CN106750812A - 抗菌阻燃的pe管材及其制备方法 - Google Patents

抗菌阻燃的pe管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种抗菌阻燃的PE管材及其制备方法，属于PE管材领域。该抗菌阻燃的PE管材由以下原料制备而成，按重量份数计，原料包括：100‑120份聚乙烯基体、20‑30份改性母料；其中改性母料由抗菌阻燃原料制成，抗菌阻燃原料包括竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯，抗菌阻燃原料中聚乙烯的质量百分比为70‑80％。该抗菌阻燃的PE管材具有很强的抗菌阻燃性能。此外本发明还涉及上述抗菌阻燃的PE管材的制备方法，该方法能够使制备的改性母料充分的分散到聚乙烯基体中，从而在提升PE管材的抗菌性能和阻燃能力的同时保持较高的力学性能。

Description

抗菌阻燃的PE管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及PE管材领域，且特别涉及一种抗菌阻燃的PE管材及其制备方法。
背景技术
PE(polyethylene，聚乙烯)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，其具有优越的性能，从而被广泛应用于各个领域。PE材料制作成给排水管材使用时，具有优良的抗腐蚀性、耐磨性、柔韧性和耐低温性，同时其还具有使用寿命长、生产能耗低、水流阻力小、易于安装和拆卸的优点，是传统给水钢管的理想替代品。
但是PE管材在作为给排水管使用时也存在一定的缺陷，一方面，由于PE材料为易燃聚合物，使用PE材料制成的管材普遍存在阻燃性能差的缺陷。为了使用的安全，PE管材中常常需要添加阻燃剂来提高其阻燃性能，目前经常使用的卤素类阻燃剂由于存在环境污染问题已经逐渐停止使用，而加入无卤素阻燃剂后的PE管材通常存在阻燃效果差、易降低PE管材力学性能的缺陷。另一方面，PE管材在长期使用过程中，其内壁会沉积聚结水垢，容易滋生细菌，影响PE管材作为饮用水水管的使用安全。目前现有的抗菌PE管材主要通过添加无机纳米抗菌剂来实现其抗菌功能，但无机纳米抗菌剂在PE管材基体原料中难于均匀分散，这在一定程度上抑制了其抗菌性能。
结合当前PE管材市场及其应用领域，具有良好抗菌性能和阻燃性能的PE管材市场前景广阔，值得研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌阻燃的PE管材，其具有抗拉伸能力强，抗菌性能和阻燃性能好的优点。
本发明的另一目的在于提供一种抗菌阻燃的PE管材的制备方法，该方法能够最大化提高PE管材的抗菌性能和阻燃性能，又不降低PE管材的力学性能。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种抗菌阻燃的PE管材，以重量份数计，其制备原料包括：100-120份聚乙烯基体以及20-30份改性母料；其中，改性母料由抗菌阻燃原料制成，抗菌阻燃原料包括竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯，抗菌阻燃原料中聚乙烯的质量百分比为70-80％。
进一步地，在本发明较佳实施例中，抗菌阻燃原料包括质量比为0.4-1:1-2:7-8的竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所改性水滑石是用硅烷偶联剂对水滑石改性处理得到的。
本发明还提供了一种上述抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其包括以下步骤：
将竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石作为改性添加料，将改性添加料和聚乙烯按2-3:7-8的质量比混合均匀后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料；
以重量份数计，将100-120份聚乙烯基体、20-30份改性母料混合均匀后使用单螺杆挤出机挤出。
进一步地，在本发明较佳实施例中，改性添加料包括质量比为0.4-1:1-2的竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石。
进一步地，在本发明较佳实施例中，改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量3-6％的硅烷偶联剂并在500-650r/min下搅拌2-3min，随后在真空和70-80℃下进行干燥处理。
进一步地，在本发明较佳实施例中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌10-30min后在70-80℃下水浴反应15-25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在350-400℃下煅烧1-1.5h；混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1-1.5:100。
进一步地，在本发明较佳实施例中，混合的方法是：在混合机中在40-120r/min下混合2-4min。
进一步地，在本发明较佳实施例中，双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为160-170℃，第二段挤出温度为170-180℃，第三段挤出温度为180-190℃，口模温度为190-200℃，螺杆的转速为70-80r/min。
进一步地，在本发明较佳实施例中，单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为170-180℃，第二段挤出温度为180-190℃，第三段挤出温度为190-195℃，口模温度为195-200℃，螺杆的转速为55-65r/min。
本发明实施例的抗菌阻燃的PE管材及其制备方法的有益效果是：本发明提供的抗菌阻燃的PE管材包括作为基体的聚乙烯，以及作为抗菌阻燃原料的竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石聚乙烯分散助剂，使制备得到的PE管材具有很强的抗菌能力和阻燃能力，同时也避免了降低PE管材的强度和抗拉伸能力。该抗菌阻燃的PE管材的制备方法是采用聚乙烯基体为主料，使用竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯混合均匀后一次熔融挤出作为抗菌阻燃的改性母料，随后将改性母料与聚乙烯基体混合均匀后二次熔融挤出，该方法能够使竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石充分分散到聚乙烯基体中，最大化强化PE管材的抗菌能力和阻燃能力。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的抗菌阻燃的PE管材及其制备方法进行具体说明。
