滴灌带专用料及其制备方法与流程

文档序号:12401783阅读:3771来源:国知局

本发明属于滴灌带技术领域,具体涉及一种滴灌带专用料及其制备方法。



背景技术:

中国是水利资源匮乏的国家,尤其是黄河以北的东北、西北、华北等地干旱少雨,导致土地沙化、水土流失严重;我国又是世界上的灌溉大国,灌溉用水量占到全国总用水量的73%。由于我国农田大多采用漫灌,灌溉方式落后,灌溉用水效率低下,水的利用率只有20-40%,单方水的粮食生产量只有0.85kg左右,远远低于世界发达国家2kg以上的水平,水资源的浪费十分严重。近年来,国家水利部和当地政府加紧实施“绿色生态灌溉”工程,滴灌管带成为国家和当地政府主导和推动的新兴重点产业项目,伴随微喷滴灌这项先进的高效节水技术的应用,国内已形成了一个专门的产业,滴灌管、带等原料的需求量大增,技术要求也高。

2012年,滴灌带的需求量为15万吨,2013-2015年需求量达到23-25万吨,并且随着节水工程的推广,对滴灌带的需求量将进一步扩大。

目前,国内滴灌带生产厂家主要采用的是聚乙烯共混料,其原料成本较线性低密度聚乙烯高出500元/吨,并且滴带加工线速、滴管带内外壁表面性能、抗拉伸性能等都无法满足标准及用户使用要求。

目前,国内没有滴灌带专用料,滴灌管带生产原料主要采用HDPE/LLDPE/LDPE共混的方法。采用此方法生产存在两个问题:

(1)共混料的质量均一性差,导致滴灌带的质量不稳定;由于滴灌带的质量不稳定,在滴灌带的铺设过程中,出现了滴灌带断裂问题,造成大水漫灌损害作物生长,并需要重新铺设,造成了人力、物力及时间的巨大浪费。

(2)原料成本高,对原料质量的控制难度大,经常由于某单一原料质量、价格、货源等而改变配方,造成生产成本增加、质量控制波动,根据目 前常使用的滴灌带共混料分析;研究专用料较使用共混原料成本低500元/吨,则专用料开发生产有300-400元/吨的利润。



技术实现要素:

本发明的目的主要在于提供一种滴灌带专用料及其制备方法,以克服现有技术中滴灌带共混料质量均一性差、成本高的问题。

本发明的目的是这样实现的,一种滴灌带专用料,该专用料包括以下重量份配比的原料:

乙烯与1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂99.9~100.0;

抗氧剂0.03~0.08,其中包括主抗氧剂和辅抗氧剂,重量比例为1~8:1;

爽滑剂0.03~0.05;

其中,乙烯与1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂的熔体流动速率为0.62~0.67g/10min(2.16kg砝码),密度为0.928~0.937g/cm3

本发明所述的滴灌带专用料,其中,优选的是,所述乙烯与1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂是通过以下方法制备的:将原料乙烯、1-丁烯引入气相反应器中,1-丁烯与乙烯的摩尔比为0.31~0.39:1,并加入催化剂,调节反应器内的反应温度为86~90℃,反应压力为1.9~2.2MPa,进行反应即制得乙烯与1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂。

本发明所述的滴灌带专用料,其中,优选的是,所述原料1-丁烯与乙烯的摩尔比为0.33~0.37:1。

本发明所述的滴灌带专用料,其中,优选的是,所述催化剂为齐格勒-纳塔型钛系催化剂。

本发明所述的滴灌带专用料,其中,优选的是,所述催化剂用量为1.58~2.51kg/吨乙烯。

本发明所述的滴灌带专用料,其中,所述抗氧剂用于提高材料的加工稳定性和长期抗热氧老化性,其中主抗氧剂采用酚类抗氧剂,辅抗氧剂采用亚磷酸酯类抗氧剂,采用该抗氧剂体系可为树脂提供足够的加工稳定性和热氧老化性。

本发明所述的滴灌带专用料,其中,优选的是,所述主抗氧剂为酚类抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,所述辅抗氧剂为 亚磷酸酯类抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。

本发明所述的滴灌带专用料,其中,优选的是,所述爽滑剂为硬脂酸锌。

本发明还提供了滴灌带专用料的制备方法,该方法包括以下步骤:将乙烯与1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂、抗氧剂和爽滑剂按照上述计量比,混合均匀后,在双螺杆挤出机熔融挤出至冷却水中,挤出温度为160~180℃,螺杆转速为20~60r/min,得到颗粒状滴灌带专用料。

