CN101644360A - 抗菌阻氧复合管材及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗菌阻氧复合管材，由管材外层的阻氧层和内层的基材层通过中间层的粘合剂共挤为一体；且在基材层中加有纳米级石英材料及银离子共熔为一体。本发明采用多层共挤、热熔复合而成；不仅有良好的阻氧作用，且可以保证管材内壁不结垢，不滋生细菌，使水质更卫生安全，同时使管材的导热效率更高，更适合于地热采暖应用的管材。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种抗菌阻氧复合管材及制备方法。
背景技术
众所周知，塑料、金属的老化是由于光、热、氧、疲劳等共同作用的结果。就光而言，在没有光照的情况下塑料的使用寿命将延长10-20年；在没有氧的作用下，塑料与金属的使用寿命也会提高10-20年。通常使用的塑料管道与金属管道相比，具有重量轻、导热系数低、热损失小、安装简便、快捷等显著优点外，塑料管道对氧气的透过率远远高于金属管道，尤其是单一材料的塑料管道用于地板采暖管道系统中，虽然要求使用过程中长期介质温度不得高于60℃，即便如此，塑料管道只作为系统末端采暖部分，由于有较高的透氧率，对供暖系统中的金属器件包括锅炉、泵、阀门、金属管道、散热器等的长期正常使用造成隐患，产生锈蚀，渗漏最终造成损坏，影响正常运行，增加维修成本，降低系统寿命。目前国内大多是在PE-X或PE-RT管材内层涂覆或共挤一层EVOH(聚乙烯-乙烯醇)，本来EVOH的确有气体阻隔的作用，但是由于在EVOH树脂的分子结构中存在着羟基，EVOH树脂具有亲水性和吸湿性。当吸附湿气后，气体的阻隔性能也就和PE-X没有多大区别了，用在地暖管路中，所谓的阻隔层会吸收混凝土中的水份，彻底失去阻氧能力。
目前阻氧塑料管材的生产加工方法多采用涂布法，此法为2步成型，即在已经挤出定型的单层管上同时挤出粘合层和阻隔层(EVOH)涂层形成三层结构，但共挤表面的粘合强度低，易产生分层现象。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种抗菌阻氧复合管材及其制备方法，采用多层共挤、热熔复合而成；该管材不仅有良好的阻氧作用，且可以保证管材内壁不结垢，不滋生细菌，使水质更卫生安全，同时使管材的导热效率更高，更适合于地热采暖应用的管材。
本发明采用的技术方案：一种抗菌阻氧复合管材，由管材外层的阻氧层和内层的基材层通过中间层的粘合剂共挤为一体；且在基材层中加有纳米级石英材料及银离子共熔为一体。
所述管材外层的阻氧层为EVOH，所述中间层的粘合剂为热熔胶，所述基材层为PE-RT，并加入纳米级石英材料和银离子抗菌材料。
制备抗菌阻氧复合管材的工艺方法，按照如下步骤实施：
(1)配料：
A、外层采用EVOH，
B、中间层采用热熔胶，
C、内层采用PE-RT，并加入纳米石英材料和银离子抗菌材料；
(2)烘干：所有原料进入挤出机之前，均需先进入烘干机处理，首先是通过悬浮磁力架，去除原料中混合的铁屑等杂质，然后在80℃-100℃的料仓内搅拌混合30分钟，去除水分，混合均匀；
(3)塑化：通过加料斗原料各自进入机筒和螺杆，温度分段设定到165℃-180℃，使之剪切塑化，速度为40R/S；
(4)模塑复合：通过三相复合模具，使不同的塑化原料逐层复合在一起，并通过模口挤出；温度设定为185℃-195℃；模具复合段温度设定为180℃-190℃；
(5)挤出成型：逐层复合的原料，通过模具的口模和芯模成型，口模温度设定为185℃-195℃；