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，以重量份数计，其制备原料包括：100-120份聚乙烯基体以及20-30份改性母料；改性母料由抗菌阻燃原料制成，抗菌阻燃原料包括竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯，抗菌阻燃原料中聚乙烯的质量百分比为70-80％。其中，竹炭负载纳米氧化锌采用沉淀-浸渍法制备而成，改性水滑石是用硅烷偶联剂对水滑石改性处理得到的，水滑石为镁铝水滑石，其平均粒度为0.5-0.8μm。优选的，抗菌阻燃原料包括质量比为0.4-1:1-2:7-8的竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯；硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
本发明实施例提供的抗菌阻燃的PE管材采用聚乙烯作为基体，使用竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯熔融挤出制备成抗菌阻燃的改性母料，将该改性母料与聚乙烯基体二次熔融挤出制备成PE管材，能够显著的提高PE管材的抗菌能力和阻燃能力。这是由于改性母料由竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯熔融制备得到，竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石能够借助改性母料中聚乙烯与聚乙烯基体的相容性充分熔融分散到聚乙烯基体中，从而充分发挥竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石的抗菌阻燃性能，得到性能优异的抗菌阻燃的PE管材。
其中，改性水滑石的阻燃机理是：镁铝水滑石在受热时，其结构中的水合层板羟基及层间离子以水和二氧化碳的形式脱出，起到降低燃烧气体浓度，阻隔氧气的作用。镁铝水滑石的结构水、层板羟基以及层间离子在不同的温度内脱离层板，从而可在较低的范围内(200-800℃)释放阻燃物质。本发明中的镁铝水滑石经过硅烷偶联剂改性处理，可以
纳米氧化锌的抗菌机理是：纳米氧化锌中的锌以离子状态存在，可以通过离子交换或其他形式与载体结合，锌离子与细菌或霉菌的活性中心结合后导致细菌或霉菌失去活性。本发明中。
本实施例还提供了一种上述抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其包括以下步骤：
S1一次熔融：将竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石作为改性添加料，将改性添加料和聚乙烯按2-3:7-8的质量比混合投入混合机中在40-120r/min下混合2-4min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌10-30min后在70-80℃下水浴反应15-25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在350-400℃下煅烧1-1.5h，其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.6-0.8％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1-1.5:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度范围为0.0012-0.0015mol/L。改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量3-6％的硅烷偶联剂并在500-650r/min下搅拌2-3min，随后在真空和70-80℃下进行干燥处理，优选的，改性添加料包括质量比为0.4-1:1-2的竹炭负载纳米氧化锌和水滑石。改性处理过程中，硅烷偶联剂配优选制成质量浓度0.5-1％的硅烷偶联剂水溶液添加。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为160-170℃，第二段挤出温度为170-180℃，第三段挤出温度为180-190℃，口模温度为190-200℃，螺杆的转速为70-80r/min。
S2二次熔融：以重量份数计，将100-120份聚乙烯基体、20-30份改性母料混合投入混合机中在40-120r/min下混合2-4min，随后使用单螺杆挤出机挤出。在单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为170-180℃，第二段挤出温度为180-190℃，第三段挤出温度为190-195℃，口模温度为195-200℃，螺杆的转速为55-65r/min。
本发明实施例提供的抗菌阻燃的PE管材的制备方法是：首先将水滑石使用硅烷偶联剂进行高速搅拌改性处理得到改性水滑石，使其能够在聚乙烯基体材料中均匀的分散，改善其与聚乙烯基体的界面结合性能，保证成品的整体阻燃能力；然后使用沉淀-浸渍法制备得到吸附率高且吸附紧密的竹炭负载纳米氧化锌，利用竹炭的多孔结构来帮助纳米氧化锌在聚乙烯基体中充分的分散，增大抗菌剂纳米氧化锌与细菌、霉菌接触的面积，最大程度的发挥出抗菌性能；将竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石与聚乙烯一次熔融挤出得到改性母料，随后将改性母料与聚乙烯基体混合进行二次熔融挤出，使改性水滑石、竹炭负载纳米氧化锌充分的分散到聚乙烯基体中制备得到PE管材成品，从而最大化提高成品的抗菌阻燃能力。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明实施例使用的原料中：聚乙烯为购至上海石化的PE100树脂，牌号YGH041；水滑石购自邵阳天堂助剂化工有限公司，其平均粒度为0.5-0.8μm；色母料为购至美国卡博特的黑色母，牌号PE2718。
实施例1
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，其制备方法如下：
S101、制备竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石，将改性水滑石和竹炭负载纳米氧化锌按1:1的质量比混合得到改性添加料；将改性添加料和聚乙烯按2:8的质量比混合并投入混合机中在60r/min下混合3min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌10min后在80℃下水浴反应15min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在400℃下煅烧1h得到竹炭负载纳米氧化锌；其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.6％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.0012mol/L。
改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量3％的硅烷偶联剂并投入混合机在500r/min下混合搅拌3min，随后在真空和80℃下进行干燥处理；水滑石为镁铝水滑石，其平均粒度为0.6μm，该硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其配制成质量浓度1％的水溶液使用。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为160℃，第二段挤出温度为170℃，第三段挤出温度为185℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为75r/min。