本发明中采用的乙烯和1-丁烯优选以下规格:

乙烯:纯度≥99.20%,C2H2≤5×10-6,CO≤1×10-6,O2≤2×10-6,H2O≤1×10-6

1-丁烯:纯度≥98.5%,H2O≤20×10-6,CO≤5×10-6,单烯烃≥98.5%,过氧化物≤1×10-6,硫≤1×10-6

本发明所述的齐格勒-纳塔型钛系催化剂优选Univation公司生产的MT-1。

本发明的有益效果:

1、本发明基础树脂熔体流动速率为0.62~0.67g/10min(2.16kg砝码),密度为0.928~0.937g/cm3,熔体流动速率低,分子量大,有利于提高滴灌带制品的拉伸性能,另外滴灌带比膜后比管薄,并且一侧有压制的迷宫,密度过低强度不足,过高热压强度不够,通过测试密度为0.928~0.937g/cm3最为适宜,故本发明通过控制1-丁烯与乙烯的摩尔比例,使其有合适的密度可以满足制品的爆破压力≥0.20MPa,流量2.5~3.0L/h等指标要求。

2、控制主辅抗氧剂适宜比例,使其产生协同效应,提高制品在使用过程中的耐老化性能,保证制品至少使用两季。

具体实施方式

以下对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例,下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件。

乙烯与1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂:

本发明中,乙烯与1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂的熔体流动速率通常限定为0.62~0.67g/10min,密度通常限定为0.928~0.937g/cm3

1-丁烯与乙烯的配比:

本发明中,对1-丁烯与乙烯的摩尔比通常限定为0.31~0.39。

抗氧剂:

本发明中,主抗氧剂通常为酚类抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,辅抗氧剂通常为亚磷酸酯类抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯,且主抗氧剂与辅抗氧剂的重量比为1~8。

下面通过具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。

实施例1

乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂的原料:

(1)聚合级乙烯进料量1吨/小时

(2)催化剂:MT-1加入量1.58kg/小时

(3)1-丁烯加入量740kg/小时

乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂的制备方法:

将乙烯、1-丁烯分别注入气相流化床反应器中,严格控制1-丁烯乙烯进料比,并加入事先活化好的催化剂,控制反应器中的反应温度86℃,反应压力1.9MPa,乙烯进料量1吨/小时,1-丁烯加入量740kg/小时,催化剂加料量1.58kg/小时,得到反应产物的熔体流动速率为0.63g/10min和密度为0.928g/cm3的乙烯1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂。

滴灌带专用料的制备:

将上述制备的乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂100重量份、主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.03重量份、辅抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯0.03重量份、爽滑剂硬脂酸锌 0.03重量份,均匀混合后,在双螺杆挤出机熔融挤出至冷却水中,挤出温度220℃,螺杆转速100r/min,获得颗粒状滴灌带专用料,并对其性能进行了测试,测试结果见表1。

实施例2

乙烯、1-丁烯共聚基础树脂的原料:

(1)聚合级乙烯进料量1吨/小时

(2)催化剂:MT-1加入量2.51kg/小时

(3)1-丁烯加入量680kg/小时

乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂的制备方法:

将乙烯、1-丁烯分别注入气相流化床反应器中,严格控制1-丁烯乙烯进料比,并加入事先活化好的催化剂,控制反应器中的反应温度90℃,反应压力2.2MPa,乙烯进料量1吨/小时,1-丁烯加入量680kg/小时,催化剂加料量2.51kg/小时,得到反应产物的熔体流动速率为0.67g/10min和密度为0.937g/cm3的乙烯丁烯共聚聚乙烯基础树脂。

滴灌带专用料的制备:

将上述制备的乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂100重量份、主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.04重量份、辅抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯0.02重量份、爽滑剂硬脂酸锌0.05重量份,均匀混合后,在双螺杆挤出机熔融挤出至冷却水中,挤出温度200℃,螺杆转速90r/min,获得颗粒状滴灌带专用料,并对其性能进行了测试,测试结果见表1。

实施例3

乙烯、1-丁烯共聚基础树脂的原料:

(1)聚合级乙烯进料量1吨/小时

(2)催化剂:MT-1加入量2.12kg/小时

(3)1-丁烯加入量640kg/小时

乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂的制备方法:

