一种渗透微灌系统的制作方法

专利名称：一种渗透微灌系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种节水微灌系统，尤其涉及一种具有渗透功能的埋地微灌系统。
背景技术：
我国水资源仅占世界总量的6%，是比耕地资源(占世界总量的9%)更紧缺的资源，水资源不足已成为严重制约我国国民经济可持续发展的瓶颈。农业是我国用水最多的产业，占总用水量的70%以上,其中农田灌溉用水量占农业用水量的90% 95%。然而,我国水资源短缺与水资源浪费并存的现象十分严重。因灌溉技术落后，造成水资源浪费严重、利用效率低下，加剧了水资源短缺的现状。缓解水资源供需矛盾的重要途径之一是发展节水灌溉。节水灌溉是比传统的灌溉明显节约用水和高效用水的灌水技术的总称。目前，在 节水灌溉面积中，采用现代先进节水灌溉技术的微乎其微，绝大部分只是按低标准初步进行了节水改造。因此，我国的节水灌溉面积尤其是高效节水灌溉面积都存在着巨大的发展空间和潜力。缓解水资源供需矛盾的重要途径之一是发展节水灌溉。目前节水灌溉技术主要有以下几种(I)喷灌技术、(2)滴灌技术、(3)渗灌技术。渗灌是继喷灌、滴灌之后，一种新型的有效地下微灌技术，是目前公认的最节水的灌溉方式，是农业灌溉技术上的一次革命，是使农业灌溉由粗放走向科学节水化的又一途径。渗灌，顾名思义，即灌溉水穿过器壁慢慢向外呈发汗状渗出，并随即通过器壁外部土壤的毛细吸附作用，向土体扩散，给作物供给水分或液体肥料的一种连续灌溉的方式。但目前国内把所有灌溉元件埋在地下的灌溉方式，包括“地下滴灌”等均视为“渗灌”“渗灌技术存在问题与建议《灌溉排水》97. 16(2)4。按照这种划分，主要有以下几种类型①埋地滴灌体系、②发泡体系、③胶粉填充体系、④植物纤维填充体系。上述技术均存在防堵效果差、加工成型工艺复杂、成孔效率低、本质上并不属于渗透灌溉的缺点。农用高保水性树脂(WaterRetaining Polymers agent)或称保水剂(WaterRetaining Agent)它是一类具有高吸水特性的功能性高分子材料的统称。高吸水性树脂首先由美国农研所开发研制成功，之后在日本、法国、英国和德国等也开始进行开发研究。其农业方面的应用研究，开始于20世纪70年代，1990年以后获得了惊人的效果。其中日本在沙滩的20cm深处撒上一层含肥料的高吸水性树脂，其用量与沙的重量比为2 100，播种菠菜，其单位面积产量为大地菠菜的2倍以上。俄国使用聚丙烯酰胺高吸水性树脂，在伏尔加格勒进行了大面积试验，每公顷地使用100kg，可节水50%并且使农作物增产20% — 70%张科等高吸水性树脂在农业应用中的研究，辽宁化工，第36卷I第12期，2007年12月。国内也广泛展开了应用研究。经多年实践，也形成了一些行之有效的使用方法，主要有①种子包衣(涂膜、涂层)技术、②蘸根技术、③拌土技术等。唐广等在研究了使用高吸水保水剂的土壤水分分布后发现，高吸水保水剂和与之相拌的土壤一起构成吸水网络，对水分进行吸收和保持。唐广、李慧，“农作物节水抗旱对比试验研究” [J].北京农业科学，2000，18(4) :25-29。上述资料表明，高保水树脂在根际处形成一个“微型水库”，对保持土壤的水分起到了明显的作用。现有技术一在节水灌溉领域，最早采用的是喷灌。喷灌系统是以输配水管网为主体，利用安装在水源处的建筑物内的水泵和动力机把水源的水经埋在地下的干管和支管压送到喷头，在支管上每隔一定间距立一竖管，每一竖管上安装一个喷头。经喷头喷洒到地面，象降雨一样对作物进行灌溉。现有技术一的缺点喷灌虽然比传统的漫灌节水，但不可避免要受到风的影响，大风可将灌溉水吹离灌溉区域或吹到空气中造成水的浪费，同时由于是地上作业，也会因蒸发造成水的浪费。还会造成地面土壤的板结，影响土壤的透气性能，进而影响产量。由于喷灌需人工决定灌溉时间，所以如控制不当，还会因深层渗漏造成灌溉水的浪费。同时可以看出，没有水泵及动力机形成的较高压力，水是不可能喷洒到远处，所以喷灌要消耗大量能源及人工管理费用。
现有技术二 滴灌是通过安装在毛管上的滴头将水一滴一滴地、均匀缓慢地滴入作物根区附近土壤的灌水形式。滴入土壤的水滴一方面横向运动，一方面向下入渗形成湿润体。湿润体的形状一般随滴水总量的增加先由扁圆球体变成圆球体，最后成为柱状体。在滴灌条件下，由于滴水流量小，水滴缓慢入土，因而除滴头附近的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态，水分在土壤中主要借助土壤的毛细作用入渗和扩散。为了解决地面滴灌存在的地表蒸发带来的灌溉水损耗，用塑料薄膜将整个灌溉区域覆盖，使得灌溉产生的地表水不能蒸发。现有技术二的缺点滴灌虽然比喷灌更节水，但是仍然属地上作业，所以地面水汽蒸发仍然会造成灌溉水浪费。滴灌是一种“点式”灌溉，由于“点式”灌溉特征，实际上在灌溉区域形成了饱和区和不饱和区，这种不均匀性使得饱和区的水由于重力作用，持续向土壤深层渗漏造成灌溉水浪费。其次，采用这种“点式”灌溉，只有毛管中安装滴灌头密集度达到一定程度，土壤才能形成连续的湿润体，所以需要大量的毛管和滴灌头，带来投资巨大。滴灌的设备投资较喷灌还要高，这是现阶段推广应用中的实际困难。第三，毛管和滴灌头均为塑料制品，长期暴露在太阳光下，若不采取防老化措施，极易造成因毛管和滴灌头老化而使整个灌溉系统失效。第四，若灌溉水处理不当，灌溉水携带的杂质会从管内将滴孔堵塞。除物理堵塞外，在滴灌头部位如不进行特殊处理，在阳光的作用下，也极易形成生物化学堵塞。第五，采用动力滴灌据说可以抗堵塞，但即使如此，必须消耗动力。滴灌可以采用重力滴灌，这虽然也是无动力灌溉，但如无人为控制，不管植物需求多少，它会一直滴到水箱无水为止，因而造成灌溉水浪费。膜下滴灌仅仅解决了灌溉水的地表蒸发，不但其他问题仍然存在，还因覆膜造成费用再次增加。现有技术三为避免地面水蒸发造成灌溉水浪费或者节省覆膜费用，作为地面微灌系统的变种，在实际操作中，保持整个灌溉系统构造不变，将整个毛管或者将毛管上安装的滴灌头的毛管埋入土壤中适当的深度，用覆盖在滴灌管上层的土壤阻止灌溉水的蒸发，构成地下滴灌系统，也有人称此为渗灌系统。为了防止出水孔堵塞，专利ZL200820077586. I构思了一种将用土陶烧结成含有诸多毛细孔的渗水件安装在供水管体的出水孔上。专利ZL98233435. 4构思了一种将用化学纤维集束注塑成渗灌嘴，用普通螺纹管帽连接在管道体系中，形成安装在供水管体的出水孔上含有诸多毛细孔的渗水件的渗灌系统。现有技术三的缺点堵塞是制约地下滴灌技术发展的主要因素。堵塞分为两大类一类为由于灌溉水处理不当而造成从管道内部形成堵塞。这种堵塞必须从处理灌溉水入手。相对于内部堵塞的另一类堵塞可称作外部堵塞。外部堵塞主要可分为四大类一类为微生物堵塞。微生物堵塞在地面滴灌时也会产生，但埋地后微生物堵塞变得更为严重；一类为化学堵塞。化学堵塞主要是由于滴灌这种间歇式操作使得灌溉水中的溶解物结晶析出而造成堵塞；一类为由于直接与土壤紧密接触而造成的外部物理堵塞。滴灌的滴水孔附近土壤中水处于饱和状态，大量的重力水使得滴水孔附近的泥土的团粒结构被破坏，形成泥浆，加上滴灌属于重力灌溉，重力和压力灌溉不可避免会产生内部水压的波动，这种波动会在滴水孔局部区域形成水的不断“流进与流出”，产生的类似的“呼吸效应 ”将外部的泥浆吸入管内，造成滴水口物理堵塞；一类为植物根系的趋水本性造成毛细根须向滴水孔生长，形成植物根系将滴孔堵塞。现有技术对这些外部堵塞尚无有效手段解决。上述专利技术试图用毛细孔来防堵塞，虽有一定效果，但仍然属有限的毛细孔，其防堵寿命较差。现有技术四采用物理方法成孔，成孔数量有限，数量较少的孔总是比数量较多的孔更容易堵塞。采用物理化学方法成孔，由于自然生成的孔数量巨大，防止堵塞效果显然比滴灌较好。专利申请200810010002. 3提出用“塑料微孔发泡成孔技术”制成一种渗灌管；专利ZL97105647. I、专利申请200710012873. 4和专利ZL03257250. 6提出用塑料或橡塑共混料加发泡剂挤出制备一种渗灌管；专利ZL98125656. 2、ZL200610152776. O采用粉碎回收胶粉填充成孔技术；专利申请99111277. 6采用塑料与植物纤维共混制备渗灌管。现有技术四的缺点上述技术在如何控制成孔率、孔径大小、孔径均匀等都是个技术难题。专利申请200710012873. 4承认发泡管“管壁含有大量微孔，并有少量是透水孔”。显然该技术通过发泡生成透水孔的效率(开孔率)极低。透水孔太少，对灌溉来说并不有利。粉碎生产粒径在10微米以下的回收橡胶细粉电耗巨大带来成本增加。专利ZL99111277. 6工艺步骤多，比较复杂。特别是试图用高压直流电电解氯化钠，释放出的氯气是有毒有害气体、生成的氢氧化钠是一种强碱，工艺复杂危险，环保处理造成费用剧增。现有技术五专利ZL201020555061. I所述复合管其内层是管壁设有小孔的塑料管道，外层是一种具有蜂窝状结构的类棉花质。专利ZL201020572907. 2将编织丝织物包裹在微孔管外。专利ZL200610048383. 5构思的是在开口率为50 70%的滴灌管上套上一个由无纺布构成的渗灌管，为降低内层管内连续管涌的水流方式，中间又构造了一种“里层输水量大，外层输水量小的无序网状外构架”。专利ZL01139268. I用化纤长丝或纱线通过针织机编织成针织管坯，然后将水溶性无机粉末与塑料混合加工成涂覆料涂覆在管坯内外表面，在将此复合管浸入水中反复牵引挤压20次，将水溶性盐溶出形成透水孔构成地埋防堵塞渗灌复合管。现有技术五的缺点现有技术设计的内层均为微孔管，外层或是具有“蜂窝状结构”的类棉花质的管状塑胶层、或是编织丝织物、或是构筑中间层为“无序网状外构架”以及采用编织、涂布、浸溃制备渗透管均为复杂的工艺方案，生产效率低、成本高。现有技术六专利ZL201120075166. I和专利申请98124543. 9，将一缕具有毛细渗水功能的纤维线从输水管的一个孔中插入，另一个孔中插出，纤维线的中部留在供水管内，将管道埋在土壤中构成渗灌体系。专利申请200380100379. 3,00109474. 2,03178330. 9、200410040811. O、专利ZL00129772. 4等的技术方案是将各种纤维集束包裹在塑料或橡胶外套中，毛细纤维集束管一头开口插于供水管道中，另一头将集束的纤维暴露在塑料或橡胶外套之外，埋在土壤中，构成渗灌体系。专利ZL200410055570. 7构思了一种渗灌管，在输水管外边沿圆周方向连接有一系列轴向排列的包有“很多很细的丝状物构成的类似灯芯状的细长线”，这种“细长线”在输水管内外壁连有“一定数量”的“进水通孔”和“出水通孔”。现有技术六的缺点本质上现有技术是一种有限供水点的灌溉技术，将纤维束穿入穿出输水管的工艺是比较复杂的。现有技术七专利ZL200710071720. 7及专利ZL200720115485. 4介绍了构成渗水管道的组合物是由包括“粉状的膨润土、白炭黑、活性炭、碳酸钙、或者淀粉”构成的“惰性填料”、由塑料构成的“塑化成型材料基质”和由“液体石蜡、硅油或者润滑油”构成的“隔离剂”。将此组合物加工成灌溉器件的方法是先将惰性填料与隔离剂按所需比例加入搅拌机中混合均匀，然后再将塑料投入搅拌机搅拌均匀并用造粒机挤出造粒。