S102、将10kg聚乙烯、2kg改性母料混合并投入混合机中在60r/min下混合3min，随后使用单螺杆挤出机挤出成型，得到抗菌阻燃的PE管材；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为190℃，第三段挤出温度为195℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为60r/min。
实施例2
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，其制备方法如下：
S201、制备竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石，将改性水滑石和竹炭负载纳米氧化锌按1:2的质量比混合得到改性添加料；将改性添加料和聚乙烯按3:7的质量比混合并投入混合机中在100r/min下混合2.5min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌20min后在75℃下水浴反应20min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在350℃下煅烧1.5h得到竹炭负载纳米氧化锌；其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.7％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1.2:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.0015mol/L。
改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量4％的硅烷偶联剂并投入混合机在550r/min下混合搅拌3min，随后在真空和75℃下进行干燥处理；该硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其配制成质量浓度0.5％的水溶液使用。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为165℃，第二段挤出温度为170℃，第三段挤出温度为180℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为70r/min。
S202、将10kg聚乙烯、1.5kg改性母料混合并投入混合机中在100r/min下混合3min，随后使用单螺杆挤出机挤出成型，得到抗菌阻燃的PE管材；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为185℃，第二段挤出温度为190℃，第三段挤出温度为195℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为55r/min。
实施例3
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，其制备方法如下：
S301、制备竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石，将改性水滑石和竹炭负载纳米氧化锌按0.5:1.5的质量比混合得到改性添加料；将改性添加料和聚乙烯按2:8的质量比混合并投入混合机中在50r/min下混合4min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌30min后在70℃下水浴反应25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在380℃下煅烧1h得到竹炭负载纳米氧化锌；其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.75％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1.2:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.0013mol/L。
改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量5％的硅烷偶联剂并投入混合机在650r/min下混合搅拌3min，随后在真空和80℃下进行干燥处理；水滑石为镁铝水滑石，其平均粒度为0.5μm，该硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，其配制成质量浓度1％的水溶液使用。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为165℃，第二段挤出温度为175℃，第三段挤出温度为185℃，口模温度为195℃，螺杆的转速为72r/min。
S302、将10kg聚乙烯、2kg改性母料混合并投入混合机中在50r/min下混合3min，随后使用单螺杆挤出机挤出；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为185℃，第三段挤出温度为190℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为65r/min。
实施例4
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，其制备方法如下：
S401、制备竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石，将改性水滑石和竹炭负载纳米氧化锌按0.6:1.4的质量比混合得到改性添加料；将改性添加料和聚乙烯按2:8的质量比混合并投入混合机中在120r/min下混合4min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌30min后在70℃下水浴反应25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在380℃下煅烧1h得到竹炭负载纳米氧化锌；其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.8％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1.5:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.0015mol/L。
改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量6％的硅烷偶联剂并投入混合机在625r/min下混合搅拌2.5min，随后在真空和75℃下进行干燥处理；水滑石为镁铝水滑石，其平均粒度为0.8μm该硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，其配制成质量浓度0.5％的水溶液使用。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为160℃，第二段挤出温度为175℃，第三段挤出温度为180℃，口模温度为190℃，螺杆的转速为72r/min。
