王 軍，管子現(xiàn)，秦小梅，彭曉翊，李白千

(1 佛山市日豐企業(yè)有限公司，廣東佛山528000;2 佛山市日豐企業(yè)科技有限公司，廣東佛山528137)

鋁塑管具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐腐蝕性能、衛(wèi)生性能、以及易安裝性能，成為國(guó)內(nèi)外發(fā)展最快的塑料建材之一，并替代鍍鋅鋼管廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用等領(lǐng)域。從用途上分，鋁塑復(fù)合管可廣泛使用在冷熱水供應(yīng)、燃?xì)廨斔汀⑻厥饬黧w輸送以及光纖電纜等保護(hù)套管等領(lǐng)域［1－2］。然而在使用過程中，不論明裝或暗埋的管材，都不可避免老鼠等嚙齒類動(dòng)物啃咬［3－4］。一旦管材被咬破，水或燃?xì)獾容斔土黧w泄漏，均會(huì)造成較大損失甚至危害人們生命安全。辣椒素是一種具有強(qiáng)烈刺激性化合物，對(duì)于鼠害的防御具有一定的效果，并且已經(jīng)在眾多領(lǐng)域廣泛使用［5－12］。因此，本文針對(duì)現(xiàn)有鋁塑復(fù)合管易被老鼠啃咬的現(xiàn)象，通過添加辣椒素制備防鼠咬母料，進(jìn)一步制備防鼠咬鋁塑復(fù)合管。通過多種測(cè)試方法對(duì)防鼠咬鋁塑復(fù)合管進(jìn)行使用性能評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

辣椒素:正－壬酸香草酰胺，青島旭昕化工有限公司;高密度聚乙烯(6100M)，燕山石化。

1.2 主要生產(chǎn)設(shè)備

高速混合機(jī):SRL-Z500/1000，張家港市震雄塑料機(jī)械廠;擠出機(jī):SJ55/33，浙江雙林機(jī)械股份有限公司。

2 結(jié)果與分析

2.1 防鼠咬母料的研制結(jié)果及分析

為了保證防鼠咬母料能夠均勻的分散在樹脂中，實(shí)驗(yàn)選用兩步法，先制備高濃度防鼠咬母料，再以不同組份制備不同辣椒素含量的管材原料。將防鼠咬助劑與載體樹脂及其他助劑按表1 的配方稱取，然后加入到高速混合機(jī)進(jìn)行充分混合，再加入到螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，制備防鼠咬母料。

表1 防鼠咬母料組份配比Table 1 The composition of the anti-rodent masterbatch

為了避免辣椒素含量對(duì)高密度聚乙烯(HDPE)性能造成不利影響，實(shí)驗(yàn)將防鼠咬母料以2/98、5/95、10/90 與15/85 的比例加入到HDPE 中，擠出造粒，分別記為Fs1、Fs2、Fs3 和Fs4，其中辣椒素含量分別為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%、0.5%、1.0%及1.5%。再經(jīng)過制備標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)樣條，測(cè)試基本力學(xué)性能，測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 防鼠咬材料的性能測(cè)試Table 2 The performance test of anti-rodent masterbatch

結(jié)果顯示，辣椒素的加入，對(duì)HDPE 原材料基本性能沒有不利影響。這是由于，防鼠咬母料載體與管材用高密度聚乙烯性能相同，并且最高辣椒素添加量為1.5%，因此對(duì)聚乙烯原材料性能影響不大。

進(jìn)一步將防鼠咬母料以上述配方比例制備1418 規(guī)格防鼠咬鋁塑管，由于防鼠咬鋁塑管外層為老鼠主要啃咬對(duì)象，因此防鼠咬母料僅用于外塑管中。防鼠咬鋁塑復(fù)合管與普通鋁塑復(fù)合管在佛山市日豐企業(yè)有限公司的管材常規(guī)性能檢測(cè)報(bào)告見表3。

表3 防鼠咬鋁塑管常規(guī)性能測(cè)試Table 3 The common performance test of anti-rodent PAP composite pipe

結(jié)果表明，添加辣椒素后，管材的使用性能與普通鋁塑復(fù)合管無明顯差異，符合日豐企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/RF 1 －2015 的要求，可替代常規(guī)鋁塑管在日常生活中的應(yīng)用。

2.2 防鼠咬鋁塑管的使用效果及分析

2.2.1 同批鼠不同辣椒素添加量的影響

將已制備不同辣椒素含量的防鼠咬鋁塑管參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JBT 10696.10 －2011《電線電纜機(jī)械和理化性能試驗(yàn)方法 第10 部分:大鼠啃咬試驗(yàn)》進(jìn)行防鼠咬測(cè)試。其中每組測(cè)試使用管材800mm，五只大鼠。每組測(cè)試耗時(shí)30 天，當(dāng)管材鋁層被咬穿作為每組測(cè)試終止判斷依據(jù)，分別在1、3、5、8、10、15、20、30 天時(shí)對(duì)管材表面咬痕進(jìn)行面積測(cè)量以及終止判定。測(cè)試結(jié)果見圖1。