再将此颗粒投入加工设备制备成管 材、薄膜或容器。专利申请200910071769. I则介绍了一种具有纳米尺寸孔径的薄膜及其制造方法。使用了纳米尺寸的惰性材料以及用“表面活性剂”对填料进行预混合处理。现有技术七的缺点专利ZL200710071720. 7及专利ZL200720115485. 4采用的“隔离剂”，实际是塑料填充改性领域常用的浸润剂、分散剂或者表面改性剂。在权利要求书中对“隔离剂”作了如下说明“所述隔离剂是指与基质有一定相容性并能在上述惰性材料表面形成一层液膜的材料，这种隔离剂在其后的加工过程中存在于惰性材料相和塑料这两相的中间，以隔离两相，防止惰性材料颗粒直接与塑料材料接触”，在解释使用隔离剂获得的有益效果时说“基质相与填料相之间有一层隔离剂层，制品加工完后，隔离剂逐渐迁移至基质例如塑料相中。从而在塑料相与填料相间留下细小的空隙”形成了渗水通道。按照常识，即使存在该专利所述的迁移过程，这种迁移在填料与高分子基体之间留下的空隙是相当细微的，这种只能在填料与基体之间形成的通道是相当有限的，填料间大量间隙被隔离剂隔离阻断，不会形成贯穿的渗水通道，即便间隙没被隔离剂阻断，也会因隔离剂的亲油疏水性而造成水渗透困难。从以上分析可以看出，该专利的这种处理并不能提高渗透材料的空隙率，也不能在同样空隙状态下提高水的透过性。专利申请200910071769. I使用了一类“表面活性剂”，并且认为，将此改性料吹膜后，可用水将部分表面活性剂抽提出，“该部分表面活性剂原先在膜体内占据的空间成为贯通通道的成孔，孔径大小在纳米尺度范围”。我们认为上述专利试图把已经与填料结合的表面活性剂用水抽提出，不符合符合科学常识，他所希望获得的半透膜渗透效果也不可能借此实现。由科学常识可知，表面活性剂的典型结构模型是一种一端为亲油基团另一端是亲水基团组成的物质。在用其处理亲水的无机填料时，亲水的一端向内与填料产生化学反应而结合，亲油的另一端向外，改原有的亲水表面为亲油表面，使之与高分子基体的相容性大大提高，使填料与高分子基体的两相界面的结合更为牢固。在塑料加工改性领域广泛采用这种处理方法，以提高材料的整体强度。但在希望出现微孔渗透的领域，这种牢固的结合是不被希望的，所希望的是分散的填料颗粒分散在高分子基体中两相界面相容性很差，没有任何结合，两相界面及颗粒之间存在大量间隙，所以使用表面活性剂对生成微孔是不利的。换言之，使用表面活性剂反倒使成孔效率降低。
另外，上述技术制备渗透料的工艺是落后的，使用隔离剂或表面活性剂对填料进行预处理，必须先将填料和隔离剂或表面活性剂计量后加入混合机进行混合，使隔离剂或表面活性剂均匀的包裹在填料表面，这种操作是一种大量使用人力的间歇性操作，由于需要频繁开启混合机装卸物料，所以劳动强度大，加上超细的粉体特别是纳米尺寸的粉体，不可避免的使混合场所粉尘飞扬，工作环境粉尘污染严重，对人体的损害极大。使用隔离剂、表面活性剂均增加了原材料成本，并由此带来更长的工艺流程，增加了工序，增加了投资，提高了生产成本，降低了生产效率。另外，现有技术的填充比例较低。专利ZL200710071720. 7填料与塑料基体的比例为5 30 : 100 ;专利申请200910071769. I填料与塑料基体的比例为5 60 100。专利申请200910071473. X 及 200910072606. 5、专利 ZL200920100470. X 构思了双
层结构的“水缆”，其内层为“一组半透膜管壁的、既输送水分，又通过管壁渗透向土壤释放水分的芯管”，外壁则是采用“化学纤维、玻璃纤维、岩棉纤维或不锈钢丝、无纺布、化学纤维布、麻布采用熟合或缝制方法制成的加固层护套”。该技术的半透膜必须直接与土壤接触才可能形成半透膜效果。其“加固层护套”可能会削弱半透膜与土壤的接触，破坏了专利申请 200910071473. X所述的“水缆-土壤-植物形成了一个水分迁移的动态系统”，使其渗水性能变差。上述专利均无提及抗菌防霉功能。本案在无机粉体的选择上添加了少量的具有抗菌防霉功能的无机或金属离子助剂，在没有降低渗透性能的前提下，大大提高了渗灌元件的抗生物堵塞的能力。现有技术八为提高灌溉水的利用效率，专利CN201020225777. 5构筑了一个由中央监控电脑、灌溉监测控制器、集线器、数个土壤水分传感器和数个阀门控制器、电磁阀组成的通过无线通讯模块与所述灌溉监测控制器无线连接的完全自动化的灌溉系统。利用在线的土壤水分测定仪的实测数据，实现了土壤含水率的在线自动监测与控制，改善了农业季节性干旱缺水状况，保证了灌水均匀度，使得农作物供水转变为按需精准供水，确保农业生产稳产。对人烟稀少的荒漠地区植物灌溉有现实意义。现有技术八的缺点显然，使用此现有技术可以实现灌溉自动化，但项目体系复杂、投资巨大。现有技术九专利ZL200710072157. 5“长水器、长水器灌溉系统及其在盐碱地改造中的应用”使用一种具有所谓“半透膜”功能的密封的水容器。这种容器或者是用片状或管状物热合或者使用机械密封的方法制备的容器，或是采用塑料吹塑方法制备的中空容器。容器的两端开口，一端是入水口，一端是排水口。排水口的作用是在盐碱地中使用时，盐碱“可以穿过膜向管内渗透”，直至容器内水溶液浓度与外界盐碱浓度相等时，通过排水口将盐碱水排入田间排水系统。该专利使用“半透膜”概念来解释他所期待的功能，但既然是半透膜，或许作为一个简单具有渗透功能的灌溉容器具有一定的使用价值，但要作为一个改造盐碱地的手段，没有科学依据。他所描述的当长水器埋在盐碱地中时，“水分可以向土壤一侧渗透”同时“溶质离子(又)可以穿过膜向管内渗透”。既然使用“半透膜”概念，就应该是水可以穿过膜向管外土壤渗透，但盐离子绝不可能再“穿过膜向管内渗透”，否则就不是半透膜了。即使按照该技术方案所述，当水分穿过半透膜向外部土壤一侧渗透，同时“溶质离子(又)可以穿过膜向管内渗透”时，在膜内部水与溶质又混合了，所以难以实现他的改造盐碱地的作用，该技术对盐碱地的改造效果较差。综上所述，现有技术中无采用具有三维网络结构的毛细渗透微灌材料制备渗水微灌元件的技术，也没有采用高保水性树脂制得的凝胶渗透层作为外部渗水层的技术，所得微灌系统输水量及输水时间的控制是靠外部机械或人工，不是自动适应植物的需求，不能持续、均衡地渗水，无抗菌、防鼠能力，抗阻塞性差、灌溉水受液位影响随时间减少，不能反复使用、不环保、工艺复杂、能耗大、生广效率低，成本闻等缺点。

发明内容
(I):一种具有毛细渗透功能的微灌材料及其制备方法一种具有毛细渗透功能的微灌材料及其制备方法，该材料中不含隔离剂和表面活性剂、填充的无机填料比例较高，克服了现有技术中材料的渗水效果较差、投资大、原材料成本高、工艺流程长、生产效率低、总体生产成本高的缺点，同时该材料具有在不亲水的热 塑性塑料基体中，均匀分布着由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络的结构，这种结构既保证了材料的加工及使用性能，又能根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过材料内部的毛细网络自动向外渗水或停止向外渗水。该材料还可具有抗菌、避鼠的功能，可广泛应用于埋地微灌领域需求的各种渗灌管材、渗灌膜管、渗灌膜管(带)、中空容器、薄膜等渗灌元件。本发明提供了一种毛细渗透微灌材料，包括以下组分组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龙、聚碳酸酯或者以上述热塑性塑料为主的共混/共聚改性物，其中所述热塑性塑料的的熔体质量流动速率彡4g/10min ；组分B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料包括金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅的氧化物、硅酸盐的缩聚物、铝硅酸盐的缩聚物、轻质或者重质碳酸钙、硅胶、沸石、滑石、水合滑石、氯碱工业产生的盐泥、铝业产生的赤泥、钛白粉、工业发电厂烟道气脱硫石膏或锅炉产生的粉煤灰，或者上述无机填料的两种或多种的混合物，所述的亲水的无机填料的粒径为10 μ m-1. 6 μ m ；助剂组份C 复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类热氧稳定剂以重量份数I:I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚乙烯或聚丙烯、或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A100,B :45-300,C0. 2-1. 0，D :1-5 ;将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得毛细渗透微灌材料。该材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过这种毛细渗水网络向外渗水或停止向外渗水。其组分A为熔体质量流动速率彡O. lg/10min的聚乙烯。其组分A为熔体质量流动速率彡O. 4g/10min的聚丙烯。
其特征在于其组分B的粒径范围为6. 5 μ m-1. 6 μ m0其特征在于其组分B的粒径范围为2. 6 μ m-1. 6 μ m0其特征在于其组分B的重量份数为65-200。其特征在于其组分B的重量份数为85-150。其特征在于其组分B中,还可加入纳米颗粒材料,其粒径尺寸为60nm 150nm,力口入重量份数为< 10。其特征在于其纳米颗粒材料为纳米碳酸钙。
其特征在于纳米颗粒材料的粒径尺寸为60nm lOOnm。其特征在于纳米颗粒材料的粒径尺寸为60nm 80nm。其特征在于其纳米颗粒材料的加入重量份数为< 6。其特征在于其助剂组份C为四[β-(3. 5-二叔丁基，4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯复合而成。其特征在于其助剂组份D为熔体质量流动速率> 70g/10min的高流动性聚乙烯或