(6)真空定径：挤出成型的管材通过定径套，稳固管材的外径，同时管材的外层冷却固化，然后进入真空喷淋水槽，进一步稳固内外径，同时降低管材的温度，通常真空喷淋水槽进水温度为16℃-20℃，真空度为-0.2MPa；
(7)喷码打印：在生产出的管材表面，每隔一米打印产品和公司信息；
(8)牵引：通过履带式牵引机牵引管材，使其匀速挤出，牵引速度和挤出速度同步；
(9)卷取/定尺切割：通过卷取机将管材卷取，到设定的长度时，行星切割机将管材切割；
(10)在线检测：管材未下线前，要对管材的外观、口径、壁厚等相关指标进行检测，在线进行打压测试。
本发明与现有技术相比的优点：
1、提高供热设施的使用寿命；
2、比传统的PE-RT管材使用寿命长，提高地热管材的使用年限，具有更高的性价比；
3、更好的抗菌作用，提供安全健康的饮水。
附图说明
图1为不同阻氧层位置的PE-RT/EVOH管材；
图中，1-PE-RT管材；2-粘合剂；3-EVOH阻氧层。
图2为本发明生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图描述本发明的实施例。
为使地热管具有氧气阻隔性，通常要在管材中间或外层加一层高阻隔性材料，这些高阻隔性高分子材料有多种，常用的有EVOH，PVDC等，目前采用较多的是EVOH。包覆有EVOH的PE-RT管材的氧气阻隔性可以达到小于0.15mg/m2.day.atm，可满足供热系统阻隔氧气的要求。
图1所示三种不同阻氧层位置的PE-RT/EVOH管材的优缺点：
1)A图：阻氧层在中间的优点是不易划伤，但是加工工艺复杂，成型不易。
2)B图：阻氧层在外层，适当的加大阻氧层的厚度，防止挂、擦露出内层的材料，就可以有效的阻氧。
3)C图：阻氧层如果在最内层，也不便于观察阻氧层，但最大的缺点是EVOH阻氧材料在相对湿度＞60％时阻隔性急剧下降，因此通暖气与热水，在长时间的浸泡下使用功能急剧下降，因此也不理想。
结合三种EVOH在不同位置的管材，从使用性能、成本、质量稳定性综合比较看阻氧层在外层比较好，即B图所示。
本发明是由管材外层的阻氧层和内层的基材层通过中间层的粘合剂共挤为一体；且在基材层中加有纳米级石英材料及银离子共熔为一体。
所述管材外层的阻氧层为EVOH，所述中间层的粘合剂为热熔胶，所述基材层为PE-RT，并加入纳米级石英材料和银离子抗菌材料。
制备上述抗菌阻氧复合管材的工艺方法，
(1)配料：
外层：采用EVOH，中间层：采用热熔胶，内层：采用PE-RT，并加入纳米级石英材料和银离子抗菌材料；
(2)烘干：所有原料进入挤出机之前，均需先进入烘干机处理，首先是通过悬浮磁力架，去除原料中混合的铁屑等杂质，然后在80℃-100℃的料仓内搅拌混合30分钟，去除水分，混合均匀；
(3)塑化：通过加料斗原料各自进入机筒和螺杆，温度分段设定到165℃-180℃，使之剪切塑化，速度为40R/S；
(4)模塑复合：通过三相复合模具，使不同的塑化原料逐层复合在一起，并通过模口挤出；温度设定为185℃-195℃；模具复合段温度设定为180℃-190℃：
(5)挤出成型：逐层复合的原料，通过模具的口模和芯模成型，口模温度设定为185℃-195℃；
(6)真空定径：挤出成型的管材通过定径套，稳固管材的外径，同时管材的外层冷却固化，然后进入真空喷淋水槽，进一步稳固内外径，同时降低管材的温度，通常真空喷淋水槽进水温度为16℃-20℃，真空度为-0.2MPa；
(7)喷码打印：在生产出的管材表面，每隔一米打印产品和公司信息；
