一种渗透微灌管及其制备方法

摘要

本发明涉及一种渗透微灌管及其制备方法，该管包含毛细渗透管(1)，采用具有毛细渗透功能的材料制成，具有亲水的无机填料与热塑性塑料的三维网络毛细渗水结构，以及无动力、自适应、持续、均衡渗透功能，根据与之接触的土壤水势高低，水可以通过管材自动向外渗水或停止向外渗水。该管还可包含凝胶保护层(4)，是将高保水性树脂粉投放到无纺布的空隙中，高保水性树脂粉吸水膨胀形成凝胶保护层。管材具有较好的渗水能力，能抗阻塞、抗菌、防鼠，使用这种微灌管并辅助以其它灌溉元件，构成一种无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌体系，可应用于节水微灌领域。

权利要求

1.一种渗透微灌管，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(1)，内层(2)是凹处开有长条形或圆形孔洞(3)的开孔螺纹管，所述毛细渗透管(1)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10μm-1.6μm；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1∶1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，使得所述毛细渗透管(1)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1所述的渗透微灌管，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；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、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两种以上的混合物。

3.如权利要求1中所述的渗透微灌管，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≤10。

4.如权利要求1中所述的渗透微灌管，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，所述抗菌剂为银离子、铜离子、锌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、纳米氧化硅为载体的复合物，其重量份数为：0.5-5。

5.如权利要求1中所述的渗透微灌管，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两种以上的混合物，其重量份数为：6-15。

6.一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(4)，内层为具有毛细渗水功能的毛细渗透管(1)，所述凝胶保护层(4)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0.5％-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(1)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10μm-1.6μm；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1∶1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，使得所述毛细渗透管(1)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(1)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(1)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中所述的防堵塞的渗透微灌管，其特征是其外层凝胶保护层(4)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中所述的防堵塞的渗透微灌管，其特征为按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的0.5％-1％。

9.如权利要求6中所述的防堵塞的渗透微灌管，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≤10。

10.如权利要求6中所述的防堵塞的渗透微灌管，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，所述抗菌剂为银离子、铜离子、锌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、纳米氧化硅为载体的复合物，其重量份数为：0.5-5。

11.如权利要求6中所述的防堵塞的渗透微灌管，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两种以上的混合物，其重量份数为：6-15。

12.如权利要求1-5中之一所述的渗透微灌管，其特征是在其毛细渗透管(1)的外层还包有凝胶保护层(4)。

13.如权利要求1-5中任意一项所述渗透微灌管的制备方法，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

1.6～1.9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(1)：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(1)，拉伸比为1-7倍；

将开孔螺纹管导入毛细渗透管(1)中，形成内层(2)，在比毛细渗透管熔融起始温度低

5℃-20℃的温度下加热毛细渗透管(1)，使其收缩，紧套在开孔螺纹管上，制得。

14.如权利要求13中所述的渗透微灌管的制备方法，其特征是加工毛细渗透管(1)时的拉伸比为2-4倍。

15.如权利要求13中所述的渗透微灌管的制备方法，其特征是对毛细渗透管(1)的加热温度比其熔融起始温度低5-10℃。

16.如权利要求6-11中任意一项所述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：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

1.6～1.9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(1)：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(1)，拉伸比为1-7倍；

凝胶保护层(4)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(4)；

最后将凝胶保护层(4)套在毛细渗透管(1)外，得到能够防堵塞的渗透微灌管。

说明书

一种渗透微灌管及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种节水微灌管材，尤其涉及一种具有渗透功能的埋地微灌管。

背景技术

[0002] 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。目前节水灌溉技术主要有以下几种：(1)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。

[0003] 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。

[0004] 农用高保水性树脂粉(Water Retaining Polymers agent)或称保水剂(Water Retaining 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％一70％【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1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。

[0005] 现有技术1

[0006] 地面滴灌是以色列开发的一种节水灌溉技术。为避免地面水蒸发造成灌溉水浪费，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。现有技术1的缺点：由于滴灌是为地面灌溉而设计，并不需要过多考虑堵塞问题。但将其埋在土壤中，堵塞就成为制约地下滴灌的主要因素。产生堵塞的原因主要可分为四大类：①物理堵塞；②化学堵塞；③微生物堵塞；④植物根系堵塞。为解决堵塞问题，专利ZL200820077586.1、专利ZL98233435.4构思的方法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，其防堵效果较差，使用寿命较短。

