CN106566053A - 一种抗菌、防紫外线pe给水管道 - Google Patents

一种抗菌、防紫外线pe给水管道 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗菌、防紫外线PE给水管道，所述给水管道由以下重量份的原料制备而成：PE100级原料90‑120份、PE高压再生料30‑45份、抗氧剂2‑4份、分散剂1.5‑3份、复合防紫外线剂10‑15份、复合抗菌剂15‑20份、润滑剂1‑2份与改性石墨烯3‑7份。本发明产品具有较高强度与韧性，耐候性高，抗菌性能好、防紫外线。

Description

一种抗菌、防紫外线PE给水管道
技术领域
本发明涉及PE给水管道，具体涉及一种具有较高强度与韧性，抗菌性能好、防紫外线的抗菌、防紫外线PE给水管道。
背景技术
聚乙烯(polyethylene，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100～-70℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
PE管主要用于输送气态的人工煤气、天然气、液化石油，还有排污，施工工艺简单。PE管材具有强度高，耐高温，抗腐蚀，无毒，耐磨，有一定柔韧性性能。聚乙烯的分子是长链线型结构或支结构，为典型的结晶聚合物。在固体状态下，结晶部分与无定型共存。结晶度视加工条件和原处理条件而异，一般情况下，密度高结晶度就越大，LDPE结晶度通常为55-65％，HDPE结晶度为80-90％。聚乙烯为典型的热塑性塑料，由于其具有无毒、无臭、无味的特点，受到了推广普及使用。但是在一些恶劣的环境中，在使用过程中，管材内外往往会产生细菌滋生，而在室外使用时，由于紫外线强烈会引起管材老化使其性能逐渐变坏，以致最好丧失使用价值，影响其使用寿命，这是一种不可逆的变化。
现在一些生产工艺中，在合成材料加工过程中加入一些抗菌剂、防紫外线剂或抗氧剂等一些助剂来延缓其老化提升其抗菌性，但是仍不能满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有PE管材抗菌性能不佳、易老化的缺陷而提供一种具有较高强度与韧性，抗菌性能好、防紫外线的抗菌、防紫外线PE给水管道。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗菌、防紫外线PE给水管道，所述给水管道由以下重量份的原料制备而成：PE100级原料90-120份、PE高压再生料30-45份、抗氧剂2-4份、分散剂1.5-3份、复合防紫外线剂10-15份、复合抗菌剂15-20份、润滑剂1-2份与改性石墨烯3-7份。在本技术方案中，本发明通过增加改性石墨烯，能够大大提升PE管材的强度与韧性，由于管材使用环境是露天潮湿环境，因此细菌与病毒等微生物侵蚀是威胁PE管材寿命的重要因素，通过加入复合抗菌剂以克服细菌与病毒等微生物侵蚀带来的威胁；而露天环境，紫外线也是使管材老化加速的重要因素，通过加入复合防紫外线剂，来吸收与反射紫外线。
作为优选，复合防紫外线剂由无机防紫外线剂与有机防紫外线剂组成，其质量比为1:3.5-5.4。
作为优选，所述无机防紫外线剂为质量比为1:3:1.7的纳米二氧化钛、纳米氧化锌与粒径为500-600目的滑石粉组成；所述有机防紫外线剂由以下制备方法制得：在体积比为1∶12-15∶5-7的浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液中加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛，反应时间2-4h，α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛的质量比为1∶4-5.1，所述α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮在浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液的混合溶液中的浓度为1.56-2.25摩尔/升，反应温度为60-75℃；反应开始45min后，在10min内加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮的质量30％的苯基膦酸。在本技术方案中，纳米二氧化钛、纳米氧化锌与滑石粉组成的无机防紫外线剂可以反射紫外线；以α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛为原料的有机防紫外线剂化学性能稳定，能强烈吸收紫外线，并且吸收紫外线范围宽，通过无机防紫外线剂与有机防紫外线剂的结合，可以起到协同作用。
作为优选，复合抗菌剂由质量比为3:1的纳米抗菌材料与有机抗菌材料组成，纳米抗菌材料为纳米二氧化钛载银抗菌剂，有机抗菌材料为正丁基苯并异噻唑啉酮或甲基异噻唑啉酮。在本技术方案中，纳米二氧化钛载银抗菌剂具有纳米二氧化钛本身的杀菌、抗病毒、降解细菌和有机物的作用，又具有纳米银强效抗菌、杀灭病毒的作用，抗菌能力极强，抗菌范围广，抗菌效果持久，银离子释放速率稳定长效，在有光照下也可以通过光催化彻底分解消除细菌，病毒的残留物。
作为优选，改性石墨烯的改性方法为：将25重量份的氧化石墨烯分散于300重量份的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中超声处理2h，得到悬浮液；然后加入200重量份的二环己基碳酰亚胺、155重量份的二甲基硅氧烷与120重量份的葵二酸二丁酯，超声20min后加热至280-320℃反应2-4h，超滤得到的沉淀经乙醇、去离子水洗涤3次后真空干燥得到改性石墨烯。在本技术方案中，本发明采用改性石墨烯，使其表面官能基化，以去除石墨烯在PE中团聚效应提升石墨烯的分散性，同时在石墨烯表面产生出能与聚乙烯基材互相连接的共价键，使有机/无机两界面间形成强而有力的共价键，当管材受到外力冲击时，能够将冲击能量从强度较弱的聚乙烯基材转移到强度较强的石墨烯上，达到最佳的增韧补强效果。
作为优选，三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液浓度为10mM。