聚丙烯。其特征在于该材料还含有助剂组分E :抗菌剂，所述抗菌剂为银、铜、锌等金属离子及其化合物或混合物以及纳米金属银，固定在以二氧化钛、硫酸钡、沸石、硅酸盐、硅胶、磷酸盐、活性炭以及纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅为载体的复合物，其重量份数为O. 5-5。其特征在于该材料还含有助剂组分F :避鼠剂，所述避鼠剂为环己酰亚胺、类萜化合物单体、硼系化合物、芳基磷酸酯的金属盐或辣椒素或者上述避鼠剂的两种或多种的混合物，其重量份数为6-15。该材料还含有助剂组分G :炭黑或色粉，其重量份数为1_5。一种毛细渗透微灌材料的制备方法，采用双螺杆混炼造粒机或往复式单螺杆混炼造粒机，所用混炼造粒机的长径比为>40 1，加料口处使用螺纹升角大于25度的长导程、螺杆外径与螺杆内径比(Do/Di)为I. 6 I. 9的深螺槽的螺纹元件，在加料口下游设有排气口，所述亲水的无机填料采用三级或四级的多级喂料工艺，第一级所加入的填料量为亲水的无机填料量的40% -60%，当含有纳米颗粒材料时，第一级应先将所有纳米级填料全部加入，然后按照40 % 20 %、30 % O %、20 % O %的比例将剩余的填料从第二级、第三级、第四级逐级加入，混炼造粒制得材料。一种毛细渗透微灌材料的制备方法，采用双螺杆混炼造粒机或往复式单螺杆混炼造粒机，所用混炼造粒机的长径比为48 1，加料口处使用螺纹升角大于25度的长导程、螺杆外径与螺杆内径比(Do/Di)为I. 6 I. 9的深螺槽的螺纹元件，在加料口下游设有排气口，所述亲水的无机填料采用四级喂料工艺，第一级所加入的填料量为亲水的无机填料量的40-60%，当含有纳米颗粒材料时，第一级应先将所有纳米级填料全部加入，然后按照40% 20 %、30% O %、20% 0%的比例将剩余的填料从第二级、第三级、第四级逐级加入，混炼造粒制得材料。—种毛细渗透微灌材料的制备方法，采用母料制备法，用双螺杆混炼造粒机，所用混炼造粒机的长径比为48 1，加料口处使用螺纹升角大于25度的长导程、螺杆外径与螺杆内径比(Do/Di)为I. 6 I. 9的深螺槽的螺纹元件，在加料口下游设有排气口，所述亲水的无机填料采用四级喂料工艺，第一级所加入的亲水的无机填料的量为亲水的无机填料量的40% -60%，当含有纳米颗粒材料时，第一级应先将所有纳米级填料全部加入，第二级、第三级、第四级加料，按照40 % 20 %、30 % O %、20 % O %的比例将剩余的填料逐级加入，混炼造粒制得材料母料再将母料与剩余的热塑性塑料加入到双螺杆造粒机中，加工成材料。母料的加工工艺时，先将全部的填料和部分的树脂塑料做成母料，然后将母料与剩余的塑料再次造粒制得。一种毛细渗透微灌材料的制备方法，采用连续混炼造粒机，将所有的物料一次性加入，制得所需材料。母料法由于经过两次混炼过程，对于粒径较小的填料体系，特别是含有纳米粒子的体系，可得到更好的分散效果。本发明所述材料的制备方法也可采用连续混炼(FCM)造粒机工艺路线。连续混炼机的混炼腔体容积较双螺杆混炼造粒机大，能一次性容纳颗粒较细、堆密度较小、体积较大的填充体系，所以可将所有的物料一次性加入，制得所需材料。 加工温度一般在110-290°C之间，主要取决于所选的塑料种类及填充物的类型及比例，具体的温度范围将在实施例中给出。本发明材料中添加的亲水的无机填料表面具有众多的亲水的极性官能团，所以具有毛细渗透功能，但由于极性官能团的存在，使得其与不亲水的热塑性塑料的浸润性、相容性均很差，很难被均匀添加进塑料中，所以在传统的塑料加工领域往往需要加入表面改性剂对填料进行表面改性，使其改变或增加与塑料的浸润性、相容性，以获得足够的力学性能来满足材料的加工和使用性能。但是表面改性处理往往破坏了无机填料的亲水性，牺牲了无机填料的毛细渗透性能。本发明为了保持无机填料的亲水渗透性能，不对填料进行表面改性处理，针对不同的物料，通过分级加料等工艺，将填料填充到塑料中，以一种可以允许的团聚态均匀分布到塑料基体中，形成了一种由无数亲水的无机填料颗粒堆砌成的团聚体均匀分布在由不亲水的热塑性塑料构成的连续塑性网络中的结构。亲水的无机填料粒子的堆砌体连接成一个连续三维立体毛细通道，提供了材料极好的渗水特性，不亲水的热塑性塑料形成的连续三维立体网络，提供了材料的加工和机械物理性能。(2): 一种渗透微灌管及其制造方法一种具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能的微灌管及其制备方法，其主要特点有渗灌管材出水的动力不是外来的压力、重力而是毛细渗透和凝胶离浆作用，不需外部动力；输水量的控制不是靠外部机械或人工，而是自动适应植物的需求，根据外部土壤水势的高低，自动渗水或停止渗水，具有自适应功能；优良的防堵塞效果使得管材可保持持续渗水效果；毛细渗透功能使得灌溉均匀平衡。使用这种微灌管带并辅助以其它灌溉必需的元件，可构成一种“无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌体系”。本发明工艺简便，成本低，解决了现有技术中存在的不环保、工艺复杂、生产效率低，成本高等问题。该渗透微灌管包含前述(I)中所述的具有毛细渗透功能的微灌材料。一种渗透微灌管，该管由双层结构组成，外层为具有毛细渗水功能的毛细渗透管，内层是凹处开有长条形或圆形孔洞的开孔螺纹管，所述毛细渗透管采用具有毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率(MFR) ^4g/10min(GB/T 3682-2000，190 °C /2. 16kg，下同)；组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C :复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B =45-300, C :0. 2-1. O, D : 1_5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得所述毛细渗透管能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该管管壁内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水。其特征是其毛细渗透管组分中的组分A选自，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龙、聚碳酸酯或者以上述热塑性塑料为主的共混/共聚改性物；组份B选自，金属 或者重质碳酸钙、硅胶、沸石、滑石、水合滑石、氯碱工业产生的盐泥、铝业产生的赤泥、钛白粉、工业发电厂烟道气脱硫石膏或锅炉产生的粉煤灰，或者上述无机填料的两种或多种的混合物。其特征在于其组分B中,还可加入纳米颗粒材料,其粒径尺寸为60nm 150nm,力口入重量份数为< 10。其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组分E :抗菌剂，所述抗菌剂为银、铜、锌等金属离子及其化合物或混合物以及纳米金属银，固定在以二氧化钛、硫酸钡、沸石、硅酸盐、硅胶、磷酸盐、活性炭以及纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅为载体的复合物，其重量份数为0. 5-5。其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组分F :避鼠剂，所述避鼠剂为环己酰亚胺、类萜化合物单体、硼系化合物、芳基磷酸酯的金属盐或辣椒素或者上述避鼠剂的两种或多种的混合物，其重量份数为6_15。该毛细渗透微灌管具有由无数亲水的无机填料颗粒堆砌成的团聚体均匀分布在由不亲水的热塑性塑料构成的三维网络毛细渗水结构。亲水的无机填料粒子的堆砌体连接成一个连续三维立体毛细渗水通道，提供了微灌管极好的渗水特性，不亲水的热塑性塑料构成一个连续三维立体塑性网络，保证了微灌管的加工和机械物理性能。该微灌管具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能，可根据与之接触的土壤的水势高低，通过管壁材料内部的毛细网络结构向外渗水或停止向外渗水。—种防堵塞的渗透微灌管，该管由双层结构组成，外层为凝胶保护层，内层为具有毛细渗水功能的毛细渗透管，所述凝胶保护层由无纺布和高保水性树脂粉组成，按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的O. 5% _3%，所述高保水性树脂粉被投放在无纺布空隙内；所述毛细渗透管采用具有毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率< 4g/10min ;组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C :复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B =45-300, C :0. 2-1. O, D :1_5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得所述毛细渗透管能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该管管壁内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水。毛细渗透管渗出的水使得高保水性树脂粉膨胀形成凝胶，在由无纺布构成的高强度高分子骨架网络中，凝胶保护层一面紧贴在毛细渗透管的外壁使凝胶与毛细通道形成一体，一面与土壤接触形成具有渗透功能的防堵塞保护层。其特征是其外层凝胶保护层中的高保水性树脂粉选自改性淀粉类、纤维素类、甲壳素类、聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、醋酸乙烯酯类聚合物以及它们的共聚物、接枝物、衍生物或者改性物。其特征为按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的O. 5% _1%。 其特征在于其组分B中,还可加入纳米颗粒材料,其粒径尺寸为60nm 150nm,力口入重量份数为< 10。其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组分E :抗菌剂，所述抗菌剂为银、铜、锌等金属离子及其化合物或混合物以及纳米金属银，固定在以二氧化钛、硫酸钡、沸石、硅酸盐、硅胶、磷酸盐、活性炭以及纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅为载体的复合物，其重量份数为0. 5-5。其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组分F :避鼠剂，所述避鼠剂为环己酰亚胺、类萜化合物单体、硼系化合物、芳基磷酸酯的金属盐或辣椒素或者上述避鼠剂的两种或多种的混合物，其重量份数为6_15。其特征是在其毛细渗透管的外层还包有凝胶保护层。一种微灌管的制备方法，该方法包括以下步骤制备具有毛细渗透功能的微灌材料采用双螺杆混炼造粒机或往复式单螺杆混炼造粒机，采用三级或四级的多级喂料工艺，所用混炼造粒机的长径比为>40 1，在每级加料口下游设有排气口，加料口处使用螺纹升角大于25度的长导程、螺杆外径与螺杆内径比为I. 6 I. 9的深螺槽的螺纹元件，首先将全部塑料、助剂和40% 60%的填料，从混炼造粒机主料口加入，当含有纳米颗粒材料时,第一级应先将所有纳米颗粒材料全部加入,然后再在第二级、第三级、第四级加料口，按照40% 20%、30% 0%、20% 0%的比例将剩余的填料逐级加入，混炼造粒制得具有毛细渗透功能的微灌材料；制备毛细渗透管将所制得具有毛细渗透功能的微灌材料用挤管机挤出管材，然后将此管材吹胀、拉伸和定径加工成具有毛细渗水功能的毛细渗透管，拉伸比为1-7倍；将开孔螺纹管导入毛细渗透管中，形成内层，在比毛细渗透管熔融起始温度低5°C -200C的温度下加热毛细渗透管，使其收缩，紧套在开孔螺纹管上，制得。