CN108047530B - 一种复合pe-ppr增韧管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合PE‑PPR增韧管及其制备方法，属于给水管材领域，包括三层，其中内层为耐热、抗菌聚乙烯层，中间层为阻光PPR层，外层为增韧PPR层，通过三复合挤出机中挤出定型。本申请的管材具有长效广谱抗菌功能，且较传统的PPR管材而言，管材的冷脆性得到显著改善。

Description

一种复合PE-PPR增韧管及其制备方法
技术领域
本发明涉及给水管材领域，特别是涉及一种复合PE-PPR增韧管及其制备方法。
背景技术
目前，市场上多用的水管为PPR(无规共聚聚丙烯)管，广泛应用于市政供水，PPR管的生产工艺一般为挤出成型工艺，首先加料斗内的PPR原料靠自重进入挤出机，在挤出机料筒内经加热挤压混合，充分塑化后从挤出机口模挤出，进入定型台，定型后的管材经牵引机，通过定长测定，由切割机切断，形成成品。其一般的生产流程为：PPR原料——真空吸送上料——料斗贮存——进料——挤压成型——冷却定型——牵引——切割——检验——入库。
PPR管有着优异的耐腐蚀性、耐热性、保温性能、卫生无毒，可以直接应用于饮用水管，且重量轻，管道内流体阻力小，管壁内壁光滑，流体阻力远低于金属管道。但是，长期使用后，管壁表面会有大量细菌、微生物等滋生并附着，很难通过水的自然压力冲洗干净，这些滋生的细菌、微生物等严重影响了用水的安全性，威胁人们的健康。目前多在管材中添加各种抗菌剂以实现长效的抗菌作用，然而，抗菌剂在一定程度上也会对人体健康造成危害。
PPR是由丙烯单体和少量乙烯单体在加热、加压和催化剂作用下无规共聚得到的，乙烯单体随机地分布到丙烯长链中，其中乙烯单体一般控制在3％～5％之间，乙烯含量和乙烯与丙烯的聚合方式决定了其具有冷脆性的特点。具体的，当环境温度较低时，PPR管韧性降低，表现为脆性，当管材受到外力的冲击或者重压时，会出现直线开裂现象，并且开裂情况是由内管开始，向外管延伸。管材受到一个点的作用力造成开裂后，在瞬间内，这种开裂会沿着管材的轴线方向快速增长，形成快速裂纹增长，这一定程度上影响了管材的适用范围。
弹性体增韧聚合物是最常用的改善PPR管材冷脆性的方法之一，如CN104059300A(公开日：20140924)公开了采用丁基橡胶作为树脂的增韧剂，能有效提高管材的蠕变性，改善其低温脆性。CN103483846A(公开日：20140101)公开了添加多元共聚增韧剂，由LDPE、APP、LMWPE、EPDM中至少两种在一定浓度的引发剂DCP存在的条件下多元接枝共聚反应制备得到，利用树脂本身的柔韧性和与PP之间的相容性，提高PPR管材的韧性，在低温条件也保持良好的冲击性能，降低了脆性温度，但是以上方法同样也降低了复合材料的弹性模量、拉伸强度和高温蠕变性能等。
无机刚性粒子增韧法是近年来发展起来的新技术，通过加入无机粒子，改善材料的冷脆性，采用无机刚性粒子增韧聚合物存在两点不足：一是纳米粒子的添加会造成材料的流变特性不稳定，不利于成型加工；二是单纯纳米粒子的加入极易发生团聚，降低改善效果。
为了改善PPR管的冷脆性，新的改性方法不断涌现，如CN106883518A(公开日：20170623)公开了通过采用石墨烯/尼龙6纳米复合材料作为增韧改性剂，片层石墨烯与已内酰胺通过原位聚合的方式有效反应，使得片层的石墨烯能均匀分散在尼龙6基体中，再利用无机刚性粒子与有机刚性粒子的增韧机理协同对对PPR材料进行增韧，提高PPR材料的低温韧性，同时又不损失PPR材料的刚性、强度和加工流动性，但是，通过该方法的制备成本较高。
基于此，本申请提出一种能显著改善PPR管抗菌性和冷脆性的方法，得到了复合性能良好的管材。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种复合PE-PPR增韧管及其制备方法，能够在成本较低的情况下显著改善PPR管抗菌性和冷脆性。
具体的，本申请的技术方案如下：
一种复合PE-PPR增韧管，包括三层，其中内层为耐热、抗菌聚乙烯层，中间层为阻光PPR层，外层为增韧PPR层；
所述聚乙烯层的原料包括以下组分：聚乙烯树脂母粒100份、抗菌母粒1-10份；所述抗菌母粒包括聚乙烯树脂40-60份、光稳定剂0.5-2份、聚乙烯蜡2-10份、硅烷偶联剂3-5份、纳米抗菌剂20-40份；
所述阻光PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、阻光母粒1-10份；所述阻光母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒40-60份、高分子分散剂5-10份、阻光材料5-10份、炭黑10-20份、白炭黑1-5份；
