CN106674750A - 一种增韧抗菌聚丙烯压力管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增韧抗菌聚丙烯压力管,由外层增韧层和内层抗菌层组成,其中增韧层为管材的外层,抗菌层为管材的内层;增韧层配方按如下百分比配料:无规共聚聚丙烯管道专用料80%~90%,色母料2%~4%,聚丙烯专用β成核剂0.5‰~2‰,相容剂5%~10%,热稳定剂0.5‰~1‰。上述两层配方分别在双螺杆挤出机挤出造粒,造粒好的原料通过单螺杆挤出机共挤成型、冷却、牵引、切割,制得成品。本发明的优点:管外层抗冲击和耐静液压性能优越,内层为抗菌层即保证了输送介质不会受到管道自身的污染,同时能够抗菌抑菌的作用;在同等壁厚下比普通PPR管材耐压强度高、抗冲击性能好、绿色环保、耐腐蚀、高效广谱抗菌功能。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯管材技术领域,具体地说,是一种增韧抗菌聚丙烯压力管。
背景技术
自1999年开始塑料管道取代金属管道迅速发展起来,以PP-R为主流的塑料管道开始全面取代传统的金属管道,随着十多年的应用PP-R管的缺点也开始暴露。PP-R家族系列管道耐低温性能差,由于PP-R材料其分子特性的局限,其脆化温度一般为0℃,一旦室温低于其脆化温度,材料容易发生脆裂。而目前工地上常出现的管道漏水现象都,90%以上是由于PP-R低温下,受冲击产生裂纹或微裂纹造成的。对此人们也做了大量改进工作,比如对PP-R材料抗冲改性、退火消除管道内应力。但是由于PP-R材料分子的固有特性,其效果都是不明显,每年由于PP-R管道的脆性造成管道的破裂事件时有发生。目前,在抗冲改性方面主要采用弹性体共混改性,此方法虽然能使管道的抗冲击性能提升,但是却是以牺牲管道的耐压性能为代价,对于压力管道来说是得不偿失的。
此外PPR虽然具有优越的卫生性能,但不具有抗菌抑菌功能,管道在输送冷热水的过程中容易滋生细菌。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种增韧抗菌聚丙烯压力管。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种增韧抗菌聚丙烯压力管,由增韧层和抗菌层双层复合而成。
增韧层的原料按质量百分比为:色母料为2%~4%,聚丙烯专用β成核剂为0.5‰~2‰,相容剂为5%~10%,热稳定剂为0.5‰~1‰,无规共聚聚丙烯管道专用料余量;配方搅拌好后,通过双螺杆挤出机挤出造粒。
抗菌层的原料按质量百分比为:色母料为2%~4%,无机纳米抗菌剂为5%~8%,相容剂5%~10%,无规共聚聚丙烯管道专用料为余量;配方搅拌好后,通过双螺杆挤出机挤出造粒。
所述的增韧抗菌聚丙烯压力管,生产制备是将改性的配方造粒料分别投入各自的单螺杆挤出机中挤出生产,两层复合共挤模具、冷却、牵引、切割,制得成品。
所述的增韧层占管道壁厚的90~95%,抗菌层占管道壁厚的5%~10%。
所述的增韧层配方料拉伸强度大于25MPa,简支梁缺口大于40KJ/m2。
所述的抗菌率达到99%。
所述的无机纳米抗菌剂为负载银离子抗菌剂的二氧化硅颗粒,无机纳米抗菌剂平均粒径为200~500nm。
所述的无机纳米抗菌剂的制备方法为以正硅酸四乙酯(TEOS)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为原料,先把TEOS与无水乙醇混合溶液加入在含有硝酸银的硝酸溶液中进行水解,然后再加入氨丙基三乙氧基硅烷以及氨水进行缩合,使TEOS与硝酸银进行溶胶-凝胶反应,经缩合反应后,进行离心使TEOS水解缩合得到的二氧化硅沉淀,然后过滤沉淀,沉淀再在60℃添加下真空干燥,得到具有广谱抗菌的无机纳米抗菌剂。通过TEOS水解产生的硅羟基对银离子进行吸附,同时通过TEOS和氨丙基三乙氧基硅烷的缩合成核过程,对具有广谱抗菌的银离子进行包覆,在二氧化硅纳米粒子内部与表面吸附银离子,提高无机纳米抗菌剂的抗菌持久性和耐冲刷性能,同时由于氨丙基三乙氧基硅烷具有活性氨基,能够通过活性氨基与马来酸酐接枝聚丙烯中酸酐或者酸进行缩合反应到,进一步提高无机纳米抗菌剂在聚丙烯树脂中的分散性和稳定性,防止无机添加剂在树脂中的迁移。
所述的无机纳米抗菌剂,其原料组分的质量分数如下:
所述的硝酸银溶液的pH为2~4,且硝酸银溶液的pH调节剂为浓硝酸,硝酸银溶液浓度为0.1~0.25mol/L。
与现有技术相比,本发明的积极效果是:
本发明提供的双层复合管外层增韧层通过添加β成核剂改性,使得在制备过程中管材有一部分晶型由α晶型转变β晶型。与传统的α晶型聚丙烯相比,β晶型聚丙烯室温和低温冲击强度较好,热变形温度高,在高速拉伸下表现出较高的韧性和延展性,不易脆裂,这些特点能够从根本上改善聚丙烯低温脆裂的问题,同时也不会降低聚丙烯管道作为压力管的耐压性能。
