农用塑料滴灌带的配方设计

姚志光;白剑臣

【摘 要】农用塑料滴灌是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式,其水的利用率可达95％,虽然在生产设备及技术上已经十分成熟,然而,目前农用塑料滴灌带却存在价格不合理、使用成本高和质量不合格等缺点,这些问题大多与设备和技术无关,而与塑料滴灌带的配方设计有很大的关系,本文从研究塑料滴灌带的配方入手,在保证滴灌带质量的同时努力降低成本,改善滴灌带产品的性能,设计出了较为科学的配方.

【期刊名称】《内蒙古石油化工》 【年(卷),期】2015(000)019 【总页数】3页(P18-20) 【关键词】滴灌带;配方;塑料 【作 者】姚志光;白剑臣

【作者单位】内蒙古化工职业学院,内蒙古呼和浩特010010;内蒙古化工职业学院,内蒙古呼和浩特010010 【正文语种】中 文 【中图分类】S277.9+5

1 农用滴管带简介

目前，农用塑料滴灌带多为单翼迷宫式滴管带，塑料滴灌是目前干旱缺水地区最有

效的一种节水灌溉方式，其水的利用率可达95%，滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果，同时可以结合施肥，提高肥效一倍以上，可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。目前，塑料滴灌带的国产生产设备已基本过关，生产技术也日趋成熟，有条件的地区正积极发展滴灌。 2 目前农用塑料滴灌带存在问题

首先，是市场上的农用滴灌带产品的生产成本过高，不利于降低农业成本，不利于其广泛地得到推广应用。利用高分子材料制作的农用滴灌带来促进节水和农作物增产，在国内已有研究和运用，在我国的地区已经普及，主要用于部分干旱少雨地区的农作物的节水灌溉，目前大量使用的单翼迷宫式滴灌带，以聚乙烯为基本原料，再加入各种防老化剂、抗氧剂等助剂来改善使用性能，生产方法是使用塑料挤出机与滴灌带机头来挤出成型，生产技术相对成熟，但目前的滴灌带主要原料采用聚乙烯新料比较昂贵，推高了农业成本，农民购买基础生产资料的投入加大，导致滴灌带技术在内蒙古地区难以广泛推广。如果采用聚乙烯二次回收料为主要原料，适量配合线性低密度聚乙烯的新料来生产，则可大大降低成本，其市场价格也不会太高，但使用二次料的缺点是可能导致滴灌带的使用性能下降，例如力学性能和防老化的性能降低等缺点，探索采用高、低密度聚乙烯二次料与线性低密度聚乙烯（新料）为原料，加入合适的三防助剂、抗氧剂和抗紫外线助剂，生产出符合国标要求的滴灌带，既满足农业生产的要求又降低了农业成本则是利国利民的好事。 另外，农用滴灌带在使用过程中，发现有经常被虫蚀而损坏的现象，在地膜与滴灌带配合使用时，一旦塑料滴灌带被虫子咬坏，则需要对其进行更换和修补，这样一来则要打开地膜进行检查、更换和修补，打开地膜的地方则容易生长杂草，如能在滴灌带的配方中加入合适的趋避剂来阻止或减少虫蚀，所加入的趋避剂也与塑料有很好的相容性，又不影响塑料的加工性能及物理性能，则这一难题就得到了解决。 通过对塑料滴灌带配方设计的研究与改善，解决其中存在的质量问题，有效解决农

民用户投诉多，质量问题多，严重影响着自治区的农业生产等相关问题，无疑能为我区的农建工作做出贡献。 3 配方设计理念

3.1 在保证农用塑料滴灌带质量的前提下，使用二次料有效降低成本

目前，我国的塑料回收和二次料加工企业管理混乱，生产工艺也够不科学。对回收料不进行分类就混合在一起进行粉碎加工，导致二次料的成分混乱复杂，聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等成分都存在，还杂有其他成分的塑料回收料，这些成分互相之间不相容导致加工出的二次料融合不良，生产出新的制品分层严重，也容易产生应力开裂和快速老化等现象。另外，使用二次料的配方要重新进行实验探索，虽有一些经验可借鉴，但仍需要大量的实验来加以研究和分析，因此，找到来源可靠的聚乙烯二次回收料并开展大量的生产实践和农田实验十分必要的。 3.2 农用塑料滴灌带助剂的选择

在滴灌带配方中使用二次料又要保证产品质量，则需要选择和搭配合适的助剂才能很好的解决这一矛盾。不同的助剂对滴灌带的性能影响很大，如抗氧剂、抗紫外线剂、抗老化剂等，合适的助剂能够改善塑料滴灌带的使用性能，如力学性能和防老化性能等，改善的程度要通过实验确定，选择适合二次料的助剂，最大程度的改善滴灌带的性能也十分关键。 3.3 趋避剂的相容性和环保性

趋避剂是加入到塑料制品中的无毒但有气味的助剂，能起到趋避小动物的侵害和虫蚀的效果，选用一种合适的趋避剂能够与滴灌带原料很好的相容，而且不影响塑料的加工性能，对环境又不产生污染，在诸多趋避剂中则需要通过实验来遴选。 4 配方与实验 4.1 主料及设备

目前使用一次料高、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯为原料生产滴灌带的成熟配

方已有。常规生产采用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯为主体原料，再加入三防助剂和其它助剂；生产设备使用90mm～100mm挤出机及滴灌带机头，生产滴灌带为单翼迷宫式滴灌带，呼和浩特市精艺工塑料制品厂购买了整套设备，我为该企业的技术顾问，可与企业合作使用厂方的设备资源；实验土地选在呼和浩特市马铃薯种植农业区，由于先期有过合作，农民愿意提供土地进行实验。 回收料分两种，一种是用使用过的滴灌带粉碎清洗后造成的塑料颗粒，和这种原料配的新料也要按科学合理的比例配制。另一种回收料是市场上其它原料（如薄膜、塑料管等）回收造成的塑料颗粒，使用这种回收料时，首先要分清原料是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯还是线性低密度聚乙烯，然后再按比例配新料使用，切不可掺加PVC、PP原料，因其相容性差影响产品质量。 4.2 三防助剂