所述增韧PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、色母粒1-5份、增韧母粒1-10份；所述增韧母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒40-60份、β-成核剂2-5份、增韧剂20-30份、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5-10份、紫外线吸收剂1-5份、光稳定剂1-5份、抗氧剂1-5份、高分子分散剂5-10份。
所述纳米抗菌剂为介孔纳米二氧化硅负载的银系抗菌剂，所述介孔二氧化硅的介孔为5-10nm，比表面积为750-1050m2·g-1，介孔二氧化硅为银系抗菌剂提供负载的位点，保证有效因子长效、广谱的效用，确保其稳定释放，以二氧化硅为载体的纳米银抗菌剂，克服了纳米银离子在聚乙烯本体中不易分散的难题。
所述银系抗菌剂为硝酸银，银离子抗菌剂具有很强的杀菌抑菌作用，银对水中的微生物具有吸附作用，微生物被银吸附后，起呼吸作用的酶失去功效，微生物迅速死亡，银系抗菌剂对于酵母菌，霉菌等真菌，大肠杆菌、绿脓杆菌等革兰阴性细菌类、黄色葡萄球菌、MRSA等革兰阳性细菌类、黑曲霉菌、青霉菌等霉菌类，均有较好的抗菌效果。
聚乙烯层中的硅烷偶联剂为介孔纳米二氧化硅负载的银系抗菌剂提供了接枝表面改性，显著提高了介孔纳米二氧化硅负载的银系抗菌剂在聚乙烯本体中的分散性能，进一步保证了体系的均匀、稳定性。
所述阻光材料为木质素或纳米纤维素，配合阻光层中的炭黑材料，为管体提供优异的阻光性能。炭黑材料具有较好的光防护作用，有效降低了管体的透光性，屏蔽管材表面的紫外线进入，进而进一步阻止管材内部细菌和微生物的滋生，提高水体安全性，同时，炭黑是重要的补强材料和填充材料，在提高阻光性能的同时增强管材机械性能，且来源广泛，价格低廉，一定程度上降低了生产、制造成本。
所述增韧剂为复合增韧剂，优选玻璃纤维、聚丙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐的混合物，三者的质量比为10:1-5:1-5，进一步优选三者质量比为10:3:3。聚丙烯接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐的目的是为了提高玻璃纤维与聚丙烯之间的粘合力，其既含有能够和玻璃纤维相互作用的基团，有具有非极性的聚丙烯链段，与玻璃纤维和PPR树脂均具有较好的相容性，利于提升管材的物理性能。
增韧层中还添加有β-成核剂，优选纳米碳酸钙复合吡铜酸钙作为成核剂，其在提高β晶的含量，同时还具有减小冷却速率对PPR结晶性的影响，提高管材的耐低温冲击性能。同时，为了避免玻璃纤维、成核剂的加入带来的材料的拉伸强度和弯曲强度的下降，加入加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物弹性体，在受到外力作用时，加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物弹性体吸收应力，成为新的应力集中中心，抵消部分外在应力，进一步改善管材的综合物理性能。
一种制备复合PE-PPR增韧管的方法：包括如下步骤：
(1)抗菌母粒制备：将硅烷偶联剂与纳米抗菌剂一起加入到捏合机中，搅拌10-30min，然后逐渐升温至80℃烘1-2h，得到经表面改性的纳米抗菌剂；将经表面改性的纳米抗菌剂与聚乙烯蜡、聚乙烯树脂、光稳定剂依次加入到捏合机中进行搅拌并持续40-50min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，挤出造粒得到抗菌母粒；
(2)阻光母粒制备：将炭黑、白炭黑、高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌10-20min，依次加入阻光材料、无规共聚聚丙烯树脂母粒到捏合机中进行搅拌并持续20-30min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，挤出造粒得到阻光母粒；
(3)增韧母粒制备：将增韧剂与高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌10-15min，依次加入无规共聚聚丙烯树脂母粒、β-成核剂、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧剂到捏合机中进行搅拌并持续30-40min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，挤出造粒得到增韧母粒；
(4)将步骤(1)得到的抗菌母粒与聚乙烯树脂母粒混合，得混合料a，将步骤(2)得到的阻光母粒和无规共聚聚丙烯树脂母粒混合，得混合料b，将步骤(3)得到的增韧母粒与无规共聚聚丙烯树脂母粒和色母粒混合，得混合料c；
