鼠害滲灌材料。將上述實施例3中材料經(jīng)吹膜得到滲透膜，測試其力學性能及滲水速率，所得結(jié)果見表I。采用GB/T1040. 3-2006測定的拉伸強度，表中性能數(shù)據(jù)與材料的配方和制備工藝有關(guān)，并不代表本專利只能得到這些性能。表I、材料的薄膜樣品性能表
權(quán)利要求
1.一種毛細滲透微灌材料，包括以下組分 組分A:熱塑性塑料，該熱塑性塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龍、聚碳酸酯或者以上述熱塑性塑料為主的共混/共聚改性物， 其中所述熱塑性塑料的熔體質(zhì)量流動速率< 4g/10min ； 組分B :親水的無機填料，所述親水的無機填料包括金屬氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硅的氧化物、硅酸鹽的縮聚物、鋁硅酸鹽的縮聚物、輕質(zhì)或者重質(zhì)碳酸鈣、硅膠、沸石、滑石、水合滑石、氯堿工業(yè)產(chǎn)生的鹽泥、鋁業(yè)產(chǎn)生的赤泥、鈦白粉、工業(yè)發(fā)電廠煙道氣脫硫石膏或鍋爐產(chǎn)生的粉煤灰，或者上述無機填料的兩種或多種的混合物，所述的親水的無機填料的粒徑為10iim-l. 6iim ; 助劑組分C :復合抗氧劑，所述復合抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類熱氧穩(wěn)定劑以重量份數(shù)I:I復合而成； 助劑組分D :熔體質(zhì)量流動速率> 30g/10min的高流動性聚乙烯或聚丙烯、或平均分子量大于3000的聚乙烯蠟或無規(guī)共聚聚丙烯； 上述各組分的重量份數(shù)為 A 100, B :45-300, C :0. 2-1. 0，D :1_5 ； 將上述各個組分按照計量稱取在混煉機中混煉制得毛細滲透微灌材料。該材料具有在不親水的熱塑性塑料基體中，均勻分布的由親水的無機填料顆粒堆砌構(gòu)成的毛細滲水網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)與之接觸的土壤的水勢高低，水可以通過這種毛細滲水網(wǎng)絡向外滲水或停止向外滲水。
2.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分A為熔體質(zhì)量流動速率(0. lg/10min的聚乙烯。
3.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分A為熔體質(zhì)量流動速率(0. 4g/10min的聚丙烯。
4.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B的粒徑范圍為6.5 ii m-1. 6
5.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B的粒徑范圍為2.6 ii m-1. 6
6.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B的重量份數(shù)為65-200。
7.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B的重量份數(shù)為85-150。
8.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其組分B中，還可加入納米顆粒材料，其粒徑尺寸為60nm 150nm,加入重量份數(shù)為彡10。
9.如權(quán)利要求8中所述的材料，其特征在于其納米顆粒材料為納米碳酸鈣。
10.如權(quán)利要求8中所述的材料,其特征在于納米顆粒材料的粒徑尺寸為60nm IOOnm0
11.如權(quán)利要求8中所述的材料，其特征在于納米顆粒材料的粒徑尺寸為60nm 80nm。
12.如權(quán)利要求8-11中任一權(quán)利要求所述的材料，其特征在于其納米顆粒材料的加入重量份數(shù)為< 6。
13.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其助劑組分C為四[P- (3. 5- 二叔丁基，4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯復合而成。