作为优选，所述分散剂为聚乙烯蜡，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
本发明的有益效果是：具有较高强度与韧性，耐候性高，抗菌性能好、防紫外线。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，但这些阐述并不对本发明做任何形式上的限定。除另有说明，否则本发明所用的所有科学和技术术语具有本发明所属和相关领域的一般技术人员通常所理解的含义。
下面结合具体实施例对本发明做出进一步详细的阐述，但应当明白，实施例不应理解为对本发明保护范围的限制。
本发明通过现有熔融方法制备PE给水管道。
实施例1
一种抗菌、防紫外线PE给水管道，所述给水管道由以下重量份的原料制备而成：PE100级原料90份、PE高压再生料30份、抗氧剂2份、分散剂1.5份、复合防紫外线剂10份、复合抗菌剂15份、润滑剂1份与改性石墨烯3份。
复合防紫外线剂由无机防紫外线剂与有机防紫外线剂组成，其质量比为1:3.5。
所述无机防紫外线剂为质量比为1:3:1.7的纳米二氧化钛、纳米氧化锌与粒径为500-600目的滑石粉组成；所述有机防紫外线剂由以下制备方法制得：在体积比为1∶12∶5的浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液中加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛，反应时间2h，α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛的质量比为1∶4，所述α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮在浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液的混合溶液中的浓度为1.56摩尔/升，反应温度为60℃；反应开始45min后，在10min内加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮的质量30％的苯基膦酸。
复合抗菌剂由质量比为3:1的纳米抗菌材料与有机抗菌材料组成，纳米抗菌材料为纳米二氧化钛载银抗菌剂，有机抗菌材料为甲基异噻唑啉酮。
改性石墨烯的改性方法为：将25重量份的氧化石墨烯分散于300重量份的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中超声处理2h，得到悬浮液；然后加入200重量份的二环己基碳酰亚胺、155重量份的二甲基硅氧烷与120重量份的葵二酸二丁酯，超声20min后加热至280℃反应2h，超滤得到的沉淀经乙醇、去离子水洗涤3次后真空干燥得到改性石墨烯；三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液浓度为10mM。
所述分散剂为聚乙烯蜡，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例2
一种抗菌、防紫外线PE给水管道，所述给水管道由以下重量份的原料制备而成：PE100级原料105份、PE高压再生料37份、抗氧剂3份、分散剂2份、复合防紫外线剂12份、复合抗菌剂17份、润滑剂1.5份与改性石墨烯4份。
复合防紫外线剂由无机防紫外线剂与有机防紫外线剂组成，其质量比为1:4.2。
所述无机防紫外线剂为质量比为1:3:1.7的纳米二氧化钛、纳米氧化锌与粒径为500-600目的滑石粉组成；所述有机防紫外线剂由以下制备方法制得：在体积比为1∶13∶6的浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液中加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛，反应时间3h，α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛的质量比为1∶4.6，所述α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮在浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液的混合溶液中的浓度为1.78摩尔/升，反应温度为65℃；反应开始45min后，在10min内加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮的质量30％的苯基膦酸。
复合抗菌剂由质量比为3:1的纳米抗菌材料与有机抗菌材料组成，纳米抗菌材料为纳米二氧化钛载银抗菌剂，有机抗菌材料为正丁基苯并异噻唑啉酮。
改性石墨烯的改性方法为：将25重量份的氧化石墨烯分散于300重量份的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中超声处理2h，得到悬浮液；然后加入200重量份的二环己基碳酰亚胺、155重量份的二甲基硅氧烷与120重量份的葵二酸二丁酯，超声20min后加热至300℃反应3h，超滤得到的沉淀经乙醇、去离子水洗涤3次后真空干燥得到改性石墨烯；三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液浓度为10mM。
所述分散剂为聚乙烯蜡，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
实施例3
一种抗菌、防紫外线PE给水管道，所述给水管道由以下重量份的原料制备而成：PE100级原料120份、PE高压再生料45份、抗氧剂4份、分散剂3份、复合防紫外线剂15份、复合抗菌剂20份、润滑剂2份与改性石墨烯7份。
复合防紫外线剂由无机防紫外线剂与有机防紫外线剂组成，其质量比为1:5.4。