(5)将步骤(4)得到的混合料添加到三复合挤出机中挤出定型，混合料a、b、c依次加入到内层、中层、外层，经熔融挤出，形成具有三层复合结构的PE-PPR管材。
进一步地，步骤(1)中双螺杆造粒挤出机熔融的加工温度为160-240℃。
进一步地，步骤(2)中双螺杆造粒挤出机熔融的加工温度为160-220℃。
进一步地，步骤(3)中双螺杆造粒挤出机熔融的加工温度为160-220℃。
将复合PE-PPR增韧管运用到给水管道领域，其具有长效广谱抗菌功能，且较传统的PPR管材而言，本申请的管材的冷脆性得到显著改善。
本申请的有益效果在于；
(1)内层采用耐热、抗菌聚乙烯层，其具有优异的耐热、卫生、抗低温脆裂等性能。内层添加有抗菌母粒，抗菌母粒中筛选介孔纳米二氧化硅负载的银系抗菌剂作为抗菌剂，介孔二氧化硅为银系抗菌剂提供负载的位点，保证银系抗菌剂长效、广谱的效用，确保其稳定释放，以二氧化硅为载体的纳米银抗菌剂的加入并辅以硅烷偶联剂的表面接枝改性，克服了纳米银离子在聚乙烯本体中不易分散的难题，经测定，管材的抗菌率达99％以上。
(2)中间阻光层选用阻光材料为木质素或纳米纤维素，且配合炭黑材料，为管体提供优异的阻光性能，炭黑材料具有一定的光防护作用，有效降低了管体的透光性，屏蔽管材表面的紫外线进入，进而进一步阻止管材内部细菌和微生物的滋生，且增强了管材的机械性能。
(3)外层增韧层中添加了玻璃纤维、聚丙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐的复合增韧剂，复合增韧剂的加入显著提高了材料的物理性能，且外层中还加入增加β晶含量的成核剂——纳米碳酸钙复合吡铜酸钙，在提高β晶的含量，同时减小冷却速率对PPR结晶性的影响，加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物弹性体的加入，利于成为新的应力集中中心，抵消部分外在应力，从而改善管材的冷脆性。经实践表明，管材在使用过程发生冷脆现象显著下降。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述，实施例的描述仅为便于理解和应用本发明，而非对本发明保护的限制。
实施例1：
一种复合PE-PPR增韧管，包括三层，其中内层为耐热、抗菌聚乙烯层，中间层为阻光PPR层，外层为增韧PPR层；
所述聚乙烯层的原料包括以下组分：聚乙烯树脂母粒100份、抗菌母粒1份；所述抗菌母粒包括聚乙烯树脂40份、光稳定剂0.5份、聚乙烯蜡2份、硅烷偶联剂3份、纳米抗菌剂20份；
所述阻光PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、阻光母粒1份；所述阻光母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒40份、高分子分散剂5份、阻光材料5份、炭黑10份、白炭黑1份；
所述增韧PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、色母粒1份、增韧母粒1份；所述增韧母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒40份、β-成核剂2份、增韧剂20份、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5份、紫外线吸收剂1份、光稳定剂1份、抗氧剂1份、高分子分散剂5份。
所述纳米抗菌剂为介孔纳米二氧化硅负载的银系抗菌剂，所述介孔二氧化硅的介孔为5-10nm，比表面积为750m2·g-1。
所述银系抗菌剂为硝酸银。
所述阻光材料为木质素。
所述增韧剂为复合增韧剂，为玻璃纤维、聚丙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐的混合物，三者的质量比为10:1:1。
所述β-成核剂为纳米碳酸钙复合吡铜酸钙。
一种制备复合PE-PPR增韧管的方法：包括如下步骤：
(1)抗菌母粒制备：将硅烷偶联剂与纳米抗菌剂一起加入到捏合机中，搅拌10min，然后逐渐升温至80℃烘1h，得到经表面改性的纳米抗菌剂；将经表面改性的纳米抗菌剂与聚乙烯蜡、聚乙烯树脂、光稳定剂依次加入到捏合机中进行搅拌并持续40min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为160℃，挤出造粒得到抗菌母粒；
(2)阻光母粒制备：将炭黑、白炭黑、高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌10min，依次加入阻光材料、无规共聚聚丙烯树脂母粒到捏合机中进行搅拌并持续20min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为170℃，挤出造粒得到阻光母粒；