S402、将10kg聚乙烯、2kg改性母料混合并投入混合机中在120r/min下混合3min，随后使用单螺杆挤出机挤出；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为185℃，第三段挤出温度为190℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为65r/min。
实施例5
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，其制备方法如下：
S501、制备竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石，将改性水滑石和竹炭负载纳米氧化锌按1:1的质量比混合得到改性添加料；将改性添加料和聚乙烯按2.5:7.5的质量比混合并投入混合机中在110r/min下混合2min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌30min后在70℃下水浴反应25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在380℃下煅烧1h得到竹炭负载纳米氧化锌；其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.6％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1.2:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.0013mol/L。
改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量5.5％的硅烷偶联剂并投入混合机在600r/min下混合搅拌2min，随后在真空和70℃下进行干燥处理；水滑石为镁铝水滑石，其平均粒度为0.6μm该硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其配制成质量浓度0.75％的水溶液使用。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为160℃，第二段挤出温度为175℃，第三段挤出温度为185℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为70r/min。
S502、将11kg聚乙烯、2.5kg改性母料混合并投入混合机中在110r/min下混合2min，随后使用单螺杆挤出机挤出；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为185℃，第三段挤出温度为195℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为55r/min。
实施例6
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，其制备方法如下：
S601、制备竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石，将改性水滑石和竹炭负载纳米氧化锌按0.4:1.6的质量比混合得到改性添加料；将改性添加料和聚乙烯按2:8的质量比混合并投入混合机中在70r/min下混合3min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌30min后在70℃下水浴反应25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在380℃下煅烧1h得到竹炭负载纳米氧化锌；其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.65％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1.1:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.0014mol/L。
改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量6％的硅烷偶联剂并投入混合机在575r/min下混合搅拌3min，随后在真空和72℃下进行干燥处理；水滑石为镁铝水滑石，其平均粒度为0.5μm该硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其配制成质量浓度0.6％的水溶液使用。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为165℃，第二段挤出温度为175℃，第三段挤出温度为180℃，口模温度为195℃，螺杆的转速为72r/min。
S602、将11kg聚乙烯、2.5kg改性母料混合并投入混合机中在70r/min下混合2.5min，随后使用单螺杆挤出机挤出；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为185℃，第三段挤出温度为195℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为55r/min。
实施例7
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，其制备方法如下：
S701、制备竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石，将改性水滑石和竹炭负载纳米氧化锌按1:1的质量比混合得到改性添加料；将改性添加料和聚乙烯按2.5:7.5的质量比混合并投入混合机中在90r/min下混合3.5min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌30min后在70℃下水浴反应25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在380℃下煅烧1h得到竹炭负载纳米氧化锌；其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.8％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1.5:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.0012mol/L。
改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量6％的硅烷偶联剂并投入混合机在550r/min下混合搅拌3min，随后在真空和80℃下进行干燥处理；水滑石为镁铝水滑石，其平均粒度为0.8μm该硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其配制成质量浓度0.5％的水溶液使用。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为170℃，第二段挤出温度为175℃，第三段挤出温度为180℃，口模温度为190℃，螺杆的转速为75r/min。
