一种用于园林花卉种植采暖的管材及其制备方法与流程

本发明涉及管道，具体涉及一种用于园林花卉种植采暖的管材及其制备方法。

背景技术：

1、随着塑料管道技术不断地发展，塑料管道广泛应用于园林花卉大棚种植的采暖系统中，以在寒冷天气为园林花卉提供适宜的温度环境。为了充分发挥采暖系统的效果，园林花卉种植采暖用的管材多明装铺设于培养床下方，采暖时管材内循环水的温度为30℃-40℃的温水。由于管材采用明装铺设方式，管材长期被可见光照射，光透过管材进入管材内壁，而管材输送的水中含有一定的氧气及藻类孢子，再加上适宜的水温环境，使得管材使用两三个月后，管材的内壁就容易滋生藻类；另外，管材铺设于培养床下，管材外壁易被喷灌的营养液淋湿，而空气中也含有一定的氧气与藻类孢子，使得管材的外壁也容易滋生藻类。管材内壁的藻类长时间不清理，会导致管道水流通径变小，造成管路堵塞，影响采暖系统的运行；而管材外壁的藻类长时间不清理，会降低管材的传热效率，增大采暖系统的能耗，同时会影响大棚内环境美观度。针对存在的问题，现有技术多提高管材的阻光性能，使得可见光不能透过管材进入管材内壁，从而移除藻类生长所需的光照要素，以防止藻类滋生。但这种方法仅解决管材内壁滋生藻类的问题，而管材外壁滋生藻类的问题并未得到有效的解决。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种用于园林花卉种植采暖的管材，以解决园林花卉种植采暖用的管材内外壁易滋生藻类的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于园林花卉种植采暖的管材，包括管材本体，还包括包覆在管材本体表面的功能层，功能层采用功能复合材料，功能复合材料包括基体树脂100份、功能母粒1-20份、增容剂1-5份，基体树脂为pe-rt、pb中的至少一种，功能母粒由改性石墨烯、纳米二氧化钛复合而成，改性石墨烯与纳米二氧化钛的质量比为1-7:100，改性石墨烯由氧化石墨烯接枝改性而得，氧化石墨烯为单层、表面具有羧基、羟基。

4、优选的，作为一种改进，所述功能母粒通过如下步骤制备得到：

5、s1、将改性石墨烯与纳米二氧化钛按质量比1-7:100混合，加入与改性石墨烯/纳米二氧化钛混合物等质量的分散剂并混合均匀得到均匀的分散液；

6、s2、将分散液在80-180℃的反应釜中以10-100r/min的搅拌速率处理，使其充分反应，反应完成后经烘干研磨得到改性石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒。

7、优选的，作为一种改进，所述氧化石墨烯的碳氧比为4，氧化石墨烯的横向尺寸大于5微米。

8、优选的，作为一种改进，所述改性石墨烯通过如下步骤制备得到：将氧化石墨烯与表面活性剂按质量比1:10混合，进行超声处理，之后加入与氧化石墨烯等摩尔的重氮盐，用强酸调节溶液ph值为5-7,并在室温下搅拌并充分反应后，加热处理得到沉淀物，再对沉淀物进行抽滤、冲洗、烘干，得到改性石墨烯。

9、优选的，作为一种改进，所述重氮盐为硝基苯重氮盐、吡唑重氮内盐、三蝶烯重氮盐中的至少一种。

10、优选的，作为一种改进，所述表面活性剂为聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、木质素磺酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸中的至少一种。

11、优选的，作为一种改进，所述纳米二氧化钛为锐钛型，纳米二氧化钛的粒径小于25nm。

12、优选的，作为一种改进，所述增容剂为pe-g-mah、pp-g-mah、poe-g-mah中的至少一种。

13、本发明还提供一种用于园林花卉种植采暖的管材的制备方法：

14、将基体树脂、改性石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒、增容剂混合均匀并熔融后得到熔融的功能复合材料，熔融的功能复合材料与管材本体用材料在同一个挤出机上同时挤出，挤出后的功能复合材料包裹在管材本体外部形成管材的功能层；再将管材经过500-1500ghz微波处理，得到用于园林花卉种植采暖的管材。

15、优选的，作为一种改进，所述管材本体和功能层之间还有粘接层，粘接层用于分隔管材本体和功能层，管材本体、粘接层采用同一个挤出机挤出成型。

16、优选的，作为一种改进，所述功能复合材料中功能母粒为10-15份，增容剂份数3-5份。

17、优选的，作为一种改进，所述微波处理频率800-1500ghz，微波处理时间为1-10min。

18、优选的，作为一种改进，所述微波处理时间为5-10min，以保证管材在微波处理时吸收足够的热量，石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒之间能紧密接触，确保形成闭合的导热、导电通路，确保管材的阻光性、导热以及光催化能力，完全实现在采暖管材使用12个月后管材内外壁均不会出现藻类滋生的情况。

19、本发明的有益效果是：

20、1、通过重氮盐对氧化石墨烯进行接枝改性，得到的改性石墨烯可均匀分散在分散液中，提高改性石墨烯与二氧化钛的混合均匀性，使改性石墨烯与纳米二氧化钛可进行有效的复合。

21、2、借助改性石墨烯优异的光学能力、导电能力、导热能力，将改性石墨烯与纳米二氧化钛进行复合，解决了目前二氧化钛与常规石墨烯复合后依然存在的对可见光的吸收能力较弱的问题，极大增强纳米二氧化钛对可见光的吸收能力，增强管材的阻光能力，使得管材的透光率能够做到低至0.01％，基本实现了完全阻光，保证了可见光基本无法进入到管材内部，实现常规管材暗装的效果，保证了即便采暖用管材长期明装在培养床下也能达到管材内部不会滋生藻类的情况，确保采暖管材的长期有效使用，完全解决了目前采暖管材内壁容易滋生藻类的问题；此外，在管材的采暖性能上，因功能层有石墨烯的加入，提高了整个管材的导热效率，也降低整个采暖系统的能耗。

22、3、本方案的改性石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒，通过将电子从纳米二氧化钛的导带通过c-o-ti键转移到石墨烯界面，降低纳米二氧化钛激发时电子-空穴对的复合程度，提高纳米二氧化钛在可见光下的催化降解能力，在可见光下可将管材外壁的藻类孢子进行催化降解，抑制管材外壁的藻类滋生；加之增容剂提高改性石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒与基体树脂的偶联效果，使改性石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒能够均匀地分散在基体树脂中，进一步增强了管材整体的催化降解能力和热传导性能；此外，因采暖管材长期处于30-40℃的水温环境下，该温暖环境下，使得改性石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒长期保持活性，促进了催化降解能力的长期有效发挥，确保了在超长时间内，管材外壁不会出现藻类的情况，保障了管材的散热性能在长时间内不受影响，极大延长了管材正常使用的时间。

23、4、利用微波对管材进行处理，微波处理能够使得管材挤出过程中产生的残余应力消除，提高管材的强度，同时微波过程使得管材功能层同步受热，功能层的基体树脂分子链段由杂乱排列转变为均匀排列，缩短了功能层中改性石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒之间的距离，使得改性石墨烯/纳米二氧化钛功能母粒之间更加紧密接触，形成不间断的导热、导电通路，进一步提高管材的阻光性、导热性以及光催化能力。

24、5、三层结构设计，将功能层与承压层通过粘接层粘接在一起，将功能层与承压层隔开，保证管材承压层不被破坏；同时通过同一个挤出机挤出成型，该方法操作简单、生产效率高。