圖1 同批鼠對(duì)不同辣椒素含量鋁塑管啃咬現(xiàn)象測(cè)試Fig.1 The bitting performance test of PAP composite pipe with different content of capsaicin for the same group of rodents

從圖中數(shù)據(jù)可以看出，普通鋁塑管在第8 天時(shí)，表面被啃咬面積已經(jīng)達(dá)到近70%，并在第10 天時(shí)管材被咬穿失效。說明普通鋁塑管容易被大鼠啃咬并失效。而添加有辣椒素的鋁塑復(fù)合管，管材表面被啃咬現(xiàn)象得到改善。并且隨著辣椒素含量的增加，管材表面被啃咬面積逐漸降低，同時(shí)管材被啃咬而造成的失效時(shí)間也逐漸增大。當(dāng)辣椒素添加量為1.0%時(shí)，管材被啃咬現(xiàn)象趨于穩(wěn)定。說明該含量的辣椒素能夠有效提高管材防鼠咬性能。

但由于選用30 天長(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一批大鼠進(jìn)行測(cè)試，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加，觀察到大鼠對(duì)管材表面啃咬趨勢(shì)逐漸降低，在測(cè)試曲線上體現(xiàn)出水平延伸趨勢(shì)。原因分析有兩種:(1)在測(cè)試后期階段，大鼠對(duì)管材啃咬不再是平行面上的啃咬，而是垂直向管材內(nèi)部啃咬;(2)測(cè)試大鼠在多次啃咬階段受到辣椒素的刺激后，對(duì)防鼠咬鋁塑管具有了一定記憶，以至于測(cè)試后期對(duì)管材啃咬頻率降低。

2.2.2 非同批鼠不同辣椒素含量的影響

在實(shí)際建筑用鋁塑管中，絕大部分的管材安置于戶外等開闊的場(chǎng)地，對(duì)其啃咬的老鼠不具有同一性，并且每只個(gè)鼠對(duì)防鼠咬管材對(duì)其自身刺激產(chǎn)生的記憶不同。為了避免過多記憶以及個(gè)鼠因素對(duì)管材長(zhǎng)期防鼠咬測(cè)試造成干擾，實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步選用同一批管材，測(cè)試條件更改為每五天更換一批大鼠，對(duì)鋁塑管進(jìn)行不間斷啃咬測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見圖2。

圖2 非同批鼠對(duì)不同辣椒素含量鋁塑管啃咬現(xiàn)象測(cè)試Fig.2 The bitting performance test of PAP composite pipe with different content of capsaicin for the changed group of rodents

對(duì)比圖1 的數(shù)據(jù)可以看出，由于實(shí)驗(yàn)擬定大鼠只有五天的“記憶效果”，管材被啃咬現(xiàn)象比三十天“記憶效果”的現(xiàn)象嚴(yán)重。總體管材被啃咬失效時(shí)間縮短，被啃咬面積增大。當(dāng)辣椒素添加量為1.5%時(shí)，管材表面被啃咬面積達(dá)到50%左右。而在此添加量下，防鼠咬鋁塑管在第十五天測(cè)試后，表面被啃咬面積趨于穩(wěn)定，同時(shí)在三十天測(cè)試周期結(jié)束時(shí)，管材沒有被啃咬失效。結(jié)果表明，對(duì)于具有未特定、流動(dòng)性較高的鼠群，辣椒素添加量在1.5%時(shí)，鋁塑復(fù)合管防鼠咬性能得以改善。

對(duì)于本次Fs4 樣管測(cè)試結(jié)果，被啃咬面積大于圖1 數(shù)據(jù)顯示的啃咬面積，原因在于:由于辣椒素對(duì)大鼠刺激較大，在測(cè)試過程中，大鼠僅對(duì)樣管表面進(jìn)行小面積啃咬，由于受到刺激，并未進(jìn)行垂直向深度啃咬，因此管材長(zhǎng)期防鼠咬壽命得以增加。

3 結(jié)論

本文研究的防鼠咬母料對(duì)鋁塑管用高密度聚乙烯的使用性能無明顯影響，能夠作為鋁塑管填充料對(duì)現(xiàn)有鋁塑復(fù)合管進(jìn)行功能性改善。制備的防鼠咬管材經(jīng)佛山市日豐企業(yè)有限公司測(cè)試，性能指標(biāo)達(dá)到日豐企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/RF 1－2015 的要求。經(jīng)過大鼠啃咬測(cè)試，防鼠咬助劑添加量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%時(shí)，管材防鼠咬性能得到顯著改善。若防鼠咬管材能夠大范圍推廣使用，對(duì)鋁塑管防鼠咬性能能夠有效的改善。

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