将乙烯、1-丁烯分别注入气相流化床反应器中,严格控制1-丁烯乙烯进料比,并加入事先活化好的催化剂,控制反应器中的反应温度87℃,反应压力2.0MPa,乙烯进料量1吨/小时,1-丁烯加入量640kg/小时,催化剂加料量2.12kg/小时,得到反应产物的熔体流动速率为0.65g/10min和密度为0.930g/cm3的乙烯丁烯共聚聚乙烯基础树脂。

滴灌带专用料的制备:

将上述制备的乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂100重量份、主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.06重量份、辅抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯0.01重量份、爽滑剂硬脂酸锌0.04重量份,均匀混合后,在双螺杆挤出机熔融挤出至冷却水中,挤出温度200℃,螺杆转速100r/min,获得颗粒状滴灌带专用料,并对其性能进行了测试,测试结果见表1。

实施例4

乙烯、1-丁烯共聚基础树脂的原料:

(1)聚合级乙烯进料量1吨/小时

(2)催化剂:MT-1加入量2.35kg/小时

(3)1-丁烯加入量620kg/小时

乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂的制备方法:

将乙烯、1-丁烯分别注入气相流化床反应器中,严格控制1-丁烯乙烯进料比,并加入事先活化好的催化剂,控制反应器中的反应温度90℃,反应压力2.0MPa,乙烯进料量1吨/小时,1-丁烯加入量620kg/小时,催化剂加料量2.35kg/小时,得到反应产物的熔体流动速率为0.64g/10min和密度为0.932g/cm3的乙烯丁烯共聚聚乙烯基础树脂。

滴灌带专用料的制备:

将上述制备的乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂100重量份、主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.04重量份、辅抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯0.02重量份、爽滑剂硬脂酸锌0.05重量份,均匀混合后,在双螺杆挤出机熔融挤出至冷却水中,挤出温度200℃,螺杆转速90r/min,获得颗粒状滴灌带专用料,并对其性能进行了测试,测试结果见表1。

实施例5

乙烯、1-丁烯共聚基础树脂的原料:

(1)聚合级乙烯进料量1吨/小时

(2)催化剂:MT-1加入量2.49kg/小时

(3)1-丁烯加入量780kg/小时

乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂的制备方法:

将乙烯、1-丁烯分别注入气相流化床反应器中,严格控制1-丁烯乙烯进料比,并加入事先活化好的催化剂,控制反应器中的反应温度88℃,反应压力2.0MPa,乙烯进料量1吨/小时,1-丁烯加入量780kg/小时,催化剂加 料量2.49kg/小时,得到反应产物的熔体流动速率为0.65g/10min和密度为0.937g/cm3的乙烯丁烯共聚聚乙烯基础树脂。

滴灌带专用料的制备:

将上述制备的乙烯、1-丁烯共聚聚乙烯基础树脂100重量份、主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.08重量份、辅抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯0.01重量份、爽滑剂硬脂酸锌0.05重量份,均匀混合后,在双螺杆挤出机熔融挤出至冷却水中,挤出温度200℃,螺杆转速90r/min,获得颗粒状滴灌带专用料,并对其性能进行了测试,测试结果见表1。

对比例1:

按照CN 103554632A实施例1中的原料比例,生产乙烯丁烯共聚物;将上述制备的乙烯丁烯共聚聚乙烯基础树脂99.7重量份、主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.04重量份、辅抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯0.05重量份、热稳定剂硬脂酸锌0.06重量份,抗静电剂N,N-二羟乙基十八胺0.06重量份,均匀混合后,在双螺杆挤出机熔融挤出至冷却水中,挤出温度200℃,螺杆转速90r/min,获得颗粒状专用料,并对其性能进行了测试,测试结果见表1。

表1实施例及对比例产品性能测试结果

从表1数据可以看出,实施例生产的滴灌带产品的熔体流动速率低,拉伸强度高,有利于提高滴灌带制品的拉伸使用性能;对比例产品的密度较低,因为滴灌带比膜后比管薄,并且一侧有压制的迷宫,密度过低强度不足,过高热压强度不够,通过我们大量试验0.928~0.937g/cm3最为适宜,可以满足制品的爆破压力≥0.20MPa,流量2.5-3.0L/h等指标要求;实施例的熔流比要明显大于对比产品,熔流比大有利于产品的加工,更容易满足下游生产产商的要求

综上所述,本发明流动速率为0.62~0.67g/10min(2.16kg砝码),密度为0.928~0.937g/cm3的基础树脂更符合滴灌带产品的使用范围。

当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

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