CN103816710A - 抗菌过滤管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗菌过滤管,包括过滤管管体,该过滤管管体由混合有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯制成。本发明的抗菌过滤管强度更大,耐压性更好,超高分子量聚乙烯与交联剂混合均匀后,添加活性炭并混合均匀,然后进行交联反应并挤出成型,活性炭包裹的更均匀,抗菌能力更强。此外,本发明的抗菌过滤管可实现自动化生产,生产效率高,成本低,具有非常好的应用前景。

Description

抗菌过滤管
技术领域
本发明涉及管材技术领域,更特别涉及一种抗菌过滤管。
背景技术
超高分子量聚乙烯是由乙烯、丁二烯单体在催化剂的作用下聚合而成的平均分子量大于200万的热塑性工程塑料。该材料的综合性能可长期在-269~80℃下使用,并称为“令人惊异”的工程塑料。超高分子量聚乙烯工程塑料UHMW-PE生产技术在我国目前已日渐成熟,越来越多的工程中采用了该种材料。如化工管道,自来熟水管道,工业,农业,交通运输,机械加工和国防科技等。但是,由于超高分子量聚乙烯存在熔体流动性差,成型加工难,耐热性差及应力开裂等许多缺点,管道抗菌杀菌能力薄弱。而作为液体用过滤管存在耐压低、强度差和加工难等缺点。
发明内容
为克服现有技术中的上述问题,本发明提供了一种抗菌过滤管,其耐压性好、强度大且抗菌、杀菌能力强。
本发明采用的技术方案是:
在一方面,本发明提供了一种抗菌过滤管,包括过滤管管体,该过滤管管体由混合有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯制成。
优选地,上述混合有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯由混合有交联剂的超高分子量聚乙烯,与活性炭混合均匀后,通过化学交联反应而制得。将活性炭与超高分子量聚乙烯先混合,然后再交联,使得活性炭在聚乙烯内分散更均匀,更进一步使得过滤管的过滤效果更好。
优选地,化学交联剂为二叔丁基过氧化氢。
进一步优选地,二叔丁基过氧化氢的质量为超高分子量聚乙烯的1‰~5‰。
在本发明中,通过化学交联剂的交联作用将混合有活性炭的超高分子量聚乙烯交联成网状结构。具体地,本发明采用过氧化物二叔丁基过氧化氢对超高分子量聚乙烯在高温下进行交联。二叔丁基过氧化氢分解并夺取聚合物上的H原子,产生烷基自由基,自由基上的碳原子再相互结合从而形成了网状的交联型超高分子量聚乙烯,交联型网状聚乙烯具有更高的强度,且能耐受更高的温度。本发明的交联剂二叔丁基在交联反应结束后,在高温下将随着活性炭中所夹带的水分蒸发掉,因而,所得到的混合有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯中不存在残留交联剂,更加环保,安全,使得本发明的过滤管可用于日常生活饮用水等领域。
进一步地,超高分子量聚乙烯的分子量为200万以上。200万分子量以上的超高分子量聚乙烯具有较高的强度和耐磨性,而经交联剂交联后则性能更进一步改进。
优选地,超高分子量聚乙烯与活性炭的质量比为3:1~1:1。活性炭的量不宜太高或太低,因为过高比例的活性炭使得过滤管的强度降低,抗压能力弱,影响使用,而过低的活性炭比例使得过滤管中活性炭的孔隙不够多,影响过滤效果。
进一步地,活性炭的粒径为30~160目。当然,在实际应用中活性炭的粒径并不局限于此,活性炭的种类和颗粒大小可根据实际需要来选取,处理不同的物质时选用不同的种类,比如,在用于过滤水,过滤空气,过滤油,过滤有机溶剂等不同应用中。
更进一步地,过滤管管体内部呈网状且包括多个纳米级小孔。内部的网状结构是由超高分子量聚乙烯经交联剂的交联而引人的,而纳米级小孔是由活性炭的自身孔隙所形成的。网状结构中包裹有活性炭,活性炭的自身孔隙形成了过滤通道。
进一步地,抗菌过滤管由混合有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯经挤出机挤压成型,抗菌过滤管能耐受的压力为15~35公斤,能耐受的温度可高达85~95℃。