本发明管道同时提供了聚丙烯压力管道的抗菌性能。聚丙烯管道虽然具有优异的卫生性能,但是它却不具备抗菌抑菌的功能。本发明管道内层为添加了无机抗菌剂的聚丙烯,抗菌能力达到99%以上。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中的标记为:1增韧层、2抗菌层。
具体实施方式
以下提供本发明一种增韧抗菌聚丙烯压力管的具体实施方式。
如图1所示,该增韧抗菌聚丙烯压力管由增韧层1、抗菌层2两层结构组成。增韧层为管材的外层,抗菌层2为管材的内层。增韧层材料为采用聚丙烯β成核剂、相溶剂、热稳定剂改性的聚丙烯树脂,抗菌层材料采用无机抗菌剂改性后的聚丙烯树脂。
实施例1
一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其增韧层配方:95公斤无规共聚聚丙烯PA14D、0.1公斤β成核剂TMP-5、5公斤马来酸酐接枝聚丙烯、0.1公斤热稳定剂1010,在高混机中混合均匀,然后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒。抗菌层配方:90公斤无规共聚聚丙烯PA14D,5公斤马来酸酐接枝聚丙烯,5公斤无机纳米抗菌剂,在高混机中混合均匀,通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒。该压力管道生产是将改性好的内外层料投入各自的单螺杆挤出机中挤出生产,两层复合共挤模具、冷却、牵引、切割,制得成品。
所述的无机纳米抗菌剂的制备方法为以正硅酸四乙酯(TEOS)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为原料,先把TEOS与无水乙醇混合溶液加入在含有硝酸银的硝酸溶液中进行水解,然后再加入氨丙基三乙氧基硅烷以及氨水进行缩合,使TEOS与硝酸银进行溶胶-凝胶反应,经缩合反应后,进行离心使TEOS水解缩合得到的二氧化硅沉淀,然后过滤沉淀,沉淀再在60℃添加下真空干燥,得到具有广谱抗菌的无机纳米抗菌剂。通过TEOS水解产生的硅羟基对银离子进行吸附,同时通过TEOS和氨丙基三乙氧基硅烷的缩合成核过程,对具有广谱抗菌的银离子进行包覆,在二氧化硅纳米粒子内部与表面吸附银离子,提高无机纳米抗菌剂的抗菌持久性和耐冲刷性能,同时由于氨丙基三乙氧基硅烷具有活性氨基,能够通过活性氨基与马来酸酐接枝聚丙烯中酸酐或者酸进行缩合反应到,进一步提高无机纳米抗菌剂在聚丙烯树脂中的分散性和稳定性,防止无机添加剂在树脂中的迁移。
所述的无机纳米抗菌剂中各组分的质量分数如下:
所述的硝酸银溶液的pH为2~4,且硝酸银溶液的pH调节剂为浓硝酸,所述的硝酸银溶液浓度为0.1mol/L。
实施例2
一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其增韧层配方:90公斤无规共聚聚丙烯PA14D、0.15公斤β成核剂TMP-5、10公斤马来酸酐接枝聚丙烯、0.1公斤热稳定剂1010,在高混机中混合均匀,然后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒。抗菌层配方:84公斤无规共聚聚丙烯PA14D,8公斤马来酸酐接枝聚丙烯,8公斤无机纳米抗菌剂,在高混机中混合均匀,通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒。该压力管道生产是将改性好的内外层料投入各自的单螺杆挤出机中挤出生产,两层复合共挤模具、冷却、牵引、切割,制得成品。
所述的无机纳米抗菌剂的制备方法为以正硅酸四乙酯(TEOS)和氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为原料,先把TEOS与无水乙醇混合溶液加入在含有硝酸银的硝酸溶液中进行水解,然后再加入氨丙基三乙氧基硅烷以及氨水进行缩合,使TEOS与硝酸银进行溶胶-凝胶反应,经缩合反应后,进行离心使TEOS水解缩合得到的二氧化硅沉淀,然后过滤沉淀,沉淀再在60℃添加下真空干燥,得到具有广谱抗菌的无机纳米抗菌剂。通过TEOS水解产生的硅羟基对银离子进行吸附,同时通过TEOS和氨丙基三乙氧基硅烷的缩合成核过程,对具有广谱抗菌的银离子进行包覆,在二氧化硅纳米粒子内部与表面吸附银离子,提高无机纳米抗菌剂的抗菌持久性和耐冲刷性能,同时由于氨丙基三乙氧基硅烷具有活性氨基,能够通过活性氨基与马来酸酐接枝聚丙烯中酸酐或者酸进行缩合反应到,进一步提高无机纳米抗菌剂在聚丙烯树脂中的分散性和稳定性,防止无机添加剂在树脂中的迁移。
所述的无机纳米抗菌剂中各组分的质量分数如下:
所述的硝酸银溶液的pH为2~4,且硝酸银溶液的pH调节剂为浓硝酸,所述的硝酸银溶液浓度为0.15mol/L。
实施例3
