CN107099113A - 抗菌给水管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌给水管及其制备方法，该抗菌给水管中包括80～120重量份数的聚氯乙烯树脂、3～8重量份数的硅酸铝纤维、1～5重量份数的滑石粉、1～5重量份数的N‑(4‑羟基‑3‑甲氧基苯甲基)丙烯酰胺、5～10重量份数的交联剂、0.6～1.5重量份数的偶联剂、0.8～1.5重量份数的稳定剂、0.3～0.8重量份数的抗氧剂、10～20重量份数的相容剂、0.3～0.8重量份数的引发剂。本发明中在原料中加入硅酸铝纤维、滑石粉、N‑(4‑羟基‑3‑甲氧基苯甲基)丙烯酰胺，三者相互配合，赋予给水管优异的抗菌性能，使得制得的给水管能够防止细菌滋生，保证水质清洁卫生。另外硅酸铝纤维还能够提高给水管的拉伸强度，从而使得给水管具备防止细菌滋生的同时下，还能够还具有优异的力学性能。

Description

抗菌给水管及其制备方法
技术领域
本发明涉及给水管领域，尤其涉及一种抗菌给水管及其制备方法。
背景技术
水是生命之源和人类文明生存发展的基础，目前水危机已成为全球全人类共同关注的重点。
当前我国日益严重的水资源短缺和水环境污染，不仅困扰国计民生，并已成为制约社会经济可持续发展的重要因素。建筑业是我国支柱产业，做好建筑给排水系统的设计、施工和维护，是实现节水、节能、防治水质污染的具体手段，也是做好节能减排和实现环保的迫切需求。
有鉴于此，给水管作为一种绿色、节能、环保管材，不生锈、不结垢、不缩径、流体阻力小、可有效减低供水能耗、提高用水点给水量，是一种理想的管网用管道。但给水管的抗菌性能差，限制了其的应用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种抗菌给水管，该给水管能够防止细菌滋生，保证水质清洁卫生。
一种抗菌给水管，包括以下重量份数的原料：
优选地，所述交联剂选自2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯或三聚异氰酸三烯丙酯。
优选地，所述偶联剂为三乙醇胺硼酸酯、四正丙基锆酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯或氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，所述稳定剂为水杨酸、油酸或环烷酸。
优选地，所述抗氧剂为二丁基羟基甲苯或硫代二丙酸二月桂酯。
优选地，所述相容剂为间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯。
优选地，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化叔丁基二碳酸酯。
本发明还提供了上述一种的抗菌给水管的制备方法，制备得到的给水管能够防止细菌滋生，保证水质清洁卫生。
一种的抗菌给水管的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚氯乙烯树脂、硅酸铝纤维、滑石粉、N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、抗氧剂、稳定剂加入到混合机中，在50～70℃下，混合10～20min，得到第一混合物；
b)将步骤a)得到的第一混合物中再加入交联剂、偶联剂、相容剂、引发剂，在70～100℃下交联3～5h，得到第二混合物；
c)将步骤b)得到的第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在150～200℃，并将得到的粒料进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
本发明提供的一种抗菌给水管及其制备方法，该抗菌给水管中包括80～120重量份数的聚氯乙烯树脂、3～8重量份数的硅酸铝纤维、1～5重量份数的滑石粉、1～5重量份数的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺、5～10重量份数的交联剂、0.6～1.5重量份数的偶联剂、0.8～1.5重量份数的稳定剂、0.3～0.8重量份数的抗氧剂、10～20重量份数的相容剂、0.3～0.8重量份数的引发剂。本发明中在原料中加入硅酸铝纤维、滑石粉、N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺，三者相互配合，赋予给水管优异的抗菌性能，使得制得的给水管能够防止细菌滋生，保证水质清洁卫生。另外硅酸铝纤维还能够提高给水管的拉伸强度，从而使得给水管具备防止细菌滋生的同时下，还能够还具有优异的力学性能。
本发明公开了一种抗菌给水管及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所述类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及引用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
具体实施方式
本发明提供的一种抗菌给水管，包括以下重量份数的原料：
上述技术方案中，在原料中加入硅酸铝纤维、滑石粉、N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺，三者相互配合，赋予给水管优异的抗菌性能，使得制得的给水管能够防止细菌滋生，保证水质清洁卫生。另外硅酸铝纤维还能够提高给水管的拉伸强度，从而使得给水管具备防止细菌滋生的同时下，还能够还具有优异的力学性能。