(8)牵引：通过履带式牵引机牵引管材，使其匀速挤出，牵引速度和挤出速度同步；
(9)卷取/定尺切割：通过卷取机将管材卷取，到设定的长度时，行星切割机将管材切割；
(10)在线检测：管材未下线前，要对管材的外观、口径、壁厚等相关指标进行检测，在线进行打压测试。
在上述步骤(4)中，由于管材内层采用美国陶氏化学的2388和法国道达尔的3410EP，并加入纳米级石英材料和银离子抗菌材料等多种材料，根据塑料的分子聚合量和熔融指数，加工温度不宜超过200℃，否则会引起聚乙烯氧化，破坏乙烯和辛烯聚合体在主链上的位置和短支链的密度，降低管材的耐高温性能；但是由于其中添加了复合材料，为了使其具有良好的分散性，并在聚乙烯中均匀分布，提高管材的导热性能，所以加工温度设定较一般的管材温度高5～10℃。
用上述方法加工出的管材，主要特点是PE-RT/EVOH为三相态有机的合为一相态，其中EVOH相态阻隔了氧渗透进入管材内的水或空气中，大大延长整个管道系统中金属阀门、开关、锅炉、分集水器等金属件的使用寿命。如果阻氧管使用在自来水方面即使水长期不流动，它也不会因氧化而变质，同时靠氧生存的细菌也无法产生；管材所附的银离子载体，可使细菌细胞膜上的蛋白质失活而起到杀菌作用，且银离子的正电荷还吸引细菌细胞膜表面的负电荷，阻止细菌移动，使其失去营养而杀菌，因此具有广谱抗菌性。并可高效阻止微生物的繁殖，更因其无机抗菌的原理实现抗菌。管材并非只有一层抗菌涂层，而是按照整体抗菌的要求设计，管材从内而外，均能达到抗菌的标准。
Claims (3)
1、一种抗菌阻氧复合管材，其特征是由管材外层的阻氧层和内层的基材层通过中间层的粘合剂共挤为一体；且在基材层中加有纳米级石英材料及银离子共熔为一体。
2、根据权利要求1所述的抗菌阻氧复合管材，其特征是管材外层的阻氧层为EVOH，中间层的粘合剂为热熔胶，基材层为EP，并加入纳米级石英材料和银离子抗菌材料。
3、一种制备权利要求2所述抗菌阻氧复合管材的工艺方法，其特征是按照如下步骤实施：
(1)配料：
A、外层采用EVOH，
B、中间层采用热熔胶，
C、内层采用PE-RT，并加入纳米级石英材料和银离子抗菌材料；
(2)烘干：所有原料进入挤出机之前，均需先进入烘干机处理，首先是通过悬浮磁力架，去除原料中混合的铁屑等杂质，然后在80℃-100℃的料仓内搅拌混合30分钟，去除水分，混合均匀；
(3)塑化：通过加料斗原料各自进入机筒和螺杆，温度分段设定到165℃-180℃，使之剪切塑化，速度为40R/S；
(4)模塑复合：通过三相复合模具，使不同的塑化原料逐层复合在一起，并通过模口挤出；温度设定为185℃-195℃；模具复合段温度设定为180℃-190℃；
(5)挤出成型：逐层复合的原料，通过模具的口模和芯模成型，口模温度设定为185℃-195℃；
(6)真空定径：挤出成型的管材通过定径套，稳固管材的外径，同时管材的外层冷却固化，然后进入真空喷淋水槽，进一步稳固内外径，同时降低管材的温度，通常真空喷淋水槽进水温度为16℃-20℃，真空度为-0.2MPa；
(7)喷码打印：在生产出的管材表面，每隔一米打印产品和公司信息；
(8)牵引：通过履带式牵引机牵引管材，使其匀速挤出，牵引速度和挤出速度同步；
(9)卷取/定尺切割：通过卷取机将管材卷取，到设定的长度时，行星切割机将管材切割；
(10)在线检测：管材未下线前，要对管材的外观、口径、壁厚等相关指标进行检测，在线进行打压测试。
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