[0007] 现有技术2

[0008] 专利申请200810010002.3、专利申请200710012873.4提出用“塑料微孔发泡成孔技术”制成一种渗灌管；专利ZL98125656.2、ZL200610152776.0采用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2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。

[0009] 现有技术3

[0010] 专利ZL201020555061.1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ZL 01139268.1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。上述现有技术的缺点：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、浸渍制备渗透管均为复杂的工艺方案，生产效率低、成本高。

[0011] 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，破坏了该专利所述的“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。

[0012] 现有技术4

[0013] 专利ZL200710071720.7以惰性填料、塑料和由“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。在权利要求书中对“隔离剂”作如下说明：“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。“水可以通过这些通道缓慢地从壁的一侧渗透到另一侧，从而使制成的塑料制品具有了渗漏水的功能”。然而，按照该专利的描述，填料团聚体接触基体的一面的隔离剂可以产生迁移，形成间隙。但其问题在于填料与填料之间没有与基质接触的表面仍然包裹有隔离剂，即便在最理想的情况下，形成了一种能够贯穿渗灌容器器壁两侧、构成了一个中间是堆砌的填料、堆砌填料与基体之间形成了能够透水的通道的理想模型，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，其渗水功能较差。

[0014] 专利申请200910071769.1使用纳米颗粒、塑料和一种“表面活性剂”制备一种“半透膜”。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”。然而，上述专利申请试图把已经与填料结合的表面活性剂用水抽提出，这很难以实现。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结合，亲油的另一端向外，使填料原有的亲水表面改为亲油表面，导致填料与高分子基体的相容性大大提高，填料与高分子基体的两相界面的结合更为牢固，成为一个具有良好的力学性能有机的整体。在塑料加工改性领域广泛采用这种处理方法，以实现填料与高分子基体之间的牢固结合，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，两相界面存在大量间隙，表面活性剂的使用对生成微孔是不利的。所以，使用表面活性剂使成孔效率降低，材料的渗水效果较差。

[0015] 上述两项专利技术填料填充的比例较低，专利ZL200710071720.7填料与塑料基体的比例为5～30∶100，专利申请200910071769.1填料与塑料基体的比例为5～60∶100，由于使用了隔离剂和表面活性剂，改变了填料表面的亲水特性，所以材料的渗水效果较差，并且由于需要用隔离剂或表面活性剂对填料进行预混合处理，由此也带来了较长的工艺流程，投资大，原材料成本高，生产效率低，总体生产成本较高，且生产环境粉尘较大，污染较高。上述两项技术均无提及抗菌防霉及防鼠功能。因此抗生物堵塞的能力较差，也无避鼠效果。

[0016] 综上所述，现有技术中无采用具有毛细渗透功能的微灌材料制备微灌管的技术，也没有采用高保水性树脂粉制得的凝胶渗透层作为外部渗水层的技术，所得微灌管材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、还存在不环保、工艺复杂、生产效率低，成本高等缺点。

[0017] 在介绍本发明的内容之前，首先定义本文中使用的关键词。

[0018] 土壤的水势：土壤水势(soil water potential)是在等温可逆条件下，移动无限少量纯水到土壤中某点，单位纯水所做的功。土壤水势一般表示为负的压力。土壤中水饱和时，土壤水势的绝对值小，土壤含水量低时，土壤水势的绝对值大。因此土壤水势绝对值的大小反映了土壤水分运动和植物吸水的难易。在任何情况下，水的运动趋势都是从水势高移向水势低处。【《中国农业百科全书》】

[0019] 土壤中的水分可以用两种方式描述：含水量和水势。含水量是指单位体积土壤中水分的体积或单位重量土壤中水分的重量，含水量不能反映土壤水分对植物得有效性。譬如15％的含水量，在沙土中已经相当湿润，几乎所有植物都可以生长。如果黏土含水15％，几乎所有植物都无法生存。相反，如果用水势作为测量单位，测量结果则与土壤性质无关，不管土壤性质，不管地理位置，-10巴的土壤都很干旱，-0.5巴的土壤都很湿润。可以看出，单凭含水量，你无法判断土壤对于植物生长而言的干旱程度。某植物在土壤A中生长的最佳含水量为20％，换一种土壤B，情况就不见得如此。因此，当需要对植物和环境的关系进行研究时，都使用土壤水势。

