新型滴灌專用料在內鑲貼片式滴灌帶的應用研究

牛少卿，馮厚軍，保功輝

（1.大禹節水（天津）有限公司，天津301712；2.天津市大禹節水灌溉技術研究院，天津301712）

新型滴灌專用料在內鑲貼片式滴灌帶的應用研究

牛少卿1，馮厚軍2，保功輝2

（1.大禹節水（天津）有限公司，天津301712；2.天津市大禹節水灌溉技術研究院，天津301712）

以北歐化工開發的滴灌專用料HE3409試制了壁厚為0.2mm的內鑲貼片式滴灌帶，對各配方所試制的滴灌帶的流量均勻性、環境溫度下耐靜水壓、耐拉拔、爆破壓、耐環境應力開裂等性能進行了測試。結果表明以HE3409滴灌專用料試制的滴灌帶的綜合性能優良，其中滴灌帶的相對流量偏差值為1.74%，爆破壓≥0.4MPa，110N/15min的間距變化率分別為0.5%～3%，具有良好的耐環境應力開裂性能和熱氧穩定性，基本滿足滴灌領域的使用及相關標準要求。

滴灌專用料；滴灌帶；性能

北歐化工公司開發出的滴灌專用料HE3409為雙峰聚乙烯，既含有很短的聚合物分子鏈，又含有很長的聚合物分子鏈，俗稱“連接分子”。正是這種“連接分子”，大大地提高了產品機械強度。在熔融狀態下，“連接分子”在小分子鏈的作用下，長分子鏈的部分鏈段開始舒展，從而改善了長分子鏈的流動性能，而短分子鏈起到分子間的潤滑作用，改善了加工性能［2］。因此，產品具有良好的機械性能和加工性能，且能適應通用設備加工。本文對以HE3409滴灌專用料試制的0.2mm滴灌帶的性能進行了研究分析。

1　實驗部分

多功能母料PE9199，北京吉和色母料有限公司；滴灌專用料HE3409，北歐化工有限公司。

1.2主要設備及儀器

滴灌帶生產機組WDG-III，天津盛大機械制造有限公司；滴灌管（帶）水力性能檢測臺，TJDY-1自制；萬能實驗機，XWW-20A，承德市金建檢測儀器有限公司；電熱恒溫干燥箱，202-Z，上海錦屏儀器儀表有限公司通州分公司；差示掃描量熱儀DSC-100，南京大展機電有限公司。

1.3工藝控制

主機轉速625r/min，牽引速度120m/min，機尾185℃，螺筒3220℃，螺筒2230℃，螺筒1240℃，法蘭250℃，機頸255℃，機頭260℃。

1.4試樣制備

試驗對象以生長期為六年生(各項指標穩定)的和田棗，取樣時，避開地頭，選擇長勢均勻的部分進行取樣。由于果實的掉落位置、掉落時間等不同，導致物理特性略有差異，加之紅棗撿拾為一次性作業，試驗采樣時充分考慮其方位、高度、層次等因素，確保樣品具有代表性。本次試驗采樣采用部分區組完全隨機取樣法，即綜合考慮各個影響因素進行均勻采樣。具體采樣方法如下：在標準矮化密植棗園中隨機選取10個區域進行標記，每個區域 5 株紅棗。試驗時在選定的 10 個區域中隨機選定 5 個區域，每個區域中隨機選定 1株進行采樣，在采樣對象選定后對其進行標記，為連續采樣做好準備，同時采樣時應盡量不要將棗樹上的果實碰落，造成誤撿。

試樣為φ16×0.2×300mm×1.38L/h規格的內鑲貼片式滴灌帶，試樣制備工藝流程如圖1。

圖1　樣品制備工藝流程

1.5性能測試

1.5.1流量均勻度測試

流量均勻度測試參照GB/T19812.3-2008（塑料節水灌溉器材內鑲式滴灌管、帶）進行，將含有25個灌水器的試樣水平懸吊在試驗臺架上，堵上末端，向內充水，排盡空氣后逐漸（20～40s）加壓至額定工作壓力，穩定滴水至少3min后，用集水容器收集每個灌水器的滴水量，滴水時間應不少于3min，用量筒測量集水容器中的滴水量并計算成流量（L/ h）。重復上述試驗，兩次所得流量之偏差不得大于2%，取平均值。

1.5.2環境溫度下耐靜水壓能測試

將試樣與試驗裝置連接上，先進行流量均勻度測試，然后增加水壓至1.8倍工作壓力，并保持60min，觀察試樣有無損壞現象，再將壓力降至額定工作壓力并測試試樣的流量均勻度，計算加壓前后流量的變化率。

1.5.3爆破壓測試

將試樣與試驗裝置連接上，向試樣內充水，排盡空氣后在20～30s內加壓至試樣破裂，試樣破裂時的壓力值即為測試結果。

1.5.4耐拉拔性能測試

試樣長度為250mm，固定于萬能試驗機的夾緊裝置上，在30S內加載110N的載荷，恒載15min后觀察試樣有無破損現象，并放置30min，測量試樣的間距變化率。

1.5.5耐環境應力開裂性能測試

將試樣側邊涂上壬基酚聚氧乙烯醚活性溶液，放入專用實驗夾具中夾緊，放入烘箱中在50±2℃下恒溫，每隔24h取出試樣，觀察試樣的表面是否出現可見裂紋，尤其是被折疊部位，應沖洗后展開仔細觀察，測試時間維持7d。