本发明的抗菌过滤管经由挤出机挤压成型,过滤管的表面平整且具有诸多微孔,加工过程中,应注意不仅要保持保持平整性而且要挤压适当,不能使得活性炭的空隙堵塞,否则达不到过滤效果。
混合有活性炭的超高分子量经交联剂交联后,在结构上形成了多个网结点,使得材料的强度更大,耐压性更强。在本发明中,先将超高分子量聚乙烯与交联剂混合后,再与活性炭混合,然后再加热并交联,这样,使得活性炭在聚乙烯中分布更均匀,过滤效果更好。本发明的抗菌过滤管从材料方面进行了改进,使得带有孔隙的活性炭包裹在网状聚乙烯中,不仅增强了过滤管的耐压性和强度,使得过滤管寿命更长久,过滤效果更好,而且抗菌能力也显著提升。另外,本发明的抗菌过滤管还从加工工艺上进行了改进,经挤出机挤出制得,使得过滤管的外表面更光滑,结构更紧密,抗压力更强。
在另一方面,本发明还提供了一种抗菌过滤管的制备方法,包括以下步骤:
(1)向超高分子量聚乙烯中添加交联剂,并混合均匀得到混合物,其中交联剂的质量为超高分子量聚乙烯的1‰~5‰,且交联剂为二叔丁基过氧化氢;
(2)在步骤(1)中所得的混合物中加入活性炭并混合均匀,其中活性炭与超高分子量聚乙烯的质量比为1:1~1:3,接着向挤出机模具中加料并加热,在180~220℃的温度下进行交联0.5~2.5小时后经挤压成型挤出,得到抗菌过滤管。该方法中,采取向模具中连续加料的方式,所加的混合料在模具中不断向前移动,在移动的同时完成交联反应并从挤出机的出口不断挤出,因而本发明的抗菌过滤管可连续生产。
优选地,超高分子量聚乙烯的分子量为200万以上。
优选地,活性炭的粒径为30~160目。
混合时,选用高速混合机进行高速混合,得到均匀混合物。
本发明的抗菌过滤管的制备方法,采用自动化连续生产方式,向模具中不断地加料,所加的料不断地向前移动并完成交联反应从挤出机的出口成型挤出,提高了生产效率,降低了人力成本。本发明的抗菌过滤管中所混合的活性炭的量比较小,对环境的影响小且具有很好的抗菌性能。在本发明中,向200万分子量以上的超高分量聚乙烯中加入微量的交联剂并混合后,再添加特定比例的活性炭并混合均匀得到混合料,将混合料投料至模具中并对其加热进行交联反应,最后经由挤出机成型挤出。在此过程中,不仅形成了高强度的包裹有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯,而且化学交联剂在高温下挥发掉,使得过滤管安全,环保。本发明可生产出有较高强度的超高分子量聚乙烯抗菌过滤管,外表面平整光滑,内部成网状,活性炭均匀分布于聚乙烯中,使得过滤管管体内分布有大量微米级孔隙,实现了较高耐压和耐冲性能,而且由于管体材料的变化,使得过滤管的耐温性也进一步改进,达到85~95℃,可适用于热污水处理等高温环境。本发明的抗菌过滤管由于内部结构的变化,使得超高分子量聚乙烯中活性炭的孔隙只有微米级,甚至是纳米级,可以将常见的微生物、重金属吸附在活性炭表面,起到过滤和抗菌的双重功效,比超滤膜的功效更好,是水处理行业的理想的新型过滤器。
与现有技术相比,本发明具有下列优点:本发明提供了一种由超高分子量聚乙烯与交联剂混合后,再与活性炭混合均匀,然后经交联剂交联,并经挤出机挤出而制得的抗菌过滤管,集过滤和抗菌为一体,强度高且耐高压,耐高温,具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的抗菌过滤管的俯视示意图。
图中:1、过滤管管体;11、孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
参阅图1,图中展示了本发明的抗菌过滤管的一优选实施例,抗菌过滤管包括过滤管管体1,过滤管管体1大体呈圆柱形,沿轴心线开设有孔11,用于收集经由过滤管管体1内的活性炭的孔隙渗透的过滤后的流体。过滤管管体1由超高分子量聚乙烯与交联剂混合后,再与活性炭混合,然后经交联剂完成交联反应,并经由挤出机挤出而制成,活性炭的颗粒 大小为30~160目,可根据实际需要来调整。活性炭本身具有的吸附作用赋予了过滤管更好的过滤和吸附作用,且本发明的活性炭因粒径较小,活性炭自身所带的孔也具有非常小的尺寸,基本上为纳米级别,这样,过滤的作用更强,可真正起到抗菌作用,将微生物和其他杂质吸附在过滤管上,而流体则通过孔隙流出,并经由孔11排出。本发明的超高分子量聚乙烯与活性炭后再交联使得活性炭包裹的更均匀,而交联的聚乙烯也进一步增加了强度,使得过滤管的强度更大,耐压性更好,交联剂为二叔丁基过氧化氢。在本发明中,超高分子量聚乙烯与活性炭的质量比为3:1~1:1,交联剂的质量为高分子量聚乙烯的1‰~5‰。 