发明内容

[0020] (1)：一种具有毛细渗透功能的微灌材料及其制备方法

[0021] 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。

[0022] 本发明提供了一种毛细渗透微灌材料，包括以下组分：

[0023] 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，

[0024] 其中：所述热塑性塑料的的熔体质量流动速率≤4g/10min；

[0025] 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：10μm-1.6μm；

[0026] 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1∶1复合而成；

[0027] 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；

[0028] 上述各组分的重量份数为：

[0029] A：100，B：45-300，C：0.2-1.0，D：1-5；

[0030] 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。

[0031] 其组分A为熔体质量流动速率≤0.1g/10min的聚乙烯。

[0032] 其组分A为熔体质量流动速率≤0.4g/10min的聚丙烯。

[0033] 其特征在于其组分B的粒径范围为6.5μm-1.6μm。

[0034] 其特征在于其组分B的粒径范围为2.6μm-1.6μm。

[0035] 其特征在于其组分B的重量份数为65-200。

[0036] 其特征在于其组分B的重量份数为85-150。

[0037] 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≤10。

[0038] 其特征在于其纳米颗粒材料为纳米碳酸钙。

[0039] 其特征在于纳米颗粒材料的粒径尺寸为60nm～100nm。

[0040] 其特征在于纳米颗粒材料的粒径尺寸为60nm～80nm。

[0041] 其特征在于其纳米颗粒材料的加入重量份数为≤6。

[0042] 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。

[0043] 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。

[0044] 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：0.5-5。

[0045] 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。

[0046] 该材料还含有助剂组分G：炭黑或色粉，其重量份数为：1-5。

[0047] 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1.6～1.9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％～0％、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。

[0048] 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1.6～1.9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％～0％、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。

[0049] 一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1.6～1.9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％～0％、20％～0％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。

[0050] 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。

[0051] 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。

[0052] 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。

[0053] 加工温度一般在110-290℃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。

[0054] 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。

[0055] (2)：一种渗透微灌管及其制造方法

[0056] 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(1)中所述的具有毛细渗透功能的微灌材料。

[0057] 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(1)，内层(2)是凹处开有长条形或圆形孔洞(3)的开孔螺纹管，

[0058] 所述毛细渗透管(1)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/T3682-2000，190℃/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10μm-1.6μm；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1∶1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。

[0059] 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(1)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。

[0060] 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。

[0061] 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≤10。

[0062] 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。

[0063] 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。

[0064] 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。

[0065] 一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(4)，内层为具有毛细渗水功能的毛细渗透管(1)，

[0066] 所述凝胶保护层(4)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0.5％-3％，所述高保水性树脂粉被投放在无纺布空隙内；

[0067] 所述毛细渗透管(1)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10μm-1.6μm；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1∶1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。

[0068] 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(1)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(1)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(1)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。

[0069] 其特征是其外层凝胶保护层(4)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。

[0070] 其特征为按体积计，高保水性树脂粉为无纺布的0.5％-1％。

[0071] 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≤10。

[0072] 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。

[0073] 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。

[0074] 其特征是在其毛细渗透管(1)的外层还包有凝胶保护层(4)。

[0075] 一种微灌管的制备方法，该方法包括以下步骤：

[0076] 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1.6～1.9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；

[0077] 制备毛细渗透管(1)：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(1)，拉伸比为1-7倍；

[0078] 将开孔螺纹管导入毛细渗透管(1)中，形成内层(2)，在比毛细渗透管熔融起始温度低5℃-20℃的温度下加热毛细渗透管(1)，使其收缩，紧套在开孔螺纹管上，制得。

[0079] 其特征是加工毛细渗透管(1)时的拉伸比为2-4倍。

[0080] 其特征是对毛细渗透管(1)的加热温度比其熔融起始温度低5℃-10℃。

[0081] 一种防堵塞的渗透微灌管的制备方法，包括以下步骤：

[0082] 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1.6～1.9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；

[0083] 制备毛细渗透管(1)：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(1)，拉伸比为1-7倍；