其特征是加工毛细渗透管时的拉伸比为2-4倍。其特征是对毛细渗透管的加热温度比其熔融起始温度低5°C -IO0C。一种防堵塞的渗透微灌管的制备方法，包括以下步骤制备具有毛细渗透功能的微灌材料采用双螺杆混炼造粒机或往复式单螺杆混炼造粒机，采用三级或四级的多级喂料工艺，所用混炼造粒机的长径比为>40 1，在每级加料口下游设有排气口，加料口处使用螺纹升角大于25度的长导程、螺杆外径与螺杆内径比为I. 6 I. 9的深螺槽的螺纹元件，首先将全部塑料、助剂和40% 60%的填料，从混炼造粒机主料口加入，当含有纳米颗粒材料时,第 级应先将所有纳米颗粒材料全部加入,然后再在第二级、第三级、第四级加料口，按照40 % 20 %、30 % O %、20 % O %的比例将剩余的填料逐级加入，混炼造粒制得具有毛细渗透功能的微灌材料；制备毛细渗透管将所制得具有毛细渗透功能的微灌材料用挤管机挤出管材，然后将此管材吹胀、拉伸和定径加工成具有毛细渗水功能的毛细渗透管，拉伸比为1-7倍；凝胶保护层的制备先将疏松型无纺布焊接或缝合成管，再将高保水性树脂粉撒在无纺布上，使高保水性树脂粉落入无纺布孔隙内，经10-30分钟水汽处理后，高保水性树脂粉吸水膨胀，牢牢的固定于无纺布孔隙内，形成凝胶保护层；最后将凝胶保护层套在毛细渗透管外，得到能够防堵塞的渗透微灌管。 当管道充水后，在水的作用下，交联的高保水性树脂粉在疏松的无纺布内会进一步膨胀，由于高保水性树脂粉吸水后的膨胀倍数可高达几百倍，但由无纺布构成的非水溶性塑料网络是高度抗拉的，所以凝胶保护层会紧紧贴在具有毛细渗透功能的内胆壁上，形成毛细层与凝胶层合为一体的紧密接触。这种紧密接触会进一步提高渗透效果，同时膨胀的高保水性树脂粉也会向外凸出，形成与土壤颗粒良好接触的凝胶保护层。(3) 一种渗透微灌容器及其制备方法一种具有自适应均衡渗透灌溉功能并且抗堵塞功能优良的微灌容器，将它埋入土壤植物根部区域可对植物根系直接灌溉。自动适应植物的需求,根据外部土壤水势的高低，自动渗水或停止渗水，具有自适应功能，不存在地表水蒸发浪费，也不存在的由于水本身自重引起的灌溉水的重力渗漏浪费，使每一滴水都被植物所充分利用，将灌溉水节省到最低程度，大大提高了灌溉水的效率。优良的防堵塞效果使得容器可保持持续渗水效果；毛细渗透功能使得灌溉均匀平衡。它可以单独使用起到微型水库的作用，也可以与管道体系相连接并辅助以其它灌溉必需的元件，构成一种“无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌体系”。该渗透微灌容器包含前述(I)中所述的具有毛细渗透功能的微灌材料。I. 一种渗透微灌容器，该容器由毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率(MFR) ( 4g/10min(GB/T3682-2000,190°C/2. 16kg，下同)；组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C :复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B :45-300, C 0. 2-1. 0，D : 1_5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得由毛细渗透功能的微灌材料制成的渗透微灌容器能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该容器内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水，该容器具有进水口和排气口。2.如技术方案I所述的渗透微灌容器，其特征是其毛细渗透管组分中的组分A选自，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龙、聚碳酸酯或者以上述热塑性塑料为主的共混/共聚改性物；组份B选自，金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅的氧化物、硅酸盐的缩聚物、铝硅酸盐的缩聚物、轻质或者重质碳酸钙、硅胶、沸石、滑石、水合滑石、氯碱工业产生的盐泥、铝业产生的赤泥、钛白粉、工业发电厂烟道气脱硫石膏或锅炉产生的粉煤灰，或者上述无机填料的两种或多种的混合物。3.如技术方案I中所述的渗透微灌容器，其特征在于其组分B中，还可加入纳米颗粒材料，其粒径尺寸为60nm 150nm，加入重量份数为彡10。4.如技术方案I中所述的微灌容器，其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组份E :抗菌剂，所述抗菌剂为银、铜、锌等金属离子及其化合物或混合物以及纳米金属银，固定在以二氧化钛、硫酸钡、沸石、硅酸盐、硅胶、磷酸盐、活性炭以及纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅为载体的复合物，其重量份数为0. 5-5。5.如技术方案I中所述的渗透微灌容器，其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组份F :避鼠剂，所述避鼠剂为环己酰亚胺、类萜化合物单体、硼系化合 物、芳基磷酸酯的金属盐或辣椒素或者上述避鼠剂的两种或多种的混合物，其重量份数为6-15。6. 一种防堵塞的渗透微灌容器，该容器具有双层结构，外层为凝胶保护层，内层为采用如技术方案1-5所述的渗透微灌容器构成，所述凝胶保护层由无纺布和高保水性树脂粉组成，按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的O. 5% _3%，所述高保水性树脂粉被投放在无纺布空隙内，从内层渗出的水使得高保水性树脂粉膨胀形成凝胶，在由无纺布构成的高强度高分子骨架网络中，凝胶保护层一面紧贴在内层的外壁使凝胶与毛细通道形成一体，一面与土壤接触形成具有渗透功能的防堵塞凝胶保护层。7.如技术方案6所述防堵塞的渗透微灌容器，其特征是其外层凝胶保护层中的高保水性树脂粉选自改性淀粉类、纤维素类、甲壳素类、聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、醋酸乙烯酯类聚合物以及它们的共聚物、接枝物、衍生物或者改性物。8.如技术方案6中所述防堵塞的渗透微灌容器，其特征为按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的O. 5% -1%。9.如技术方案6所述防堵塞的渗透微灌容器，其特征是其内层被制成扁平状膜容器，所述膜容器上，带有进水口以及排气管，所述进水口以及排气管上带有喇叭口。喇叭口是为了便于灌水及与堵头或管道连接。10.如技术方案1-5之一所述的微灌容器，其特征是该容器为中空吹塑制品，所述进水口以及排气管为螺旋状，该容器的外表面带有纵向加强筋结构和横向凹状加强结构。11.如技术方案10所述的微灌容器，其特征是还包含一外层，所述外层为凝胶保护层。12.如技术方案1-5中所述微灌容器的制备方法，包括以下步骤制备具有毛细渗透功能的微灌材料采用双螺杆混炼造粒机或往复式单螺杆混炼造粒机，采用三级或四级的多级喂料工艺，所用混炼造粒机的长径比为>40 1，在每级加料口下游设有排气口，加料口处使用螺纹升角大于25度的长导程、螺杆外径与螺杆内径比为I. 6 I. 9的深螺槽的螺纹元件，首先将全部塑料、助剂和40% 60%的填料，从混炼造粒机主料口加入，当含有纳米颗粒材料时,第一级应先将所有纳米颗粒材料全部加入,然后再在第二级、第三级、第四级加料口，按照40% 20%、30% 0%、20% 0%的比例将剩余的填料逐级加入，混炼造粒制得材料；微灌容器的制备将具有毛细渗透功能的微灌材料用中空吹塑工艺加工成中空容器，然后进行拉伸；或将此材料用吹膜机加工成薄膜，然后经焊接、拉伸、切割成所需要的容器；其中拉伸倍数为I 7倍。13.如技术方案12中所述的微灌容器的制备方法，其特征为其拉伸倍数为2 4倍。14.如技术方案6-9中所述防堵塞的微灌容器的制备方法，包括以下步骤内层的制备按照技术方案12所述制备方法制备内层；
外层的制备将疏松型无纺布裁剪成相应宽度，然后将高保水性树脂粉均匀布撒在疏松型无纺布上，按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的O. 5 % -3 %，使高保水性树脂粉均匀落入无纺布的孔隙内，然后用水蒸气处理10-30分钟，使高保水性树脂粉膨胀，牢牢的固定于无纺布孔隙内，然后将包含有高保水性树脂粉的无纺布焊接或缝合成容器状，并根据微灌容器的尺寸截成相应的长度，将其套在内层外构成具有凝胶保护层的防堵塞的微灌容器。凝胶层不仅提升了微灌容器的渗水效果，还起到防堵塞的保护效果。具有毛细渗透功能的内层容器与外部凝胶保护层构成具有优秀防堵塞功能的双层渗透微灌容器。当容器装满水后，在水的作用下，交联的高保水性树脂粉在疏松的无纺布内会进一步膨胀，由于高保水性树脂粉吸水后的膨胀倍数可高达几百倍，但由无纺布构成的非水溶性塑料网络是高度抗拉的，所以凝胶保护层会紧紧贴在具有毛细渗透功能的内胆壁上，形成毛细层与凝胶层合为一体的紧密接触。这种紧密接触会进一步提高渗透效果，同时膨胀的高保水性树脂粉也会向外凸出，形成与土壤颗粒良好接触的凝胶保护层。(4) 一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统该渗透微灌系统包含前述(2)中所述“一种渗透微灌管”或者⑶中所述的“一种渗透微灌容器”I. 一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统，包括水源(1)，首部枢纽(2)，输配管网(3)和灌溉部(4)，首部枢纽包括水泵机组、水泵增压系统、肥料和化学药剂注入设备、控制器、测量装置和过滤系统；输配管网可分为主干管、支管、分配管；其特征是灌溉部的灌溉元件为渗透微灌管；所述渗透微灌管由双层结构组成，外层为具有毛细渗水功能的毛细渗透管(11)，内层是凹处开有长条形或圆形孔洞的开孔螺纹管(12)，所述毛细渗透管(11)采用具有毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率< 4g/10min ;组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C :复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B =45-300, C :0. 2-1. O, D :1_5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得所述毛细渗透管(I)能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该管管壁内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水。2.