(3)增韧母粒制备：将增韧剂与高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌10min，依次加入无规共聚聚丙烯树脂母粒、β-成核剂、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧剂到捏合机中进行搅拌并持续30min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为160℃，挤出造粒得到增韧母粒；
(4)将步骤(1)得到的抗菌母粒与聚乙烯树脂母粒混合，得混合料a，将步骤(2)得到的阻光母粒和无规共聚聚丙烯树脂母粒混合，得混合料b，将步骤(3)得到的增韧母粒与无规共聚聚丙烯树脂母粒和色母粒混合，得混合料c；
(5)将步骤(4)得到的混合料添加到三复合挤出机中挤出定型，混合料a、b、c依次加入到内层、中层、外层，经熔融挤出，形成具有三层复合结构的PE-PPR管材。
将管材参照QB/T2591-2003抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果进行抗菌性能测试，其对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 6538、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)ATCC 25922的抗菌性达99.6％和99.7％，霉菌测试表明，其对黑曲霉(Aspergillus niger)ATCC6275、土曲霉(Aspergillus terreus)AS3.3935宛氏拟青霉(Paecilomyces Varioti)AS3.4253、绳状青霉(Penicillium funicolosum)AS3.3875、出芽短梗霉(Aureobasium Pullulans)AS3.3984、球毛壳(Chaetoomium globsum)ATCC6205的长霉等级均为0级(不长，即显微镜(放大50倍)下观察未见生长)。
采用GBT 18742.2-2002冷热水用聚丙烯管道系统第2部分管材测试管材的各项性能，测试结果显示符合该标准。
复合PE-PPR管材的拉伸强度为55.3MPa，弯曲模量为2.3GPa，断裂伸长率为64.9％，25摄氏度下管材的冲击强度为45.1KJ*m-2，0摄氏度下的冲击强度10.2KJ·m-2，测试结果表明，较常规的PPR管材而言，各项物理性能均得到改善，尤其是低温冲击强度较常规PPR管材得到显著提高。
实施例2：
一种复合PE-PPR增韧管，包括三层，其中内层为耐热、抗菌聚乙烯层，中间层为阻光PPR层，外层为增韧PPR层；
所述聚乙烯层的原料包括以下组分：聚乙烯树脂母粒100份、抗菌母粒10份；所述抗菌母粒包括聚乙烯树脂60份、光稳定剂2份、聚乙烯蜡10份、硅烷偶联剂5份、纳米抗菌剂40份；
所述阻光PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、阻光母粒10份；所述阻光母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒60份、高分子分散剂10份、阻光材料10份、炭黑20份、白炭黑5份；
所述增韧PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、色母粒5份、增韧母粒1-10份；所述增韧母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒60份、β-成核剂5份、增韧剂30份、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10份、紫外线吸收剂5份、光稳定剂5份、抗氧剂5份、高分子分散剂10份。
所述纳米抗菌剂为介孔纳米二氧化硅负载的银系抗菌剂，所述介孔二氧化硅的介孔为5-10nm，比表面积为1050m2·g-1。
所述银系抗菌剂为硝酸银。
所述阻光材料为纳米纤维素。
所述增韧剂为复合增韧剂，为玻璃纤维、聚丙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐的混合物，三者的质量比为2:1:1。
所述β-成核剂为纳米碳酸钙复合吡铜酸钙。
一种制备复合PE-PPR增韧管的方法：包括如下步骤：
(1)抗菌母粒制备：将硅烷偶联剂与纳米抗菌剂一起加入到捏合机中，搅拌30min，然后逐渐升温至80℃烘2h，得到经表面改性的纳米抗菌剂；将经表面改性的纳米抗菌剂与聚乙烯蜡、聚乙烯树脂、光稳定剂依次加入到捏合机中进行搅拌并持续50min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为240℃，挤出造粒得到抗菌母粒；