[0084] 凝胶保护层(4)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(4)；

[0085] 最后将凝胶保护层(4)套在毛细渗透管(1)外，得到能够防堵塞的渗透微灌管。

[0086] 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。

[0087] 相比于其他节水微灌管材，本技术方案带来了如下有益效果：

[0088] (1)工艺简便，抗堵塞性能及其它综合性能优越

[0089] 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。

[0090] 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管材的表面，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管材总是保持湿润状态，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管具有优秀的综合抗堵塞能力。本发明的毛细渗透微灌管根据需要还可添加抗鼠害剂，所以，本发明具备抗鼠害能力。

[0091] (2)减少工序，减少了污染，提高效率，降低成本，效益明显

[0092] 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200910071769.1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。

[0093] (3)三维网络毛细渗水结构形成独特的自适应渗透特性

[0094] 这种渗透微灌管材具有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。不亲水的热塑性塑料构成一个连续三维立体塑性网络，提供了渗透微灌管的机械物理性能。亲水的无机填料粒子的堆砌其中塑料网络中，形成一个连续三维立体毛细渗水通道，提供了渗透微灌管极好的渗透特性，微量水形成的氢键加强了这种无机粒子间的结合，使之不会被水的渗出而流失。将具有这种结构的渗透微灌管埋在地下，渗透微灌管壁上丰富而又突出在外的填充无机颗粒或者与土壤颗粒相接触混合在一起，构成完整的毛细渗透体系，或者与凝胶保护层紧密结合在一起，通过凝胶层与土壤接触，构成完整的毛细/凝胶复合渗透体系。当土壤的水势较低时，管材中的水会自动沿着这些毛细通道向管外渗出，或者进入土壤，或者通过凝胶保护层进入土壤，实现灌溉。随着灌溉过程的进行，土壤的水含量不断增加，直至渗透微灌管内部的“水势”与土壤的“水势”相同，灌溉结束。此时，渗透微灌管中水、土壤水两者处于平衡态，渗透微灌管内部水不再向外渗透。如果在这种平衡态中加入植物，植物的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，渗透微灌管也不再向外供(渗)水。此时，渗透微灌管中水、土壤水、植物三者间处于平衡态，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、土壤毛细水、渗透微灌管内部水三者之间的“水势”平衡被破坏，土壤中的水重新渗浸入植物体内，渗透微灌管中的水再次向土壤补充。如此，周而复始，连绵不断。由于植物体内水分、土壤毛细水、渗透微灌管内部水三者之间总是处于一种动态平衡之中，构成了一种真正最节水“无动力、自适应、持续、均衡渗透微灌体系”。

[0095] (4)拉伸方案提高了渗水效果

[0096] 本发明采用了拉伸技术方案。为了观察拉伸对物料产生的影响，使用扫描电镜对未拉伸和拉伸的渗透膜样品进行了观察。这些扫描电镜的照片真实的显示了拉伸与不拉伸的不同效果。图4是未拉伸样品的表面扫描电镜照片、图5是未拉伸样品的表面及断面扫描电镜照片，从未拉伸样品的照片可见，未拉伸的样品内部已存有由大量堆砌的碳酸钙颗粒间隙构成的渗水通道，但这些通道有些并未打通，这点从图4、图5的未拉伸样品表面完全封闭，不存在孔洞便可看出。图6是拉伸样品的表面扫描电镜照片、图7是拉伸样品的表面及断面扫描电镜照片。从拉伸样品的照片可见，拉伸的样品内部存有由大量堆砌的碳酸钙颗粒间隙构成的渗水通道更加丰富贯通，有些颗粒已经被挤压出表面，这点从图6、图7的拉伸样品表面存在大量孔洞便可看出。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或表面活性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用隔离剂(油脂类物质)或表面活性剂处理的颗粒。由科学常识可知，表面活性剂是一种由亲油的端基与亲水的端基物质，在用其处理亲水的无机填料时，亲水的一端与填料结合，亲油的另一端向外构成亲油表面与高分子基体结合，使填料与高分子基体成为一个有机的整体，才能具有良好的力学性能。在塑料加工改性领域广泛采用这种处理方法，以实现填料与高分子基体之间的牢固结合，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，所以表面活性剂的使用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。

[0097] (5)节水、节能、节省费用

[0098] 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1～4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。同时由于渗透微灌元件埋在地下，既避免了像地面灌溉由于长期暴漏在太阳光下造成灌溉元件的老化失效，又不妨碍地面上的田间管理耕作，灌水所需劳动力较少，所以既节省了渗灌元件频繁更换的费用，又节省了日常维护的运行费用。