如I所述的渗透微灌系统，其特征是其毛细渗透管组分中的组分A选自，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龙、聚碳酸酯或者以上述热塑性塑料为主的共混/共聚改性物；组份B选自，金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅的氧化物、硅酸盐的缩聚物、铝硅酸盐的缩聚物、轻质或者重质碳酸钙、硅胶、沸石、滑石、水合滑石、氯碱工业产生的盐泥、铝业产生的赤泥、钛白粉、工业发电厂烟道气脱硫石膏或锅炉产生的粉煤灰，或者上述无机填料的两种或多种的混合物。3.如I中所述的渗透微灌系统，其特征在于其组分B中，还可加入纳米颗粒材料，其粒径尺寸为60nm 150nm，加入重量份数为彡10。4.如I中所述的微灌系统，其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组分E :抗菌剂，所述抗菌剂为银、铜、锌等金属离子及其化合物或混合物以及纳米金属 银，固定在以二氧化钛、硫酸钡、沸石、硅酸盐、硅胶、磷酸盐、活性炭以及纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅为载体的复合物，其重量份数为0. 5-5。5.如I中所述的渗透微灌系统，其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组分F :避鼠剂，所述避鼠剂为环己酰亚胺、类萜化合物单体、硼系化合物、芳基磷酸酯的金属盐或辣椒素或者上述避鼠剂的两种或多种的混合物，其重量份数为6_15。6. 一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统，包括水源(1)，首部枢纽⑵，输配管网(3)和灌溉部(4)，首部枢纽包括水泵机组、水泵增压系统、肥料和化学药剂注入设备、控制器、测量装置和过滤系统；输配管网可分为主干管、支管、分配管；其特征是灌溉部的灌溉元件为渗透微灌管；所述渗透微灌管由双层结构组成，外层为凝胶保护层(13)，内层为具有毛细渗水功能的毛细渗透管(11)，所述凝胶保护层(13)由无纺布和高保水性树脂粉组成，按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的O. 5% _3%，所述高保水性树脂粉被投放在无纺布空隙内；所述毛细渗透管(11)采用具有毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率< 4g/10min ;组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C :复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B =45-300, C :0. 2-1. O, D :1_5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得所述毛细渗透管(11)能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该管管壁内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水。毛细渗透管(11)渗出的水使得高保水性树脂粉膨胀形成凝胶，在由无纺布构成的高强度高分子骨架网络中，凝胶保护层(4) 一面紧贴在毛细渗透管(I)的外壁使凝胶与毛细通道形成一体，一面与土壤接触形成具有渗透功能的防堵塞保护层。7.如6中所述的渗透微灌系统，其特征是其中的微灌管的外层凝胶保护层(13)中的高保水性树脂粉选自改性淀粉类、纤维素类、甲壳素类、聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、醋酸乙烯酯类聚合物以及它们的共聚物、接枝物、衍生物或者改性物。8.如6中所述的渗透微灌系统，其特征为按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的
O.5% -1%。9.如1-5中之一所述的渗透微灌系统，其特征在于毛细渗透管(11)的外层还包有凝胶保护层(13)。10. 一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统，包括水源(1)，首部枢纽(2)，输配管网(3)和灌溉部(4)，首部枢纽包括水泵机组、水泵增压系统、肥料和化学药剂注入设备、控制器、测量装置和过滤系统；输配管网可分为主干管、支管、分配管；其特征是灌溉部的灌溉元件为渗透微灌容器，所述渗透微灌容器由毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率< 4g/10min ;组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C :复 合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B :45-300, C :0. 2-1. 0，D :1-5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得由毛细渗透功能的微灌材料制成的渗透微灌容器能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该容器内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水，该容器具有进水口(15)和排气口(10)。11.如10所述的渗透微灌系统，所述渗透微灌容器的外表面还具有凝胶保护层
(13)。12.如10-11所述的渗透微灌系统，其特征是该渗透微灌容器为中空吹塑制品，所述进水口(15)以及排气管(10)带有螺旋(14)，该容器的外表面带有纵向加强筋结构(16)和横向凹状加强结构(17)。13.如11所述的渗透微灌系统，所述渗透微灌容器被制成扁平状膜容器(11)，所述膜容器(11)上，带有进水口(15)以及排气管(10)。14.如1-13所述渗透微灌系统的应用，将微灌系统的渗灌元件敷设在地下，对植物进行地下根系渗灌。15.如1-13所述渗透微灌系统的应用，将该渗透微灌系统应用于沙漠植被灌溉。16.如1-13所述渗透微灌系统的应用，将该渗透微灌系统应用于盐碱地植被灌溉。本发明克服了现有技术存在的上述缺点，提供了一种全新的“无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统”，其主要特点有1、渗透微灌元件输水的动力不是外来的压力、重力而是毛细渗透和凝胶离浆作用(特点之一 无动力);2、输水量的控制不是靠外部机械或人工，而是自动适应植物的需求(特点之二 自适应)；3、防堵塞效果最佳(特点之三持续)；
4、灌溉均匀平衡(特点之四均衡)。采用这种系统进行灌溉，不存在地表水蒸发浪费，也不存在由于水本身自重引起的灌溉水的重力渗漏浪费，使每一滴水都被植物所充分利用，将灌溉水节省到最低程度，大大提高了灌溉水的效率。可应用于农、林业的节水灌溉，应用于沙漠植被灌溉，可起到固沙、改良沙漠的作用；应用于盐碱地灌溉，可起到压盐碱、改造盐碱地的作用。将制得的微灌元件装配到包括水源I、首部枢纽2、输配管网3和灌溉部4，首部枢纽包括水泵机组、水泵增压系统、肥料和化学药剂注入设备、控制器、测量装置和过滤系统；输配管网可分为主干管、支管、分配管的灌溉系统中，得到一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统。本灌溉系统可应用于农、林业的节水灌溉。可应用于沙漠植被灌溉，起到固沙、改良沙漠的作用，灌溉系统可以采用两大类方式1、将渗灌管敷设在草编固沙格栅下，方格中间植草或灌木；2、将渗灌容器埋在每棵树下，用管道给渗灌容器补水。本灌溉系统还可应用于盐碱地灌溉，起到压盐碱、改造盐碱地的作用。本技术方案主要带来了如下有益效果(I)工艺简便，抗堵塞性能及其它综合性能优越
与现有的成孔技术(发泡成孔、废旧橡胶粉碎填充成孔、木粉或纤维填充成孔、集束毛细管、多孔介质等)相比，本发明采用无机超细粉体(例如碳酸钙粉体)均匀分散在塑料机体中，通过一定的工艺自然形成的无数微孔。所用的无机超细粉体，例如轻质碳酸钙、纳米碳酸钙等的合成工艺已很成熟，对粒径及粒径分布的控制已相当有效，产品已广泛应用在造纸、涂料、塑料改性等领域。而这些无机超细粉体的粒径及粒径分布是决定开孔尺寸及尺寸分布的基础。本发明技术均比现有专利技术工艺相对简便，使用本发明的成孔技术，渗水通道是自动生成的，生成渗水孔隙的效率更高，对孔隙尺寸及尺寸分布的控制更为有效，无数连续细孔贯穿整个灌溉容器的表面，产品性能更为优越，所以能在土壤形成连续均匀的湿润体，灌溉均匀，在敷设了本发明所制备的渗灌容器的区域，其灌水均匀度一般可达95%以上，提高了灌溉效率，增加了产量，同时成本更低，市场竞争力更高。由于本发明的渗水通道是由无数的连续的极细微的毛细孔构成，均匀贯穿于整个灌溉元件的表面，毛孔尺寸远远小于土壤的团粒结构；其灌溉渗出水的速度及出水量完全取决于植物的需求且均衡，不存在重力水，不会将土壤原有的团粒和毛细结构破坏，不会形成更细的泥浆；同时由于本发明中灌溉水的渗出不需要压力，所以不存在由于压力波动造成的泥浆反吸，所以不会造成物理堵塞；另外，本发明采用一种复合结构设计，在毛细渗透层外又增加了一种全新思路的防堵保护层。该保护层是在疏松的无纺布骨架中填加了高保水树脂，利用高保水树脂吸水膨胀的特性形成致密无缝隙的凝胶保护层，改原有的单纯毛细渗透为毛细渗透与凝胶的复合渗透。凝胶层是一种“无缝隙”的水凝胶，所以它既不会被土壤颗粒堵塞也不会被植物根系堵塞；由于凝胶层保护使得本发明的灌溉元件总是保持湿润状态，所以不存在由于干涸结垢造成的化学堵塞；单纯的毛细渗透元件器壁与土壤接触是一种平面接触，而改为凝胶保护层接触，则是一种立体接触，增大了灌溉元件与土壤的接触面积。所以本发明的抗物理堵塞、抗化学堵塞及抗植物根系堵塞的能力，远远高于任何其它方案。另外，本发明使用的热塑性塑料加有抗菌剂，所以抗生物堵塞性能也十分优秀。综合以上本发明制备的渗透微灌元件具有优秀的综合抗堵塞能力，构成的微灌体系具有较长的使用寿命。本发明的毛细渗透微灌体系根据需要还可添加抗鼠害剂，所以，本发明具备抗鼠害能力。(2)减少工序，减少了污染，提高效率，降低成本，效益明显本发明不使用任何“隔离剂”、“表面活性剂”，不必对填料进行表面改性处理，也不需增加用水将部分表面活性剂抽提的工序，减少了工序，减少了污染，降低了原材料成本及工艺成本，降低了劳动强度、改善了劳动环境，提高了生产效率。另外，为保证灌溉元件具有必要的机械强度，现有技术方案使用的填料的填充比例较低。专利ZL200710071720. 7填料与塑料基体的最高比例为30 100(填料的填充百分比为23. 1% );专利申请200910071769. I填料与塑料基体的最高比例为60 100 (填料的填充百分比为37. 5% )。