一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其增韧层配方:90公斤无规共聚聚丙烯PA14D、0.2公斤β成核剂TMP-5、10公斤马来酸酐接枝聚丙烯、0.1公斤热稳定剂1010,在高混机中混合均匀,然后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒。抗菌层配方:84公斤无规共聚聚丙烯PA14D,8公斤马来酸酐接枝聚丙烯,8公斤无机纳米抗菌剂,在高混机中混合均匀,通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒。该压力管道生产是将改性好的内外层料投入各自的单螺杆挤出机中挤出生产,两层复合共挤模具、冷却、牵引、切割,制得成品。
所述的无机纳米抗菌剂的制备方法为以正硅酸四乙酯(TEOS)和氨丙基三乙氧基硅烷(KHS50)为原料,先把TEOS与无水乙醇混合溶液加入在含有硝酸银的硝酸溶液中进行水解,然后再加入氨丙基三乙氧基硅烷以及氨水进行缩合,使TEOS与硝酸银进行溶胶-凝胶反应,经缩合反应后,进行离心使TEOS水解缩合得到的二氧化硅沉淀,然后过滤沉淀,沉淀再在60℃添加下真空干燥,得到具有广谱抗菌的无机纳米抗菌剂。通过TEOS水解产生的硅羟基对银离子进行吸附,同时通过TEOS和氨丙基三乙氧基硅烷的缩合成核过程,对具有广谱抗菌的银离子进行包覆,在二氧化硅纳米粒子内部与表面吸附银离子,提高无机纳米抗菌剂的抗菌持久性和耐冲刷性能,同时由于氨丙基三乙氧基硅烷具有活性氨基,能够通过活性氨基与马来酸酐接枝聚丙烯中酸酐或者酸进行缩合反应到,进一步提高无机纳米抗菌剂在聚丙烯树脂中的分散性和稳定性,防止无机添加剂在树脂中的迁移。
所述的无机纳米抗菌剂中各组分的质量分数如下:
所述的硝酸银溶液的pH为2~4,且硝酸银溶液的pH调节剂为浓硝酸,所述的硝酸银溶液浓度为0.25mol/L。
本发明的优点:管外层抗冲击和耐静液压性能优越,内层为抗菌层即保证了输送介质不会受到管道自身的污染,同时能够抗菌抑菌的作用;在同等壁厚下比普通PPR管材耐压强度高、抗冲击性能好、绿色环保、耐腐蚀、高效广谱抗菌功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,由增韧层和抗菌层双层复合而成;
增韧层的原料按质量百分比为:色母料为2%~4%,聚丙烯专用β成核剂为0.5‰~2‰,相容剂为5%~10%,热稳定剂为0.5‰~1‰,无规共聚聚丙烯管道专用料为余量;
抗菌层的原料按质量百分比为:色母料为2%~4%,无机纳米抗菌剂为5%~8%,无规共聚聚丙烯管道专用料为余量。
2.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,增韧层的原料搅拌好后,通过双螺杆挤出机挤出造粒。
3.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,抗菌层的原料搅拌好后,通过双螺杆挤出机挤出造粒。
4.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,所述增韧增韧抗菌聚丙烯压力管,生产制备是将改性的配方造粒料分别投入各自的单螺杆挤出机中挤出生产,两层复合共挤模具、冷却、牵引、切割,制得成品。
5.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,增韧层占管道壁厚的90~95%,抗菌层占管道壁厚的5%~10%。
6.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,增韧层配方料拉伸强度大于25MPa,简支缺口大于40KJ/m2。
7.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,增韧抗菌聚丙烯压力管的抗菌率达到99%。
8.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,所述的无机纳米抗菌剂为负载银离子抗菌剂的二氧化硅颗粒,无机纳米抗菌剂平均粒径为200~500nm。
9.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,所述的无机纳米抗菌剂的制备方法为以正硅酸四乙酯TEOS和氨丙基三乙氧基硅烷KH550为原料,先把TEOS与无水乙醇混合溶液加入在含有硝酸银的硝酸溶液中进行水解,然后再加入氨丙基三乙氧基硅烷以及氨水进行缩合,使TEOS与硝酸银进行溶胶-凝胶反应,经缩合反应后,进行离心使TEOS水解缩合得到的二氧化硅沉淀,然后过滤沉淀,沉淀再在60℃添加下真空干燥,得到具有广谱抗菌的无机纳米抗菌剂。
10.如权利要求1所述的一种增韧抗菌聚丙烯压力管,其特征在于,所述的无机纳米抗菌剂,其原料组份的质量分数如下:
所述的硝酸银溶液的pH为2~4,且硝酸银溶液的pH调节剂为浓硝酸,硝酸银溶液浓度为0.1~0.25mol/L。
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