[0099] 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，灌溉水将不管植物是否需求，一直流到无水为止。但本发明的渗灌是一种“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，所以渗灌用水最省。渗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。

[0100] (6)不利于杂草生长，降低了病虫害，提高了作物产量

[0101] 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％～36.1％；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。
附图说明：

[0102] 图1是抗外压渗透微灌管的示意图；

[0103] 图2是防堵塞的渗透微灌管的剖视图；

[0104] 图3是抗外压、防堵塞的渗透微灌管的示意图；

[0105] 图4是未拉伸样品的表面扫描电镜图；

[0106] 图5是未拉伸样品的断面及表面扫描电镜图(注：圆圈内显示无机颗粒的堆砌及间隙)；

[0107] 图6是拉伸样品的表面扫描电镜图；

[0108] 图7是拉伸样品的表面和断面扫描电镜图；

[0109] 图8是测试渗透膜渗透性能的测试仪器示意图。

具体实施方式

[0110] 下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

[0111] (1)：一种具有毛细渗透功能的微灌材料及其制备方法

[0112] 实施例一

[0113] 将氯碱工业副产盐泥(浆料)，用板框压滤机除去多余水分干燥后，研磨筛分得10微米(μ)盐泥粉体填料，使用熔体流动速率(MFR)为4的线性低密度聚乙烯(LLDPE)树脂为基料，填料与树脂的质量份数比为300∶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]季戊四醇酯、添加量为0.3质量份数，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0.3质量份数；平均分子量为4000的高流动聚乙烯(PE蜡)，添加量为1质量份数；含炭黑40％炭黑母料35质量份。将上述组份按计量分三级添加，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％、40％、20％计，使用螺杆直径为75(φ75)、长径比(L/D)为44∶1的双螺杆造粒机，在170-200℃下挤出造粒，然后干燥、包装。

[0114] 实施例二

[0115] 使用6.5微米(μm)的碳酸钙为填料，熔体流动速率(MFR)为0.3的低密度聚乙烯(LDPE)树脂为基料，填料与树脂的质量份数比为200∶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]季戊四醇酯、添加量为0.3质量份数，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0.3质量份数；熔体流动速率(MFR)为30的高流动聚乙烯(PE)，添加量为1质量份数。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％、40％、20％计，使用螺杆直径为75(φ75)、长径比(L/D)为40∶1的双螺杆造粒机，在170-190℃下挤出造粒，然后干燥、包装。

[0116] 实施例三

[0117] 使用1.6微米(μm)碳酸钙为填料，熔体流动速率(MFR)为0.1的高密度聚乙烯(HDPE)树脂为基料，填料与树脂的质量份数比为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]季戊四醇酯、添加量为0.3质量份数，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0.3质量份数；熔体流动速率(MFR)为70的高流动聚乙烯(PE)，添加量为3质量份数。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(φ75)、长径比(L/D)为48∶1的双螺杆造粒机，在180-210℃下挤出造粒，然后干燥、包装。

[0118] 实施例四

[0119] 使用2.5微米(μm)碳酸钙为填料，熔体流动速率(MFR)为0.4的PP树脂为基料，填料与树脂的质量份数比为100∶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]季戊四醇酯、添加量为0.3质量份数，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0.3质量份数；熔体流动速率(MFR)为100的高流动聚丙烯(PP)，添加量为2质量份数。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％、40％、20％计，使用螺杆直径为75(φ75)、长径比(L/D)为44∶1的双螺杆造粒机，在
180-210℃下挤出造粒，然后干燥、包装。

[0120] 实施例五

[0121] 使用60～80纳米等级的纳米钙10质量份数、1.6微米(μm)的碳酸钙35质量份数与熔体流动速率(MFR)为～0.1的高密度聚乙烯(HDPE)树脂100质量份数；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]季戊四醇酯、添加量为0.3质量份数，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0.3质量份数；
熔体流动速率(MFR)为70的高流动聚乙烯，添加量为5质量份数。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、助剂及相应的填料，每级加入填料的比例按照填料总量的40％、30％、20％、10％计，使用螺杆直径为75(φ75)、长径比(L/D)为
48∶1的双螺杆造粒机，在170-190℃下挤出造粒，然后干燥、包装。