而本技术方案添加的填料与塑料的比例可高达300 100(填料的填充百分比为75%)，若目前市面聚乙烯树脂、超细填料价格按12000元/吨、2000元/吨计，增加37. 5% 51. 9%的填料即可降低原材料成本3750元/吨 5190元/吨。即使不考虑由于不使用隔离剂或表面活性剂所带来的原材料成本降低，不考虑由于不必增加加热混合工序带来的生产成本的降低，仅增加填料一项即可降低原材料成本达45. 5% 53. 6%。经济效益十分明显。(3)拉伸方案提高了渗水效果本发明没有使用任何小分子的亲油疏水的隔离剂，仅采用了拉伸方案。拉伸不仅仅加剧了填料与高分子基体之间的剥离程度，最重要的是拉伸造成基体对填料产生了强烈 的挤压作用，这种挤压使得在熔融加工期间被包裹在基体的不同区间的填料发生重排位移，这种位移传递了外界的拉力使填料冲破包裹区间的基体的薄弱部位形成填料之间的贯通，而亲水的填料之间贯通的间隙是构成渗水通道的关键。这种间隙要远远大于现有技术由于隔离剂迁移而形成的间隙，而且这种间隙完全由亲水颗粒构成，其透水性能远远优于现有方案中使用隔离剂(油脂类物质)获得渗水效果。(4)节水、节能、节省费用使用本发明的微灌带可以在无压条件下运行，但由于水源总是会有一定的势能所以在实际场合往往是在低压条件下运行，灌水器的工作压力一般只有I 4米水柱压力，一般仅靠田边高位水槽提供。只要高位水槽中有水，就可以实现长期无动力不间断自动灌溉，所以能耗极少。同时由于渗透微灌容器埋在地下，既避免了像地面灌溉由于长期暴漏在太阳光下造成灌溉容器的老化失效，又不妨碍地面上的田间管理耕作，灌水所需劳动力较少，所以既节省了渗透微灌容器频繁更换的费用，又节省了日常维护的运行费用。现有的所有埋地灌溉均属于压力或重力灌溉，也就是说，在没有人为干预的情况下，灌溉水会不管植物是否需求会一直流到无水为止。但本发明的渗透微灌是一种“自适应方式”的地下灌溉方式，灌水过程中不但土壤表层保持干燥，株间及地表蒸发减少，而且不致产生地面径流和深层渗漏，所以渗透微灌用水最省。渗透微灌一般比地面灌溉省水50% 70%，比喷灌省水15% 20%，比滴灌节水10%。同时避免了使用电脑及机电仪表实现自动化控制所需的大量费用。(5)不随水位降低、渗透面积减少而导致灌溉不均衡现有技术，随着灌溉的进行，容器中水位降低，灌溉容器的透水面积减少，会产生灌溉不均衡现象。但若单独使用本发明的微灌容器，随着灌溉的进行，容器中水位虽然也会下降，但由于外部凝胶层的存在，只要容器内有水，容器外部的凝胶层水量不但底部充足，由于凝胶之间的水的传递，使得整个凝胶层水依然充足，所以此时的渗透微灌容器内部的水位似乎仍然没有降低，仍然呈现一种均衡灌溉的效果。(6)特殊加工设计，提高了渗透微灌容器的应用领域本发明通过吹塑加工带有加强筋的中空容器，提高了渗透微灌容器抗外部压力的能力，使解决了现有专利不能抗流沙挤压的缺点，提高了应用范围，对荒漠造林治沙起到关键作用。(7)大大降低了固体水的成本它与全部使用高保水性树脂的固体水灌溉方式比，本发明仅在表面使用薄薄一层，假定可节约95%的树脂，如不考虑容器的费用(相比与树脂的高价格可以忽略不计)相当于降低95%的成本。大大节省了价格昂贵的高保水性树脂的用量，降低了成本，同时还提高了单位体积下的水容量。由于容器内水可以补充，所以与体系相连的“固体水”可以反复使用，大大提高了价格昂贵的高保水树脂的利用率。(8)不利于杂草生长，降低了病虫害，提高了作物产量本发明是一种“自适应方式”的地下渗灌，可将肥料和药剂(如果需要的话)随水一起，按照植物自身的需求输入到作物根系附近，使作物根部土壤经常保持适宜的水分和养分，不但节水而且节省肥料和药剂。由于渗灌动力源于毛细渗透，不产生重力水，所以 不会破坏土壤的团粒结构而造成板结，使土壤总是处于疏松状态，通气良好。同时，本发明能使土壤表面和植物叶面的湿度减至最少。据测定，大棚内渗灌较沟灌空气湿度降低28. 5%。，因而杂草不易繁衍生长，病虫、菌类等的发生也大大减少，对防止根腐病等也十分有利，特别是大棚作业更是如此。农作物在这种水分，空气和养分优越的环境中，可以茂盛的生长发育，提高了产量。与地面灌溉比较，玉米增长率为18. 4% 36. I 小麦增长率为
12.3% 38. 3% ;葡萄、蔬菜增产率可达到21% 55%，可见渗灌增产效果是很显著的。(9)有利于沙漠固沙，改造沙漠目前沙漠对人类居住地的侵占十分严重，如何治沙、固沙抵抗沙漠的侵占对人类已经是一个迫在眉睫的难题。目前或是种草或是植树，通过增加地面植被的方法来治沙、固沙。这不但需要长期稳定的提供灌溉用水，并且需要采用最为节水的灌溉方式。本发明的渗透微灌方式是一种最节水的灌溉方式，同时还是一种投资最小、对人工依赖最小的方式。现有以滴灌及改良滴灌的方式，或是人工控制灌溉时间及灌溉间隔，对人工的依存度极大，人们可以在一望无际的沙漠中敷设灌溉系统，但不可想象在一望无际的沙漠中成年累月地维持这个系统，特别是沙漠，吸水性很低，多灌一点水就会产生深层渗漏，造成水资源浪费，所以若采用滴灌方式必然要根据植物的需求及灌溉水的消耗程度，频繁开启和关闭滴灌系统。在沙漠地区，这种对人工的依赖是不可想象的。采用机电仪表及电脑可知显然是可以大大降低对人工的依赖，但带来投资巨大。本发明的无动力、自适应、持续、均衡渗透灌溉系统恰恰适应这种要求，只要将系统敷设完毕、只要能向系统不断提供水源，灌溉将源源不绝地进行！其优势是I、最节水；2、最大程度降低对人工的依赖；3、投资最小。(10)有利于盐碱地灌溉及其改造渗透微灌系统应用于盐碱地改造，可获得奇效。人们曾将滴灌体系应用于盐碱地改造，试图用水压碱。结果发现不但没有效果还加剧土地的盐碱化。主要原因是，滴灌系统是一种脉动的、不均衡的灌溉。尤其在灌溉停止的间隔期间，随着水的消耗盐碱会从地底下向上移动直至地表析出，持续地不断地灌溉与停止将会造成盐碱在地表的聚集，使土壤的盐碱化加重。本发明的无动力、自适应、持续、均衡渗透灌溉系统却可以适应压盐碱要求，只要将系统敷设完毕、只要能向系统不断提供水源，灌溉就会源源不断地进行，土壤中的水势将位于一个均衡位置，也即维持在田间最大持水量范围，由于水是恒定的，水总是压住盐碱，盐碱就不可能上升到地表。所以本发明的灌溉体系最适应盐碱地的灌溉，最适于盐碱地改造。


图I是无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统的流程2是高位水槽示意3是灌溉元件为微灌管的系统敷设方案示意4是“抗外压渗透微灌管”的示意图；图5是“抗堵塞渗透微灌管”的剖视图； 图6是“抗外压、抗阻塞渗透微灌管”的示意7是灌溉元件为微灌容器的系统敷设方案示意8是“单层渗透微灌容器”的示意9是“抗外压单层渗透微灌容器”的示意10是“抗堵塞双层渗透微灌容器”的示意11 “抗外压、抗堵塞双层渗透微灌容器”的示意12是“抗堵塞双层渗透微灌膜容器”的示意图
具体实施例方式下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步说明。实施例I按照国家标准GB/T 50485-2009“微灌工程技术规范”设计的一种灌溉系统流程图如图I所示。包括水源I、首部枢纽2、输配管网3、灌溉部4四大部分。作为一个灌溉系统，由于水源不同，采用的首部枢纽的结构不同、功能不同，输配管网的构造或连接形式、形状不同，会形成不同的灌溉体系。这种不同，无非是对水的处理(过滤、添加肥料和农药等)、控制(流量控制、液位控制、压力控制等)、输送方式(渠道还是管道、管道的材质、渠/管道的布局)不同，可以根据需要有所取舍或增加。但水源I、首部枢纽2 (水泵增压之间部分)、管网3这些部分的功能总是必不可少的。除采取减压阀通过输水管道直接输水外，采用图2类似的“高位水槽”5减压供水。也即灌溉水通过输配管网3输入高位水槽5，然后通过“分配管”6传输给灌溉部4的渗透微灌元件。高位水槽中水的增补与中止，可采用一简单的上下液位控制装置控制。当水位高于高液位时上液位控制装置启动电磁阀停止供水，当水位低于下液位时下液位控制装置启动电磁阀给高位水槽补水。设置的上下液位差越小，液位控制越精确，传递到渗透微灌元件内的压力波动越小，但会造成电磁阀的频繁启动，消耗电能。设置的上下液位差越大，液位控制越不精确，传递到渗透微灌元件内的压力波动越大，但电磁阀启动次数减少，消耗电能少。由于渗透微灌容器中水的渗出与压力无关，压力变化仅仅是通过渗透微灌元件器壁的微弱变形对渗出水产生影响。所以在高位水槽内水位高度的变化不会超过水槽高度，这种液位的变化带来的压力变化可以忽略不计。所以从节省能源的角度考虑，我们并不对高位水槽液位进行精确控制。因为渗透微灌极为节水，高位水槽安装的高度不必过高，所以在一些电力供应不到的地方，也可以人工补水。
渗透微灌管与灌溉系统的连接敷设方式应予以重视。本发明的渗透微灌管既是渗透微灌元件也是具有一定输送能力的输送元件，在设计敷设方案时应充分考虑其这一特征，减少敷设费用。图3给出了按照灌溉田地最长的走向敷设单层单层渗透微灌管的敷设方案从分配管6输送过来的水，通过“管件”7输送至埋在“大田”8 土壤下的“渗透微灌管” 9。渗透微灌管的一端通过管件7与分配管6相连，另一端用带有“排气口 ” 10封头封堵，排气口与排气管一端相连，排气管的另一端应暴露在地面。设置排气口 10是为了补水和观察水位方便，其高度根据不同情况确定。采用的渗透微灌管9是一种具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能的“抗外压微灌管，如图4所示，采用以下方法制备采用I. 6微米(μ )碳酸钙为填料，熔体流动速率(MFR)为O. lg/10min的高密度聚乙烯(HDPE)树脂为基料，填料与树脂的重量份数比为150 100 ;助剂为受阻酚抗氧剂为四[β_(3. 5-二叔丁基，4-羟基苯基)丙酸]季戊四酯醇、添加量为0.3重量份数，亚磷酸酯稳定剂为亚磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、添加量为O. 3重量份数；熔体质量流动 速率(MFR)为70g/10min的高流动聚乙烯(PE)，添加量为3重量份数。将上述组份按计量分四级分别加入双螺杆造粒机中，第一级加入所有的树脂、助剂及相应比例的填料，每级加入填料的比例按照填料总量的30 %、30 %、30 %、10 %计，使用螺杆直径为75 (φ 75)、长径比(L/D)为48 I的双螺杆造粒机，在180-210°C下挤出造粒，然后干燥、包装得到具有三维网络结构的毛细渗透微灌材料。将此材料送入挤管机在170-200 °C下挤出管材，然后经2倍吹胀、4倍拉伸、定径制成具有毛细网络结构的毛细渗透膜管11，然后将此毛细渗透管11套在打孔螺纹管12上，打孔螺纹管的凹处开有长条形或圆形孔洞，在I 17°C下加热2分钟使毛细渗透管I I收缩，紧套在打孔螺纹管12上，制得“抗外压渗透微灌管”(图4)。将所制得的抗外压微灌管装入图3所示的系统中，得到一种无动力、自适应、持续、均衡渗透的微灌系统。实施例2灌溉系统与实施例I 一致，只是其中的渗透微灌管9使用剖视图如图5所示的一种具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能的“抗堵塞渗透微灌管”。采用以下方法制得将高保水性树脂粉洒在裁定宽度的疏松型无纺布上，轻微振动无纺布，使高保水性树脂粉均匀落入无纺布孔隙内并置于水蒸气环境中处理15分钟，使高保水性树脂粉吸水膨胀。撒入高保水性树脂粉的量按照无纺布体积比的O. 5%计。吸水后的高保水性树脂粉颗粒被紧紧“卡”在由无纺布构成的高强度高分子骨架网络中，将此含有高保水性树脂的无纺布缝合形成凝胶保护层13，将按实施例I制得的毛细渗透管11套入其中，制得具有优异的抗堵塞效果的“抗堵塞渗透微灌管”。实施例3灌溉系统与实施例I 一致，只是其中的渗透微灌管9采用如图6所示的一种具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能的“抗外压、抗堵塞渗透微灌管”。采用以下方法制得如图6所示。用已经加工处理的含有高保水性树脂粉的无纺布缝合成管状凝胶保护层13，将其套在实施例I的“抗外压微灌管”外，制得中间层是毛细渗透管11，内层是打孔螺纹管12，外层是凝胶保护层13的“抗外压、抗堵塞渗透微灌管”。