1.5.6氧化誘導期測試

將約15mg試樣放入鋁坩鍋中，置于量熱儀的樣品支架上，在流量50mL/min干燥氮氣保護下，以20℃/min速率升溫至200℃，保持恒溫5min，用工業用氧氣迅速切換氮氣，氧氣流量50mL/min。

2　結果與討論

2.1滴灌帶的表觀質量

按《GB/T 19812.3-2008塑料節水灌溉器材內鑲式滴灌管、帶》標準要求：滴灌管、帶一般為黑色，色澤應均勻一致；滴灌管帶的內壁應光滑平整，外表面不應有未塑化物、穿透性雜質及機械損傷；滴灌管、帶內滴頭（灌水器）鑲嵌應牢固、平整、位置正確，不應有滴頭漏嵌、翹曲及鑲嵌不到位等缺陷。以博祿HE3409滴灌專用料試制的0.2mm滴灌帶符合標準上述要求，但相較于混合配方LDPE/LLDPE/ HDPE體系生產，外觀光澤度較及柔順性方面則略次于混配體系。

2.2滴灌帶的性能指標

對使用HE3409滴灌專用料制備的0.2mm滴灌帶的流量均勻性、環境溫度下耐靜水壓、爆破壓、耐拉拔、耐環境應力開裂性、氧化誘導期等性能進行了測試，并與混配體系生產的0.2mm滴灌帶的對比分析（見表1）。

2.2.1流量均勻性

滴水是滴灌帶的最終目的，流量均勻性的高低則是評判滴灌帶質量的重要指標，流量主要由灌水器設計時確定的流道的深度、齒寬等因素決定，在滴灌帶成型加工過程中，灌水器的粘接對流量的均勻性有一定的影響，對于壁厚不高的滴灌帶，成型過程中容易出現灌水器粘接強度差或有可剝離現象，導致流量偏大，在操作中應注意對壓輪的微調。由表1可以看出，HE3409滴灌專用料制備的滴灌帶的相對流量偏差C值為1.74%，小于10%，這表明了灌水器與管壁的粘接強度良好，使用HE3409生產時，不需要再對灌水器的配方進行調整。

表1　滴灌帶的性能指標

2.2.2環境溫度下的耐靜水壓及爆破壓

滴灌帶必須具有一定的抗靜液壓強度方能滿足使用要求，兩種原料滴灌帶的耐靜水壓均處于0.18MPa下。耐靜水壓的測試一方面可以檢驗滴灌帶的抗靜液壓強度是否達到要求，另一方面可以檢驗灌水器的粘接強度，若粘接強度低，則容易出現加壓前后流量偏差較大的情況。爆破壓檢測滴灌帶在發生爆破時所承受的最大壓力值。表1中，HE3409制備的滴灌帶環境溫度下的耐靜水壓無破損，流量變化值小于10%，符合要求；爆破壓則優于混配體系，達到了0.4MPa以上。

2.2.3耐拉拔性能

耐拉拔性能是滴灌（管）帶生產企業作為質量控制的一項重要指標，耐拉拔性能主要觀察滴灌帶經過檢測后的間距變化率及灌水器粘接處是否出現破損情況，間距變化率大則表明抵抗拉伸的能力低，機械化鋪設時容易出現形變過大，降低滴灌帶的承壓性能，灌水器粘接處出現破損表明在鋪設時也容易出現同樣情況，如表2所示，HE3409制備的0.2mm滴灌帶間距變化率在110N/15min的狀態下表現優于混配體系的0.2mm滴灌帶。這是由于HE3409是雙峰聚乙烯，它既含有很短的聚合物分子鏈，又含有很長的聚合物分子鏈——連接分子，高相對分子質量的“連接分子”保證了產品機械強度，使得灌帶耐拉拔性、耐靜水壓和爆破壓等能表現優良。

2.2.4耐環境應力開裂性能

聚乙烯是對環境應力開裂極為敏感的材料，當滴灌帶在長期承受內壓和環境因素影響情況下發生應力開裂現象，將直接影響滴灌帶的使用壽命和性能，混配體系配方經過長期試驗及應用，確定其可滿足耐環境應力開裂性能要求。如表1所示的耐環境應力開裂測試結果，HE3409所制備的0.2mm滴灌帶的耐環境應力開裂性能測試結果均為無開裂、無裂紋，這是由于即使不含線性低密度聚乙烯，HE3409的相對分子質量部分可賦予材料良好的耐環境應力開裂性能。

2.2.5氧化誘導期測試

滴灌帶常在露天情況中使用，要求有較好的耐熱氧和耐光氧化性能，可以運用氧化誘導期（OIT）法加速實驗外推滴灌帶的熱氧壽命，圖2為以HE3409滴灌專用料制備的0.2mm滴灌帶的OTI曲線。由圖中可以看出，OTI值達到了82.21min，而混配體系的OTI值只有13.49min（圖3），這表明雙峰聚乙烯HE3409具有優異的熱氧穩定性。

3　結論

以北歐化工公司HE3409滴灌專用料試制的滴灌帶的外觀性能略次于混配體系，環境溫度下的耐靜水壓、爆破壓和耐拉拔等水力及力學性能則表現優良，具有良好的耐環境應力開裂性能和熱氧穩定性，基本滿足滴灌領域的使用及相關標準要求。

圖2　HE3409制備的滴灌帶OTI曲線

圖3　混配體系制備的滴灌帶OTI曲線

［1］張娜.國內滴灌產品及專用料的發展現狀及市場分析［J］.合成技術及應用，2013，28（3）:28-31.

［2］陸玲芳.北星雙峰聚乙烯工藝及產品［J］.金山油化纖，2004，23 （03）:34-36.

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.04.009

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