[0122] 实施例六

[0123] 使用60～100纳米钙15质量份数、1.6微米(μm)的碳酸钙50质量份数与熔体流动速率(MFR)为～4的聚丙烯(PP)树脂100质量份数；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]季戊四醇酯、添加量为0.3质量份数，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0.3质量份数；熔体流动速率(MFR)为100的高流动聚丙烯(PP)、添加量为3质量份数。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、助剂及相应的填料，每级加入填料的比例按照填料总量的40％、30％、20％、10％计，使用螺杆直径为75(φ75)、长径比(L/D)为48∶1的双螺杆造粒机，在180-210℃下挤出造粒，然后干燥、包装。

[0124] 实施例七

[0125] 使用60～150纳米等级的纳米钙30质量份数、1.6微米(μm)碳酸钙420质量份数与熔体流动速率(MFR)为～4的聚乙烯(LDPE)树脂100质量份数；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]季戊四醇酯、添加量为0.3质量份数，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0.3质量份数；平均分子量为4000的聚乙烯蜡、添加量为2质量份数。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、助剂及相应的填料，每级加入填料的比例按照填料总量的30％、30％、20％、20％计，使用螺杆直径为75(φ75)、长径比(L/D)为48∶1的双螺杆造粒机，在170-190℃下挤出造粒，制成母料。再按550质量份的母料和200质量份的熔体流动速率(MFR)为～0.1的高密度聚乙烯(HDPE)分别计量加入螺杆直径为75(φ75)、长径比(L/D)为36∶1的双螺杆造粒机中，在180-210℃下挤出造粒得到材料，然后干燥、包装。

[0126] 实施例八

[0127] 将60～150纳米等级的纳米钙10质量份数、1.6微米(μm)碳酸钙140质量份数与熔体流动速率(MFR)为～0.4的高密度聚乙烯(HDPE)树脂100质量份数；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]季戊四醇酯、添加量为0.3质量份数，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0.3质量份数；熔体流动速率(MFR)为70的高流动聚乙烯、添加量为2质量份数。将上述组份按计量分别加入FCM造粒机中，使用双转子直径为100(φ100)在180-210℃下挤出，挤出的料块落入螺杆直径为150(φ150)，长径比(L/D)为7∶1的单螺杆挤出机中，在180-220℃挤出造粒得到材料，然后干燥、包装。

[0128] 实施例九

[0129] 按照实施例三，再加入3份含有银离子的纳米二氧化钛得到抗堵塞渗灌材料。

[0130] 实施例十

[0131] 按照实施例九，再加入15份含有环己酰亚胺的微胶囊添加剂得到抗堵塞避鼠害渗灌材料。

[0132] 将上述实施例3中材料经吹膜得到渗透膜，测试其力学性能及渗水速率，所得结果见表1。采用GB/T1040.3-2006测定的拉伸强度，表中性能数据与材料的配方和制备工艺有关，并不代表本专利只能得到这些性能。

[0133] 表1、材料的薄膜样品性能表

[0134]产品 拉伸强度(Mpa)纵向/横向 渗水速率(l/m2-min)
实施例一 8.24/2.36 0.13
实施例二 12.5/3.68 0.21
实施例三 22.7/11.9 0.20
实施例四 30.2/18.4 0.19
实施例五 25.3/15.9 0.15
实施例六 31.8/18.1 0.14
实施例七 23.6/9.9 0.17
实施例八 27.8/13.2 0.18
实施例九 24.7/9.9 0.19
实施例十 14.7/8.9 0.18

[0135] (2)：一种渗透微灌管及其制造方法

[0136] 实施例十一

[0137] 使用1.6微米(μm)碳酸钙为填料，熔体流动速率(MFR)为0.1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0.3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(φ75)、长径比(L/D)为48∶1的双螺杆造粒机，在180-210℃下挤出造粒，然后干燥、包装得到具有三维网络毛细渗水结构的渗透微灌材料。

[0138] 将此材料送入挤管机在170-200℃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管1，然后将此毛细渗透管1套在打孔螺纹管2上，打孔螺纹管的凹处开有长条形或圆形孔洞3，在117℃下加热2分钟使毛细渗透管1收缩，紧套在打孔螺纹管2上，制得具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能的“抗外压渗透微灌管”如图1。