在本发明中，聚氯乙烯树脂的重量份数为80～120份；在本发明的实施例中，聚氯乙烯树脂的重量份数90～110份；在其他实施例中，聚氯乙烯树脂的重量份数为95～105份。
硅酸铝纤维一方面能够提高给水管拉伸强度，另一方面还能够提高给水管抗菌性能。在本发明中，硅酸铝纤维的重量份数为3～8份；在本发明的实施例中，硅酸铝纤维的重量份数为4～7份；在其他实施例中，硅酸铝纤维的重量份数5～6份。
滑石粉用以提高给水管的抗菌性能。在本发明中，滑石粉的重量份数为1～5份；在本发明的实施例中，滑石粉的重量份数为2～4份；在其他实施例中，滑石粉的重量份数为2.5～3.5份。
N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺与滑石粉、硅酸铝纤维配合，赋予给水管优异的抗菌性能。在本发明中，N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺的重量份数为1～5份；在本发明的实施例中，N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺的重量份数为2～4份；在其他实施例中，N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺的重量份数为2.5～3.5份。
在本发明的实施例中，交联剂选自2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯或三聚异氰酸三烯丙酯；上述交联剂能够使得聚氯乙烯树脂形成三维网状结构，从而提高给水管的耐老化性能、拉伸强度和缺口冲击强度。
在本发明中，交联剂的重量份数为5～10份；在本发明的实施例中，交联剂的重量份数为6～9份；在其他实施例中，交联剂的重量份数为7～8份。
在本发明中，偶联剂为三乙醇胺硼酸酯、四正丙基锆酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯或氨丙基三乙氧基硅烷；上述偶联剂能够改善聚氯乙烯树脂与其他原料的界面作用，从而使得给水管断裂伸长率、耐热性能增加。
在本发明中，偶联剂的重量份数为0.6～1.5份；在本发明的实施例中，偶联剂的重量份数为0.8～1.3份；在其他实施例中，偶联剂的重量份数为1～1.1份。
在本发明中，稳定剂为水杨酸、油酸或环烷酸；上述稳定剂能够增加抗菌性给水管的化学稳定性和热稳定性。
在本发明中，稳定剂的重量份数为0.8～1.5份；在本发明的实施例中，稳定剂的重量份数为1～1.3份；在其他实施例中，稳定剂的重量份数为1.1～1.2份。
在本发明中，抗氧剂为二丁基羟基甲苯或硫代二丙酸二月桂酯；上述抗氧剂能够抗抗菌性给水管氧化老化，从而延长抗菌性给水管的使用寿命。
在本发明中，抗氧剂的重量份数为0.3～0.8份；在本发明的实施例中，抗氧剂的重量份数为0.4～0.7份；在其他实施例中，抗氧剂的重量份数为0.5～0.6份。
在本发明的实施例中，相容剂为间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯。该相容剂能够接枝聚氯乙烯，提高给水管的拉伸强度和缺口冲击强度。
在本发明中，相容剂的重量份数为10～20份；在本发明的实施例中，相容剂的重量份数为12～18份；在其他实施例中，相容剂的重量份数为14～16份。
在本发明的实施例中，引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化叔丁基二碳酸酯；该引发剂能够提高间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯在聚氯乙烯上的接枝效率。
在本发明中，引发剂的重量份数为0.3～0.8份；在本发明的实施例中，引发剂的重量份数为0.4～0.7份；在其他实施例中，引发剂的重量份数为0.5～0.6份。
本发明还提供了一种抗菌给水管的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚氯乙烯树脂、稳定剂、复合阻燃剂、复合抗静电剂、抗氧剂和分散剂加入到混合机中，在50～70℃下，混合10～20min，得到第一混合物；
b)将步骤a)得到的第一混合物中再加入交联剂、偶联剂，在70～100℃下交联3～5h，得到第二混合物；
c)将步骤b)得到的第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在150～200℃，并将得到的粒料进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
其中，聚氯乙烯树脂、硅酸铝纤维、滑石粉、N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰胺、交联剂、偶联剂、稳定剂、抗氧剂、相容剂、引发剂均同上所述，在此不再赘述。
上述技术方案中，制备方法简单、生产周期短，生产效率高，制备得到的抗菌性聚乙烯-聚氯乙烯给水管能够防止细菌滋生，且力学性能优异。
在本发明的实施例中，挤出成型过程中，送料段温度为120～140℃，塑化段的温度为140～160℃，均化段的温度为160～180℃，口模的温度为150～
160℃。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的抗菌给水管及其制备方法进行详细描述。
实施例1