14.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于其助劑組分D為熔體質(zhì)量流動速率^ 70g/10min的高流動性聚乙烯或聚丙烯。
15.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于該材料還含有助劑組分E:抗菌劑，所述抗菌劑為銀、銅、鋅等金屬離子及其化合物或混合物以及納米金屬銀，固定在以二氧化鈦、硫酸鋇、沸石、硅酸鹽、硅膠、磷酸鹽、活性炭以及納米氧化鋅、納米氧化鈦、納米氧化硅為載體的復合物，其重量份數(shù)為0. 5-5。
16.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于該材料還含有助劑組分F:避鼠劑，所述避鼠劑為環(huán)己酰亞胺、類萜化合物單體、硼系化合物、芳基磷酸酯的金屬鹽或辣椒素或者上述避鼠劑的兩種或多種的混合物，其重量份數(shù)為6_15。
17.如權(quán)利要求I中所述的材料，其特征在于，該材料還含有助劑組分G:炭黑或色粉，其重量份數(shù)為1-5。
18.如權(quán)利要求1-17中所述一種毛細滲透微灌材料的制備方法，采用雙螺桿混煉造粒 機或往復式單螺桿混煉造粒機，所用混煉造粒機的長徑比為>40 1，加料口處使用螺紋升角大于25度的長導程、螺桿外徑與螺桿內(nèi)徑比為I. 6 I. 9的深螺槽的螺紋元件，在加料口下游設有排氣口，所述親水的無機填料采用三級或四級的多級喂料工藝，第一級所加入的填料量為親水的無機填料量的40% -60%，當含有納米顆粒材料時，第一級應先將所有納米顆粒材料全部加入，然后按照40% 20%、30% 0%、20% 0%的比例將剩余的填料從第二級、第三級、第四級逐級加入，混煉造粒制得材料。
19.如權(quán)利要求1-17中所述一種毛細滲透微灌材料的制備方法，采用雙螺桿混煉造粒機或往復式單螺桿混煉造粒機，所用混煉造粒機的長徑比為48 1，加料口處使用螺紋升角大于25度的長導程、螺桿外徑與螺桿內(nèi)徑比為I. 6 I. 9的深螺槽的螺紋元件，在加料口下游設有排氣口，所述親水的無機填料采用四級喂料工藝，第一級所加入的填料量為親水的無機填料量的40-60%，當含有納米顆粒材料時，第一級應先將所有納米顆粒材料全部加入，然后按照40 % 20 %、30 % 0 %、20 % 0 %的比例將剩余的填料從第二級、第三級、第四級逐級加入，混煉造粒制得材料。
20.如權(quán)利要求1-17中所述一種毛細滲透微灌材料的制備方法，采用母料制備法，用雙螺桿混煉造粒機，所用混煉造粒機的長徑比為48 1，加料口處使用螺紋升角大于25度的長導程、螺桿外徑與螺桿內(nèi)徑比為I. 6 I. 9的深螺槽的螺紋元件，在加料口下游設有排氣口，所述親水的無機填料采用四級喂料工藝，第一級所加入的親水的無機填料的量為親水的無機填料量的40% -60%，當含有納米顆粒材料時，第一級應先將所有納米顆粒材料全部加入，第二級、第三級、第四級加料，按照40 % 20 %、30 % 0 %、20 % 0 %的比例將剩余的填料逐級加入，混煉造粒制得材料母料；再將母料與剩余的熱塑性塑料加入到雙螺桿造粒機中，加工成材料。
21.如權(quán)利要求1-17中所述一種毛細滲透微灌材料的制備方法，采用連續(xù)混煉造粒機，將所有的物料一次性加入，制得所需材料。
全文摘要
一種毛細滲透微灌材料，包括以下組分組分A熱塑性塑料，組分B親水的無機填料，助劑組分C復合抗氧劑，助劑組分D熔體質(zhì)量流動速率≥30g/10min的高流動性聚乙烯或聚丙烯、或平均分子量大于3000的聚乙烯蠟或無規(guī)共聚聚丙烯，該材料具有在不親水的熱塑性塑料基體中，均勻分布的由親水的無機填料顆粒堆砌構(gòu)成的毛細滲水網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)與之接觸的土壤的水勢高低，水可以通過這種毛細滲水網(wǎng)絡向外滲水或停止向外滲水。
文檔編號C08L23/20GK102746547SQ20121011851
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者史貞, 王建民 申請人:史貞, 深圳市鑫康沃科技開發(fā)有限公司, 王建民