[0139] 实施例十二

[0140] 该实施例所制备的微灌管的剖视图如图2所示，用实施例1制得的毛细渗透管1平铺在事先按照毛细渗透管1的周长裁定宽度的疏松型无纺布上，一边包裹一边焊接将毛细渗透管1包裹在无纺布管内，然后将此复合管用一对胶辊压扁，将高保水性树脂粉洒在无纺布管外，轻微振动无纺布，使高保水性树脂粉落入无纺布孔隙内，撒入高保水性树脂粉的量按照无纺布体积比的1％计，再将包含有高保水性树脂粉的复合管置于水蒸气环境中处理30分钟，使高保水性树脂粉吸水膨胀。因高保水性树脂粉吸水后体积可膨胀几百倍，所以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，形成凝胶保护层4，高度膨胀的高保水性树脂粉也会裸露在无纺布外，形成与内层毛细渗透管1以及与外部土壤的紧密接触，构成一个具有一定强度的凝胶保护层4，制得具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能的“防堵塞渗透微灌管”。

[0141] 实施例十三

[0142] 该实施例所制备的微灌管的剖视图如图2所示。将高保水性树脂粉洒在按照用实施例1制得的毛细渗透管1的周长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0.5％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粉的无纺布缝合形成凝胶保护层4，套在实施例1制得的毛细渗透管1上，制得具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能的“防堵塞渗透微灌管”。

[0143] 实施例十四

[0144] 如图3所示。按照实施例十一制成的微灌管外径，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4，将其套在实施例十一制成的微灌管外，制得具有无动力、自适应、持续、均衡渗透功能的“抗外压、防堵塞渗透微灌管”。

[0145] 将实施例十一中材料经吹膜得到渗透膜，测试其力学性能及渗水速率，所得结果见表2。采用GB/T1040.3-2006测定的拉伸强度，表中性能数据与材料的配方和制备工艺有关，并不代表本专利只能得到这些性能。

[0146] 表2、渗透膜样品性能表

[0147]

[0148] 渗水速率数据采用以下测试方法获得：

[0149] 测试渗透膜渗透性能的测试仪器如图8所示。结合图示将测试渗透膜渗透性能的测试仪器的使用及测试方法说明如下：

[0150] 将带有螺纹的粉体底盘5和粉体压盖6旋转连接在一起，构成装载具有毛细渗透功能的土壤的腔体。在装入土壤前，不要将粉体底盘5和粉体压盖6旋转的太紧，让其具有上下移动的空间。将土壤装满腔体后，将粉体压盖上沿与待测渗透膜接触的表面用面巾纸擦拭干净，覆盖上渗透膜样9。渗透膜样9应事先冲切或剪裁成与粉体压盖6外沿直径相同的圆片。再将密封胶垫10压在渗透膜样片上，用带有螺旋的膜样压盖11旋紧，将膜样紧紧固定在土壤腔体上，构成测试盒。随后，不断轻轻震动测试盒，不断用扳手通过旋紧凹槽7慢慢旋紧粉体底盘5，直至渗透膜样片与土壤紧密全面平整接触。在膜样压盖11外沿设有若干凹槽，凹槽内装有密封胶圈8。将带有刻度的玻璃材质或塑料材质的透明量筒12安装在测试盒上。密封胶圈8起到固定及密封的作用。测试时将水倒入量筒内，由于干燥的土壤具有较低的水势，量筒的水透过渗透膜不断向土壤渗透，记录液面随时间的变化，测得渗透膜样的透水率。也可在吸水前后对测试盒称重，测得渗透膜样的透水率。

[0151] 或

[0152] 式中：

[0153] V为单位面积的透水率，单位为g/m2-min或l/m2-min；

[0154] W或L为单位时间吸水后测试盒的重量或吸水后量筒液位的毫升数；

[0155] W0或L0为吸水前测试盒的重量或吸水前量筒液位的毫升数；

[0156] M为测试膜样与水接触的面积。

[0157] 因为土壤的毛细渗透特性与土壤的结构、性质、土壤颗粒的大小和颗粒粒径分布以及初始含水量有关，也与测试样品膜或片的厚度有关，所以为能够平行评价用不同配方及不同制备方法加工的渗透元件的渗透性能，保证测试的重复性，除了应控制测试样品的厚度外，在评价渗透膜的渗透特性时应选用同一种土壤，同时应保证土壤颗粒的粒径大小和粒径分布相同。在研究中发现，选用轻质碳酸钙具有较好的数据重复性，推荐使用在110℃下烘干2小时后的市售800目或1200目轻质碳酸钙。

[0158] 本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。