实施例4灌溉系统与实施例I 一致，只是用渗透微灌容器18替代渗透微灌管9，用管件7将分配管与微灌容器连接，构成另外一种微灌系统(见图7)，使用不同类型的微灌容器如图8-图11所示。将渗透微灌容器18埋在树根底部，更适合应用于绿化造林等场合。按照填料与树脂的质量份数比为150 100的比例将I. 6微米的碳酸钙、熔体流动速率(MFR)为O. I的高密度聚乙烯(HDPE)树脂，助剂为0. 3质量份数的四[β-(3. 5-二叔丁基，4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和、O. 3质量份数的亚磷酸三(2. 4-二叔丁基苯基)酯、3质量份数的熔体流动速率(MFR)为70的高流动聚乙烯(PE)、3重量份数的纳米氧化钛与银离子的复合抗菌剂以及10重量份数的环己酰亚胺避鼠剂。将上述组份按计量分四级分别加入双螺杆造粒机中，第一级加入所有的树脂、助剂及相应比例的填料，每级加入填料的比例按照填料总量的30%、30%、30%、10%计，使用螺杆直径为75(Φ75)、长径比(L/D)为48 : I的双螺杆造粒机，在180-210°C下挤出造粒，然后干燥，得到HDPE吹塑材料。将此材料用中空吹塑机加工成瓶状或者其他形状的“单层渗透微灌容器”(见图8)，形状可以是 多种多样的，取决于设计的模具，只要能满足植物灌溉的要求即可。然后按照3倍拉伸比拉伸。“单层渗透微灌容器”上设计有带有螺旋14的进水口 15以及排气管10。螺旋14便于与堵头或管道连接，螺旋的形状不是重要的，还可以设计成其它任何便于连接的形状。进水口 15和排气管10的长度取决于容器的掩埋深度或者说所灌溉的植物根部距地面的深度，必须保证它们能露在地面以便操作。“单层渗透微灌容器”可用于对抗外压抗堵塞性能要求不高的场合。实施例5灌溉系统与实施例4 一致，只是用图9的“抗压单层微灌容器”替代图8的“单层渗透微灌容器”。“抗外压单层微灌容器”采用下述材料及工艺制备而成按照填料与树脂的质量份数比为100 100的比例将2. 6微米的碳酸钙、熔体流动速率(MFR)为O. 4的聚丙烯(PP)树脂，助剂为O. 3质量份数的四[β - (3. 5- 二叔丁基，4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和、O. 3质量份数的亚磷酸三(2. 4-二叔丁基苯基)酯、2质量份数的熔体流动速率(MFR)为100的高流动聚丙烯(PP)、3重量份数的纳米氧化钛与银离子的复合抗菌剂以及10重量份数的环己酰亚胺避鼠剂。将上述组份按计量分三级分别加入双螺杆造粒机中，第一级加入所有的树脂、助剂及相应比例的填料，每级加入填料的比例按照填料总量的40%、30%、30%计，使用螺杆直径为75(Φ75)、长径比(L/D)为48 : I的双螺杆造粒机，在190-220°C下挤出造粒，然后干燥，得到PP吹塑材料。将此材料用中空吹塑机加工成带有纵向加强筋结构16及横向凹形加强结构17的瓶状或者其他形状的自承式抗压单层渗透微灌容器，形状可以是多种多样的，取决于设计的模具，只要能满足植物灌溉的要求即可。然后按照2倍拉伸比进行拉伸，得到自承式抗外压单层渗透微灌容器。图9所示的“抗外压单层渗透微灌容器”上设计有带有螺旋14的进水口 15以及排气管10。螺旋14便于进水口 15与堵头或管道连接，螺旋的形状不是重要的，还可以设计成其它任何便于连接的形状。进水管15和排气管10的长度取决于容器的掩埋深度或者说所灌溉的植物根部距地面的深度，必须保证它们能露在地面以便操作。“抗压单层微灌容器”可用于对抗堵塞性能要求不高的场合。实施例6
灌溉系统与实施例4 一致，只是用图10的“抗堵塞双层渗透微灌容器”替代图8的“单层渗透微灌容器”。这种“抗堵塞双层渗透微灌容器”使用了凝胶保护层13，获得最好渗透微灌的效果。凝胶保护层13是采用如下方法制成先按照吹塑瓶的圆周周长将疏松型无纺布裁剪成适当宽度，然后将高保水性树脂粉按照与无纺布的体积比为1%的量，均匀布撒在疏松型无纺布上，轻微振动无纺布，使高保水性树脂粉均匀落入无纺布的孔隙内，然后用水蒸气处理30分钟，使高保水性树脂粉颗粒膨胀，紧紧卡在具有一定强度的无纺布骨架内，然后将包含有高保水性树脂的无纺布缝合成管状，并根据吹塑瓶的高度截成适当的长度，再将其套在实施例I制备的单层渗透微灌容器外构成凝胶保护层13。当容器装满水后，在水的作用下，交联的高保水性树脂在疏松的无纺布内会进一步膨胀，由于高保水性树脂吸水后的膨胀倍数可高达几百倍，但由无纺布构成的非水溶性塑料网络是高度抗拉的，所以凝胶保护层会紧紧贴在吹塑而成的具有毛细渗透功能的内胆壁上，形成毛细层与凝胶层合为一体的紧密接触。这种紧密接触会进一步提高渗透效果，同时膨胀的高保水性树脂也会向外凸出，形成与土壤颗粒接触的良好凝胶渗透层。图10所示的“抗堵塞双层渗透微灌容器”上设计有带有螺旋14的进水口 15以及排气管10。螺旋14便于进水口 15与堵头或管道连接，螺旋的形状不是重要的，还可以设计成其它任何便于连接的形状。进水管15和排气管10的长度取决于容器的掩埋深度或者说所灌溉的植物根部距地面的深度，必须 保证它们能露在地面以便操作。“抗堵塞双层渗透微灌容器”可用于对抗压性能要求不高的场合。实施例7灌溉系统与实施例4 一致，只是用图11的“抗外压、抗堵塞双层渗透微灌容器”替代图8的“单层渗透微灌容器”。“抗外压、抗堵塞双层渗透微灌容器”采用下述工艺制备而成将实施例3制备的凝胶保护层13套在图9所示的“抗外压单层渗透微灌容器”外，得到的具有优良抗外压、抗堵塞性能的“抗外压、抗堵塞双层渗透微灌容器”。实施例8图12给出了用吹塑薄膜加工得到的扁平状“抗堵塞双层渗透微灌膜容器”的示意图。该膜容器是采用下述材料及工艺制备而成按照填料与树脂的质量份数比为45 100的比例将I. 6微米的碳酸钙35份和60-80纳米的纳米碳酸钙10份、熔体流动速率(MFR)为O. I的高密度聚乙烯(HDPE)树脂、
0.3质量份数的四[β-(3. 5-二叔丁基，4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和、O. 3质量份数的亚磷酸三(2. 4- 二叔丁基苯基)酯、5质量份数的熔体流动速率(MFR)为70的高流动聚乙烯(PE)，将上述组份按计量分四级分别加入双螺杆造粒机中，第一级加入所有的树脂、助剂及相应比例的填料，每级加入填料的比例按照填料总量的30%、30%、30%、10%计，使用螺杆直径为75 (Φ 75)、长径比(L/D)为48 I的双螺杆造粒机，在180_210°C下挤出造粒，然后干燥，得到HDPE吹膜材料。将此材料用吹膜机加工成薄膜，然后经焊接、拉伸成所需要的器形具有毛细渗透功能的内层膜容器11。拉伸比为5倍。内层膜容器11上设计有带有喇叭口形状的进水口15以及排气管10。喇叭口形状的进水口 15是为了便于灌水及与堵头或管道连接，进水口15和排气管10的长度取决于容器的掩埋深度或者说所灌溉的植物根部距地面的深度，必须保证它们能露在地面以便操作。按照内层膜容器11的宽度将疏松型无纺布裁剪焊接成圆筒状，再按照内层膜容器11长度裁剪成段套在其上，并将底部焊接。然后将高保水性树脂粉按照与无纺布的体积比为O. 5%的量，均匀布撒在疏松型无纺布上，轻微振动无纺布，使高保水性树脂粉均匀落入无纺布的孔隙内，然后用水蒸气处理30分钟，使高保水性树脂粉颗粒膨胀，紧紧卡在具有一定强度的无纺布骨架内，构成凝胶保护层13。内层膜容器11与凝胶保护层13，构成图12所示的“抗堵塞双层渗透微灌膜容器”。当容器中装满水后，在水的作用下，交联的高保水性树脂在疏松的无纺布内会进一步膨胀，由于高保水性树脂吸水后的膨胀倍数可高达几百倍，但由无纺布构成的非水溶性塑料网络是高度抗拉的，所以凝胶保护层会紧紧贴在吹塑而成的具有毛细渗透功能的内胆壁上，形成毛细层与凝胶层合为一体的紧密接触。这种紧密接触会进一步提高渗透效果，同时膨胀的高保水性树脂也会向外凸出，形成与土壤颗粒接触的良好凝胶渗透层。以上所使用的渗透微灌容器，均必须含有“进水口”15，可以同输水管相连，同时渗透微灌管材和渗透微灌容器至少要具有一个排气口 10。这个排气口，有时也可与用于观察 液位的透明管材相连，这些液位管的另一端与大气相连，照样起到排气的作用，这些液位管可以是玻璃管或者是透明塑料管。当上述渗透微灌管材和容器与灌溉系统相连时，灌溉水是按如下过程进入土壤并对植物实施灌溉对于外层不含有凝胶保护层的渗透微灌元件，当充满水的渗透微灌元件埋入土壤中后，土壤颗粒与本案渗透微灌元件的器壁外表面密密麻麻地的均匀分布着无数亲水颗粒所构成的“毛细通道”紧密接触。若土壤的“水势”低于元件内灌溉水的“水势”，元件内的水会沿着这些毛细通道向器壁外渗出，进入土壤。其渗出的动力为毛细力及干燥土壤的吸力。在此过程中渗透微灌元件中的灌溉水连续不断地通过渗透微灌元件器壁上无数毛细通道向土壤渗透实现灌溉。随着灌溉过程的进行，土壤的水含量不断增加，直至渗透微灌元件内部的“水势”与土壤的“水势”相同。此时，单层渗透微灌元件中水、土壤水两者处于平衡态，渗透微灌元件内部水不再向外渗透。处在这种平衡态中的植物，其根系表皮由一种半透膜构成，当植物生长的需求使得植物根系内部的“水势”小于土壤的“水势”时，土壤水透过根系表面的半透膜向植物根系内部渗透，进入植物体内，使得植物体内的“水势”上升，直至满足植物的需求，植物不再吸水，渗透微灌元件也不再向外供(渗)水，灌溉结束。此时，渗透微灌元件中水、土壤水、植物体内水三者间处于平衡态。当进入植物体内的水分在植物根系的渗透压、水分子之间的内聚力以及植物毛细通道的作用下，水分很快沿植物躯干上升，同时在植物蒸腾拉力下，植物体内水分到达所有需要水分生长的部位。随着植物的生长，植物体内水分的蒸腾，植物内部的“水势”下降，植物体内水、土壤毛细水、渗透微灌元件内部水三者之间的“水势”平衡被破坏，土壤中的水重新渗浸入植物体内，渗透微灌复合管中的水再次向土壤补充，再次实施灌溉。如此，周而复始，连绵不断。对于外层含有凝胶保护层的渗透微灌元件，当充满水的渗透微灌元件埋入土壤中后，土壤颗粒与本案渗透微灌元件的器壁外表面凝胶层接触，而凝胶层与渗透微灌元件内壁密密麻麻地的均匀分布着无数亲水颗粒所构成的“毛细通道”紧密接触。若土壤的“水势”低于元件内灌溉水的“水势”，元件内的水会沿着内层这些毛细通道向器壁外的凝胶保护层渗出，进入土壤。其渗出的动力为毛细吸力和凝胶层的离浆作用及干燥土壤的吸力。在此过程中渗透微灌元件中的灌溉水连续不断地通过渗透微灌元件器壁上无数毛细通道及凝胶层向土壤渗透实现灌溉。随着灌溉过程的进行，土壤的水含量不断增加，直至渗透微灌元件内部的“水势”与土壤的“水势”相同。此时，渗透微灌元件中水、土壤水两者处于平衡态，渗透微灌元件内部水不再向外渗透。处在这种平衡态中的植物，其根系表皮由一种半透膜构成，当植物生长的需求使得植物根系内部的“水势”小于土壤的“水势”时，土壤水透过根系表面的半透膜向植物根系内部渗透，进入植物体内，使得植物体内的“水势”上升，直至满足植物的需求，植物不再吸水，渗透微灌元件也不再向外供(渗)水，灌溉结束。此时，渗透微灌元件中水、土壤水、植物体内水三者间处于平衡态。当进入植物体内的水分在植物根系的渗透压、水分子之间的内聚力以及植物毛细通道的作用下，水分很快沿植物躯干上升，同时在植物蒸腾拉力下，植物体内水分到达所有需要水分生长的部位。随着植物的生长，植物体内水分的蒸腾，植物内部的“水势”下降，植物体内水、土壤毛细水、渗透微灌元件内部水三者之间的“水势”平衡被破坏，土壤中的水重新渗浸入植物体内，渗透微灌元件中的水再次向土壤补充，再次实施灌溉。如此，周而复始，连绵不断，实现自适应功能。上述过程形成了“无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统”，此灌溉系统才是真·正最节水的渗透微灌系统。