S702、将12kg聚乙烯、3kg改性母料混合并投入混合机中在90r/min下混合3min，随后使用单螺杆挤出机挤出；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为185℃，第三段挤出温度为190℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为60r/min。
实施例8
本实施例提供了一种抗菌阻燃的PE管材，其制备方法如下：
S801、制备竹炭负载纳米氧化锌和改性水滑石，将改性水滑石和竹炭负载纳米氧化锌按1:2的质量比混合得到改性添加料；将改性添加料和聚乙烯按3:7的质量比混合并投入混合机中在80r/min下混合2min，随后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料。
其中，竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解均匀，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌30min后在70℃下水浴反应25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将粗料在380℃下煅烧1h得到竹炭负载纳米氧化锌；其中聚乙二醇的水溶液中聚乙二醇的质量浓度为0.7％，混合液中七水硫酸锌与竹炭的质量比为1.4:100，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.00145mol/L。
改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量4.5％的硅烷偶联剂并投入混合机在500r/min下混合搅拌3min，随后在真空和75℃下进行干燥处理；水滑石为镁铝水滑石，其平均粒度为0.6μm该硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其配制成质量浓度0.8％的水溶液使用。双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为165℃，第二段挤出温度为170℃，第三段挤出温度为190℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为80r/min。
S802、将10kg聚乙烯、2kg改性母料混合并投入混合机中在80r/min下混合3min，随后使用单螺杆挤出机挤出；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为170℃，第二段挤出温度为180℃，第三段挤出温度为190℃，口模温度为200℃，螺杆的转速为60r/min。
对比例
对比例提供了一种PE管材，其制备方法如下：
将10kg聚乙烯与2kg市售阻燃母料混合后使用单螺杆挤出机挤出得到PE管材；单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为160℃，第二段挤出温度为170℃，第三段挤出温度为180℃，口模温度为190℃，螺杆的转速为70r/min。
对本发明实施例提供的抗菌阻燃的PE管材进行性能检测。
制备实施例1、实施例2、...、实施例7、实施例8提供的抗菌阻燃的PE管材和对比例提供的PE管材，并检测性能，结果如下表1所示；其中，抗菌性能参照QB/T 2591-2003A进行测试，力学性能参照GB/T 1040-2006；阻燃性能参照UL94阻燃等级测量方法。
表1实施例提供的抗菌阻燃的PE管材与对比例提供管材的性能指标
从上表可以看到，本发明实施例提供的抗菌阻燃的PE管材具有强度高、抗拉伸能力强的优点，且其阻燃能力和抗菌能力得到了很大的改善，适合大规模使用。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种抗菌阻燃的PE管材，其特征在于，以重量份数计，其制备原料包括：
聚乙烯基体 100-120份；以及
改性母料 20-30份；
其中，所述改性母料由抗菌阻燃原料制成，所述抗菌阻燃原料包括竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石和聚乙烯，所述抗菌阻燃原料中所述聚乙烯的质量百分比为70-80％。
2.根据权利要求1所述的抗菌阻燃的PE管材，其特征在于，所述抗菌阻燃原料包括质量比为0.4-1:1-2:7-8的所述竹炭负载纳米氧化锌、所述改性水滑石和所述聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的抗菌阻燃的PE管材，其特征在于，所所述改性水滑石是用硅烷偶联剂对水滑石改性处理得到的。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将竹炭负载纳米氧化锌、改性水滑石作为改性添加料，将所述改性添加料和聚乙烯按2-3:7-8的质量比混合均匀后使用双螺杆挤出机挤出、造粒，得到改性母料；
以重量份数计，将100-120份聚乙烯基体、20-30份所述改性母料混合均匀后使用单螺杆挤出机挤出。
5.根据权利要求4所述的抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其特征在于，所述改性添加料包括质量比为0.4-1:1-2的所述竹炭负载纳米氧化锌和所述改性水滑石。
6.根据权利要求4所述的抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其特征在于，所述改性水滑石的制备方法是：向水滑石中加入其质量3-6％的硅烷偶联剂并在500-650r/min下搅拌2-3min，随后在真空和70-80℃下进行干燥处理。
7.根据权利要求4所述的抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其特征在于，所述竹炭负载纳米氧化锌的制备方法是：将七水硫酸锌加入聚乙二醇的水溶液中溶解，然后加入竹炭搅拌均匀得到混合液，向所述混合液中滴入氢氧化钠溶液，室温搅拌10-30min后在70-80℃下水浴反应15-25min，冷却至室温后过滤、洗涤、烘干得到粗料，将所述粗料在350-400℃下煅烧1-1.5h；所述混合液中所述七水硫酸锌与所述竹炭的质量比为1-1.5:100。
8.根据权利要求4所述的抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其特征在于，所述混合的方法是：在混合机中在40-120r/min下混合2-4min。
9.根据权利要求4所述的抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为160-170℃，第二段挤出温度为170-180℃，第三段挤出温度为180-190℃，口模温度为190-200℃，螺杆的转速为70-80r/min。
10.根据权利要求4所述的抗菌阻燃的PE管材的制备方法，其特征在于，所述单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为170-180℃，第二段挤出温度为180-190℃，第三段挤出温度为190-195℃，口模温度为195-200℃，螺杆的转速为55-65r/min。
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