具体地,在本实施例中,向分子量为200万以上的超高分子量聚乙烯中加入交联剂二叔丁基过氧化氢均匀混合后得到混合物,然后按照超高分子量聚乙烯与活性炭的质量比为2:1的比例向混合物中加入活性炭,经高速混合机混合均匀后,然后经大功率柱塞式挤出机注塞加料,将料加热至180~220℃进行交联反应至交联反应结束(大约1至1.5小时),最后冷却(至大约40~50℃)并成型挤出,制得抗菌过滤管。其中交联剂的质量为高分子量聚乙烯的2‰,活性炭的粒径为130目。交联剂的交联作用,使得超高分子量聚乙烯形成网状结构,并包裹活性炭,内过滤管管体内形成蜂窝结构,内部平均孔隙大约为0.017微米左右。
本发明的抗菌过滤管并不限制于上述结构,可根据实际需要来选择具体结构。根据不同的需要,采用不同粒径的活性炭,制成的超高分子量聚乙烯抗菌过滤管,可广泛地应用于净水处理,污水处理,空气净化等,去除挥发性化合物和空气中的微尘,烟雾,臭味,甲苯和甲醇等污染物质。在污水处理中可替代目前广泛使用的潮流膜,比超滤膜具有更好的抗菌作用,而且清洗和更换都更方便,成本却只有超滤膜的1/2,且比目前的烧结工艺制造速度快,性能更稳定,具有非常好的应用前景。
以上对本发明的特定实施例进行了说明,但本发明的保护内容不仅仅限定于以上实施例,在本发明的所属技术领域中,只要掌握通常知识,就可以在其技术要旨范围内进行多种多样的变更。

Claims (10)

1.一种抗菌过滤管,包括过滤管管体(1),其特征在于:所述过滤管管体(1)由混合有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯制成。
2.根据权利要求1所述的抗菌过滤管,其特征在于:所述混合有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯由混合有化学交联剂的超高分子量聚乙烯,与活性炭混合均匀后,通过化学交联反应而制得。
3.根据权利要求2所述的抗菌过滤管,其特征在于:所述化学交联剂为二叔丁基过氧化氢,所述二叔丁基过氧化氢的质量为所述超高分子量聚乙烯的1‰~5‰。
4.根据权利要求2所述的抗菌过滤管,其特征在于:所述超高分子量聚乙烯的分子量为200万以上。
5.根据权利要求2所述的抗菌过滤管,其特征在于:所述超高分子量聚乙烯与活性炭的质量比为3:1~1:1。
6.根据权利要求1所述的抗菌过滤管,其特征在于,所述活性炭的粒径为30~160目。
7.根据权利要求1所述的抗菌过滤管,其特征在于:所述过滤管管体(1)内部呈网状且包括多个纳米级小孔。
8.根据权利要求1所述的抗菌过滤管,其特征在于:所述抗菌过滤管由混合有活性炭的交联型超高分子量聚乙烯经挤出机挤压成型,所述抗菌过滤管能耐受的压力为15~35公斤。
9.一种如权利要求1所述的抗菌过滤管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
  (1)向超高分子量聚乙烯中添加交联剂,并混合均匀得到混合物,其中所述交联剂的质量为所述超高分子量聚乙烯的1‰~5‰,且所述交联剂为二叔丁基过氧化氢;
  (2)在步骤(1)中所得的混合物中加入活性炭并混合均匀,其中活性炭与超高分子量聚乙烯的质量比为1:1~1:3,接着向挤出机模具中加料并加热,在180~220℃的温度下进行交联反应0.5~2.5小时后经挤压成型挤出,得到所述抗菌过滤管。
10.根据权利要求9所述的抗菌过滤管,其特征在于:所述超高分子量聚乙烯的分子量为200万以上,所述活性炭的粒径为30~160目。
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