所述无机防紫外线剂为质量比为1:3:1.7的纳米二氧化钛、纳米氧化锌与粒径为500-600目的滑石粉组成；所述有机防紫外线剂由以下制备方法制得：在体积比为1∶15∶7的浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液中加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛，反应时间4h，α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛的质量比为1∶5.1，所述α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮在浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液的混合溶液中的浓度为2.25摩尔/升，反应温度为75℃；反应开始45min后，在10min内加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮的质量30％的苯基膦酸。
复合抗菌剂由质量比为3:1的纳米抗菌材料与有机抗菌材料组成，纳米抗菌材料为纳米二氧化钛载银抗菌剂，有机抗菌材料为甲基异噻唑啉酮。
改性石墨烯的改性方法为：将25重量份的氧化石墨烯分散于300重量份的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中超声处理2h，得到悬浮液；然后加入200重量份的二环己基碳酰亚胺、155重量份的二甲基硅氧烷与120重量份的葵二酸二丁酯，超声20min后加热至320℃反应4h，超滤得到的沉淀经乙醇、去离子水洗涤3次后真空干燥得到改性石墨烯；三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液浓度为10mM。
所述分散剂为聚乙烯蜡，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
将本发明实施例1-3制备的PE管道做如下测试：
抗菌性能：采用贴膜法，按QB/T 2591-2003中的“抗细菌性能试验方法”，以抗菌管道与供试细菌接触24小时后的抑菌率考察抗菌效果，抗菌率计算公式为：R＝(B-C)*100％。式中，R为抗菌率，B为空白对照样品平均回收菌数，C为抗菌管道平均回收菌数。
供试菌种：大肠杆菌；枯草杆菌；变形杆菌，均为市售。
在37℃下培养24h，根据1.44c㎡上所生长的菌落数目计算抗菌率，结果如下：实施例1：大肠杆菌R＝99.5％；枯草杆菌R＝99.6％；变形杆菌R＝99.4％。
实施例2：大肠杆菌R＝99.7％；枯草杆菌R＝99.3％；变形杆菌R＝99.5％。
实施例3：大肠杆菌R＝99.6％；枯草杆菌R＝99.8％；变形杆菌R＝99.1％。
申请人声明，尽管本发明通过上述实施例来描述本发明的详细工艺流程，但本发明并不限于上述详细工艺流程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，所属技术领域的技术人员应该明白，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种抗菌、防紫外线PE给水管道，其特征在于，所述给水管道由以下重量份的原料制备而成：PE100级原料90-120份、PE高压再生料30-45份、抗氧剂2-4份、分散剂1.5-3份、复合防紫外线剂10-15份、复合抗菌剂15-20份、润滑剂1-2份与改性石墨烯3-7份。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌、防紫外线PE给水管道，其特征在于，复合防紫外线剂由无机防紫外线剂与有机防紫外线剂组成，其质量比为1:3.5-5.4。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌、防紫外线PE给水管道，其特征在于，所述无机防紫外线剂为质量比为1:3:1.7的纳米二氧化钛、纳米氧化锌与粒径为500-600目的滑石粉组成；所述有机防紫外线剂由以下制备方法制得：在体积比为1∶12-15∶5-7的浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液中加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛，反应时间2-4h，α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮与对硝基苯甲醛的质量比为1∶4-5.1，所述α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮在浓硫酸、甲酸和45％双氧水溶液的混合溶液中的浓度为1.56-2.25摩尔/升，反应温度为60-75℃；反应开始45min后，在10min内加入α，α′-二(对硝基亚苄基)环己酮的质量30％的苯基膦酸。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌、防紫外线PE给水管道，其特征在于，复合抗菌剂由质量比为3:1的纳米抗菌材料与有机抗菌材料组成，纳米抗菌材料为纳米二氧化钛载银抗菌剂，有机抗菌材料为正丁基苯并异噻唑啉酮或甲基异噻唑啉酮。
5.根据权利要求1所述的一种抗菌、防紫外线PE给水管道，其特征在于，改性石墨烯的改性方法为：将25重量份的氧化石墨烯分散于300重量份的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中超声处理2h，得到悬浮液；然后加入200重量份的二环己基碳酰亚胺、155重量份的二甲基硅氧烷与120重量份的葵二酸二丁酯，超声20min后加热至280-320℃反应2-4h，超滤得到的沉淀经乙醇、去离子水洗涤3次后真空干燥得到改性石墨烯。
6.根据权利要求5所述的一种抗菌、防紫外线PE给水管道，其特征在于，三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液浓度为10mM。
7.根据权利要求1或2或4或5所述的一种抗菌、防紫外线PE给水管道，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯蜡，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
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