权利要求
1.一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统，包括水源(1)，首部枢纽(2)，输配管网(3)和灌溉部(4)，首部枢纽包括水泵机组、水泵增压系统、肥料和化学药剂注入设备、控制器、测量装置和过滤系统；输配管网可分为主干管、支管、分配管；其特征是灌溉部的灌溉元件为渗透微灌管；所述渗透微灌管由双层结构组成，外层为具有毛细渗水功能的毛细渗透管(11)，内层是凹处开有长条形或圆形孔洞的开孔螺纹管(12)， 所述毛细渗透管(11)采用具有毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率< 4g/10min ;组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C :复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B =45-300, C :0. 2-1. O, D :1_5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。
所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得所述毛细渗透管(I)能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该管管壁内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水。
2.如权利要求I所述的渗透微灌系统，其特征是其毛细渗透管组分中的组分A选自，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚酯、尼龙、聚碳酸酯或者以上述热塑性塑料为主的共混/共聚改性物；组份B选自，金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅的氧化物、硅酸盐的缩聚物、铝硅酸盐的缩聚物、轻质或者重质碳酸钙、硅胶、沸石、滑石、水合滑石、氯碱工业产生的盐泥、铝业产生的赤泥、钛白粉、工业发电厂烟道气脱硫石膏或锅炉产生的粉煤灰，或者上述无机填料的两种或多种的混合物。
3.如权利要求I中所述的渗透微灌系统，其特征在于其组分B中，还可加入纳米颗粒材料，其粒径尺寸为60nm 150nm，加入重量份数为彡10。
4.如权利要求I中所述的微灌系统，其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组分E :抗菌剂，所述抗菌剂为银、铜、锌等金属离子及其化合物或混合物以及纳米金属银，固定在以二氧化钛、硫酸钡、沸石、硅酸盐、硅胶、磷酸盐、活性炭以及纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅为载体的复合物，其重量份数为0. 5-5。
5.如权利要求I中所述的渗透微灌系统，其特征在于具有毛细渗透功能的微灌材料，还含有助剂组分F :避鼠剂，所述避鼠剂为环己酰亚胺、类萜化合物单体、硼系化合物、芳基磷酸酯的金属盐或辣椒素或者上述避鼠剂的两种或多种的混合物，其重量份数为6_15。
6.一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统，包括水源(1)，首部枢纽(2)，输配管网(3)和灌溉部(4)，首部枢纽包括水泵机组、水泵增压系统、肥料和化学药剂注入设备、控制器、测量装置和过滤系统；输配管网可分为主干管、支管、分配管；其特征是灌溉部的灌溉元件为渗透微灌管；所述渗透微灌管由双层结构组成，外层为凝胶保护层(13)，内层为具有毛细渗水功能的毛细渗透管(11)， 所述凝胶保护层(13)由无纺布和高保水性树脂粉组成，按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的O. 5% _3%，所述高保水性树脂粉被投放在无纺布空隙内； 所述毛细渗透管(11)采用具有毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率< 4g/10min ;组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C :复合抗氧剂，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B =45-300, C :0. 2-1. O, D :1_5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。
所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得所述毛细渗透管(11)能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该管管壁内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水。毛细渗透管(11)渗出的水使得高保水性树脂粉膨胀形成凝胶，在由无纺布 构成的高强度高分子骨架网络中，凝胶保护层(4) 一面紧贴在毛细渗透管(I)的外壁使凝胶与毛细通道形成一体，一面与土壤接触形成具有渗透功能的防堵塞保护层。
7.如权利要求6中所述的渗透微灌系统，其特征是其中的微灌管的外层凝胶保护层(13)中的高保水性树脂粉选自改性淀粉类、纤维素类、甲壳素类、聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、醋酸乙烯酯类聚合物以及它们的共聚物、接枝物、衍生物或者改性物。
8.如权利要求6中所述的渗透微灌系统，其特征为按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的 O. 5% -1%。
9.如权利要求1-5中之一所述的渗透微灌系统，其特征在于毛细渗透管(11)的外层还包有凝胶保护层(13)。
10.一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌系统，包括水源(1)，首部枢纽(2)，输配管网(3)和灌溉部(4)，首部枢纽包括水泵机组、水泵增压系统、肥料和化学药剂注入设备、控制器、测量装置和过滤系统；输配管网可分为主干管、支管、分配管；其特征是灌溉部的灌溉元件为渗透微灌容器，所述渗透微灌容器由毛细渗透功能的微灌材料制成，所述微灌材料包括组分A :热塑性塑料，该热塑性塑料的熔体质量流动速率< 4g/10min ;组份B :亲水的无机填料，所述亲水的无机填料的平均粒径为10 μ m-1. 6 μ m ;助剂组份C 复合抗氧齐IJ，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂I : I复合而成；助剂组份D :熔体质量流动速率> 30g/10min的高流动性聚丙烯、聚乙烯或平均分子量大于3000的聚乙烯蜡或无规共聚聚丙烯；上述各组分的重量份数为A 100, B =45-300, C :0. 2-1. O, D :1_5，通过将上述各个组分按照计量称取在混炼机中混炼制得。
所述毛细渗透功能的微灌材料具有在不亲水的热塑性塑料基体中，均匀分布的由亲水的无机填料颗粒堆砌构成的毛细渗水网络结构，使得由毛细渗透功能的微灌材料制成的渗透微灌容器能够根据与之接触的土壤的水势高低，水可以通过该容器内部的具有网络结构的毛细通道向外渗水或停止向外渗水，该容器具有进水口(15)和排气口(10)。
11.如权利要求10所述的渗透微灌系统，所述渗透微灌容器的外表面还具有凝胶保护层(13)。
12.如权利要求10-11所述的渗透微灌系统，其特征是该渗透微灌容器为中空吹塑制品，所述进水口(15)以及排气管(10)带有螺旋(14)，该容器的外表面带有纵向加强筋结构(16)和横向凹状加强结构(17)。
13.如权利要求11所述的渗透微灌系统，所述渗透微灌容器被制成扁平状膜容器(11)，所述膜容器(11)上，带有进水口(15)以及排气管(10)。
14.如权利要求1-13所述渗透微灌系统的应用，将微灌系统的渗灌元件敷设在地下，对植物进行地下根系渗灌。
15.如权利要求1-13所述渗透微灌系统的应用，将该渗透微灌系统应用于沙漠植被灌溉。
16.如权利要求1-13所述渗透微灌系统的应用，将该渗透微灌系统应用于盐碱地植被灌溉。
全文摘要
本发明涉及微灌系统、制造方法及其应用，微灌系统灌溉部的灌溉元件为无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌管或容器；微灌元件包括具有三维网络结构的毛细渗透层(11)，该毛细渗透层采用具有三维网络渗水结构的毛细渗透微灌材料制成；还可包覆凝胶保护层(13)，该微灌元件具有一种复合渗透结构，根据与之接触的土壤水势高低，水可以通过渗透微灌元件自动向外渗水或停止向外渗水，该系统还具有抗阻塞、抗菌、防鼠功能，能广泛应用于节水微灌领域，应用于沙漠，可起到固沙、改良沙漠的作用；应用于盐碱地，可起到压盐碱、改造盐碱地的作用。
文档编号C08L23/20GK102907294SQ20121011854
公开日2013年2月6日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者王建民, 史贞 申请人:深圳市鑫康沃科技开发有限公司, 王建民, 史贞