将重量份数为80份的聚氯乙烯树脂、重量份数为8份的硅酸铝纤维、重量份数为5份的滑石粉、重量份数为3.5份的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、重量份数为0.4份的二丁基羟基甲苯、重量份数为1.1份的水杨酸加入到混合机中，在50℃下，混合20min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为7份的过氧化二异丙苯、重量份数为1份的四正丙基锆酸酯、重量份数为14份的间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、重量份数为0.5份的过氧化苯甲酰，在70℃下交联3h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在150℃，并将得到的粒料在送料段温度为120℃，塑化段的温度为140℃，均化段的温度为160℃，口模的温度为150℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
实施例2
将重量份数为90份的聚氯乙烯树脂、重量份数为7份的硅酸铝纤维、重量份数为4份的滑石粉、重量份数为2.5份的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、重量份数为0.7份的二丁基羟基甲苯、重量份数为1.2份的环烷酸加入到混合机中，在55℃下，混合10min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为8份的过氧化苯二甲酰、重量份数为1.1份的二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯、重量份数为16份的间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、重量份数为0.6份的过氧化苯甲酰，在80℃下交联4.5h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在160℃，并将得到的粒料在送料段温度为125℃，塑化段的温度为145℃，均化段的温度为165℃，口模的温度为153℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
实施例3
将重量份数为95份的聚氯乙烯树脂、重量份数为6份的硅酸铝纤维、重量份数为3.5份的滑石粉、重量份数为4份的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、重量份数为0.8份的硫代二丙酸二月桂酯、重量份数为1份的水杨酸加入到混合机中，在60℃下，混合14min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为6份的过氧化二异丙苯、重量份数为0.8份的四正丙基锆酸酯、重量份数为12份的间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、重量份数为0.4份的过氧化二异丙苯，在90℃下交联3.5h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在170℃，并将得到的粒料在送料段温度为130℃，塑化段的温度为150℃，均化段的温度为170℃，口模的温度为157℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
实施例4
将重量份数为105份的聚氯乙烯树脂、重量份数为5份的硅酸铝纤维、重量份数为2.5份的滑石粉、重量份数为2份的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、重量份数为0.3份的二丁基羟基甲苯、重量份数为1.3份的油酸加入到混合机中，在65℃下，混合12min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为9份的过氧化苯二甲酰、重量份数为1.3份的三乙醇胺硼酸酯、重量份数为18份的间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、重量份数为0.7份的过氧化苯甲酰，在100℃下交联5h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在180℃，并将得到的粒料在送料段温度为135℃，塑化段的温度为155℃，均化段的温度为175℃，口模的温度为160℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
实施例5
将重量份数为110份的聚氯乙烯树脂、重量份数为4份的硅酸铝纤维、重量份数为2份的滑石粉、重量份数为1份的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、重量份数为0.6份的硫代二丙酸二月桂酯、重量份数为1.5份的环烷酸加入到混合机中，在70℃下，混合18min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为10份的2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、重量份数为1.5份的氨丙基三乙氧基硅烷、重量份数为20份的间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、重量份数为0.3份的过氧化叔丁基二碳酸酯，在75℃下交联3h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在190℃，并将得到的粒料在送料段温度为140℃，塑化段的温度为160℃，均化段的温度为185℃，口模的温度为155℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
实施例6