三防指的是防老化、防紫外线和防静电，防老化主要抗氧化和抗紫外线。氧老化是塑料滴灌带老化的主要因素，因为农用塑料滴灌带长期暴露在室外环境中，塑料的高分子链发生自动氧化反应而降解老化。例如：滴灌带中的主要树脂低密度聚乙烯LDPE在空气中即使在室温下也会发生相当严重的老化现象，但如果隔绝空气的条件下升温到290℃以上才会出现分解，究其原因就是塑料材料与氧气发生氧化反应而促进了其老化的过程。抗氧剂正是提高塑料材料的抗氧化能力的助剂，其原理是防止自由基的产生或阻止自由基的传递，又分为主抗氧剂和辅助抗氧剂。主抗氧剂有酚类抗氧剂，其最早的品牌为BHA（丁基羟基苯甲醚）、BHT（2.6－二叔丁基－4－甲基苯酚，商品名抗氧剂2），随着高分子科学的不断进步，目前又开发出了新型抗氧剂425、330等等，辅助抗氧剂有DLTP和DSTP（硫代二丙酸双十八酯），后者效果更好，可与主抗氧剂1010、1076等并用有协同效应。 由于聚合物分子的化学键很容易被紫外线所破坏，这也是塑料老化的主要原因之一，为此在塑料滴灌带的配方当中必须加入防紫外线的助剂。防紫外线首先是光屏蔽剂

即遮光剂，例如炭黑能反射或吸收紫外线，是塑料滴灌带中必加的助剂，而炭黑只是一道屏障，要想更好的防紫外线还需添加第二道防线，那就是紫外线的吸收剂，常见的有二苯甲酮类，也是应用最多的一类，如UV－9，UV－531等，其他还有UV－326，UV－327等等，这些防紫外线助剂的加入就给塑料滴灌带增加了第三道、第四道防线，则效果更佳。

在塑料滴灌带中加入防静电剂也是本次实验的一项创新，主要考虑了静电的积累对塑料滴灌带的加工与使用带来的不利影响。在塑料滴灌带的挤出生产时存在静电容易发生结块和粘壁等现象，在滴灌带铺设后又容易与地膜相粘连，给铺设带来不便，故在滴灌带配方中还需要加入防静电剂。防静电剂有抗静电剂447，化学名称N－（3－十二烷氧基－2－羟基丙基）乙醇胺，为白色流动性粉末，可作为塑料内部抗静电剂，可迅速有效地消除静电聚集，加工后获得无静电的制品，对聚乙烯树脂尤其有效。 4.3 驱避剂

常用的驱避剂有含氯化合物、有机磷和氨基甲酸酯，但有机磷和氨基甲酸酯类驱避剂的药力持久性差，主要以防白蚁蛀蚀为主，常见产品有“氯丹”、“七氯”等。另一类是二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫代四甲基秋兰姆、氟硅酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸特丁基磺酰酯等，环己酰亚胺类和有机锡类化合物也有一定趋避效果，传统的驱避剂还有邻苯二甲酸二甲酯。

通过设计及正交实验，并对产品进行性能检测，总结提炼出的合理配方见表1： 表1 用料及配方原料名称 熔融指数（g/10min） 用料比例 备注 化学成分高密度聚乙烯线性低密度聚乙烯低密度聚乙烯黑色母料三防母料驱避剂0.1－0.9 0.9－3 0.6－2 40%40%15%2%2%1%二次料新料二次料光屏蔽抗氧、光、静电防虫蚀HDPE LLDPE LDPE炭黑混合母粒邻苯二甲酸二甲酯

表2 三防母粒助剂及配方注：表2中配方比例以表1中总量2%为基准。助剂名

称 用料比例 化学成分抗氧剂1010抗氧剂168抗紫外线助剂UV531抗静电剂447 0.8%0.4%0.6%0.2%四［β－（3，5－二叔丁基－4－羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯三［2.4－二叔丁基苯基］亚磷酸酯二苯甲酮类N－（3－十二烷氧基－2－羟基丙基）乙醇胺 4.4 实验

变换不同的配方进行大量实验，将生产出滴灌带产品进行物理性能检测，尤其是力学性能检测，如拉伸性能、流量均匀性、抗堵塞性能、炭黑含量，以及承压能力要在2MPa以上等等，产品符合GB/T19812.1－2005《塑料节水灌溉器材单翼迷宫式滴灌带》产品标准中所规定的指标。

对于抗老化性能，则是通过老化试验箱和自然老化实验相互配合，进行测试取得基础数据，根据数据分析修改配方，生产出最优产品。

在农业生产中试用，选取马铃薯的种植为实验作物，观察其是否符合农业生产节水、增产的需要。 5 总结

通过研究和实验以及分析，终于研究出利用二次料或二次料与部分新料生产的农用塑料滴灌带产品，通过加入合适的三防助剂以及其他助剂，达到的产品在符合国标中的各项指标要求的前提下，有效地降低了农用塑料滴灌带的成本。又探索性地在农用滴灌带中加入适量的驱避剂，起到了趋避虫害避免虫蚀，保证农业生产有序正常进行的良好目的。 ［参考文献］

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［2］ 桑永.塑料材料与配方（第二版）［M］.北京：化学工业出版社，2014：212.

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