将重量份数为120份的聚氯乙烯树脂、重量份数为3份的硅酸铝纤维、重量份数为1份的滑石粉、重量份数为5份的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、重量份数为0.5份的硫代二丙酸二月桂酯、重量份数为0.8份的油酸加入到混合机中，在60℃下，混合15min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为5份的三聚异氰酸三烯丙酯、重量份数为0.6份的三乙醇胺硼酸酯、重量份数为10份的间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、重量份数为0.8份的过氧化叔丁基二碳酸酯，在95℃下交联4h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在200℃，并将得到的粒料在送料段温度为125℃，塑化段的温度为150℃，均化段的温度为170℃，口模的温度为154℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
实施例7
将重量份数为100份的聚氯乙烯树脂、重量份数为5.5份的硅酸铝纤维、重量份数为3份的滑石粉、重量份数为3份的N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、重量份数为0.55份的二丁基羟基甲苯、重量份数为1.15份的水杨酸加入到混合机中，在60℃下，混合15min，得到第一混合物；
将第一混合物中再加入重量份数为7.5份的2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、重量份数为1.05份的氨丙基三乙氧基硅烷、重量份数为15份的间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯、重量份数为0.55份的过氧化二异丙苯，在85℃下交联4h，得到第二混合物；
将第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在175℃，并将得到的粒料在送料段温度为130℃，塑化段的温度为150℃，均化段的温度为170℃，口模的温度为156℃进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
对实施例1～7制得的抗菌给水管进行拉伸强度、缺口冲击强度、耐热性能和抗菌性能进行测试，结果见表1。
表1 实施例1～7制得的抗菌给水管的测试结果
另外，对实施例1～7制得的抗菌性聚乙烯-聚氯乙烯给水管进行抗菌性测试，结果见表2。
抗菌性测试方式：将大小相同的给水管放入加有菌液的磷酸盐缓冲溶液中振荡1h，使其与菌液充分接触，得到混合溶液后加入琼脂培养基进行培养，培养过程与抗菌粉体的一致。
为了确保实验真实、可靠，减少实验偶然误差，须用3次重复实验的平均值来得出数据，其中细菌数量的测定，采用菌落计数法，测试结果计算：杀菌率＝(对照组平均菌落数-试验组平均菌落数)/对照组平均菌落数×100％，当杀菌率≥90％时可以报告产品有杀菌作用。同时，要保持细菌新鲜、有活性，一般调节其浓度为：104～105CFU/mL。
表2 实施例1～7制得的抗菌性给水管的抗菌性测试结果
由表1可以看出，采用本发明的技术方案得到的管材拉伸强度、缺口冲击强度、耐热性能满足产品需求，能够满足给水管的性能要求。另外，将实施例1～7制得的管材在200℃，15min，热稳定性好，管材不变形；且给水管抗菌性优异，灭菌率在99.9％以上。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种抗菌给水管，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
2.如权利要求1所述的抗菌给水管，其特征在于，所述交联剂选自2,5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯或三聚异氰酸三烯丙酯。
3.如权利要求1所述的抗菌给水管，其特征在于，所述偶联剂为三乙醇胺硼酸酯、四正丙基锆酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯或氨丙基三乙氧基硅烷。
4.如权利要求1所述的抗菌给水管，其特征在于，所述稳定剂为水杨酸、油酸或环烷酸。
5.如权利要求1所述的抗菌给水管，其特征在于，所述抗氧剂为二丁基羟基甲苯或硫代二丙酸二月桂酯。
6.如权利要求1所述的抗菌给水管，其特征在于，所述相容剂为间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯。
7.如权利要求1所述的抗菌给水管，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰或过氧化叔丁基二碳酸酯。
8.一种如权利要求1所述的抗菌给水管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将聚氯乙烯树脂、硅酸铝纤维、滑石粉、N-(4-羟基-3-甲氧基苯甲基)丙烯酰、抗氧剂、稳定剂加入到混合机中，在50～70℃下，混合10～20min，得到第一混合物；
b)将步骤a)得到的第一混合物中再加入交联剂、偶联剂、相容剂、引发剂，在70～100℃下交联3～5h，得到第二混合物；
c)将步骤b)得到的第二混合物中用平行双螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度在150～200℃，并将得到的粒料进行挤出成型，再冷却、切割得抗菌给水管。
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