(2)阻光母粒制备：将炭黑、白炭黑、高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌20min，依次加入阻光材料、无规共聚聚丙烯树脂母粒到捏合机中进行搅拌并持续30min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为220℃，挤出造粒得到阻光母粒；
(3)增韧母粒制备：将增韧剂与高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌15min，依次加入无规共聚聚丙烯树脂母粒、β-成核剂、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧剂到捏合机中进行搅拌并持续40min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为220℃，挤出造粒得到增韧母粒；
(4)将步骤(1)得到的抗菌母粒与聚乙烯树脂母粒混合，得混合料a，将步骤(2)得到的阻光母粒和无规共聚聚丙烯树脂母粒混合，得混合料b，将步骤(3)得到的增韧母粒与无规共聚聚丙烯树脂母粒和色母粒混合，得混合料c；
(5)将步骤(4)得到的混合料添加到三复合挤出机中挤出定型，混合料a、b、c依次加入到内层、中层、外层，经熔融挤出，形成具有三层复合结构的PE-PPR管材。
将管材参照QB/T2591-2003抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果进行抗菌性能测试，其对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 6538、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)ATCC 25922的抗菌性达99.9％和99.9％，霉菌测试表明，其对黑曲霉(Aspergillus niger)ATCC6275、土曲霉(Aspergillus terreus)AS3.3935宛氏拟青霉(Paecilomyces Varioti)AS3.4253、绳状青霉(Penicillium funicolosum)AS3.3875、出芽短梗霉(Aureobasium Pullulans)AS3.3984、球毛壳(Chaetoomium globsum)ATCC6205的长霉等级均为0级(不长，即显微镜(放大50倍)下观察未见生长)。
采用GBT 18742.2-2002冷热水用聚丙烯管道系统第2部分管材测试管材的各项性能，测试结果显示符合该标准。
复合PE-PPR管材的拉伸强度为49.3MPa，弯曲模量为2.1GPa，断裂伸长率为55.9％，25摄氏度下管材的冲击强度为51.1KJ*m-2，0摄氏度下的冲击强度15.2KJ·m-2，测试结果表明，较常规的PPR管材而言，各项物理性能均得到改善，尤其是低温冲击强度较常规PPR管材得到显著提高。
实施例3：
一种复合PE-PPR增韧管，包括三层，其中内层为耐热、抗菌聚乙烯层，中间层为阻光PPR层，外层为增韧PPR层；
所述聚乙烯层的原料包括以下组分：聚乙烯树脂母粒100份、抗菌母粒5份；所述抗菌母粒包括聚乙烯树脂50份、光稳定剂1份、聚乙烯蜡5份、硅烷偶联剂4份、纳米抗菌剂30份；
所述阻光PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、阻光母粒5份；所述阻光母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒50份、高分子分散剂8份、阻光材料7份、炭黑15份、白炭黑3份；
所述增韧PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、色母粒3份、增韧母粒5份；所述增韧母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒50份、β-成核剂5份、增韧剂25份、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份、紫外线吸收剂3份、光稳定剂3份、抗氧剂3份、高分子分散剂7份。
所述纳米抗菌剂为介孔纳米二氧化硅负载的银系抗菌剂，所述介孔二氧化硅的介孔为5-10nm，比表面积为880m2·g-1。
所述银系抗菌剂为硝酸银。
所述阻光材料为木质素。
所述增韧剂为复合增韧剂，为玻璃纤维、聚丙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐的混合物，三者的质量比为10:3:3。
所述β-成核剂为纳米碳酸钙复合吡铜酸钙。
一种制备复合PE-PPR增韧管的方法：包括如下步骤：
(1)抗菌母粒制备：将硅烷偶联剂与纳米抗菌剂一起加入到捏合机中，搅拌20min，然后逐渐升温至80℃烘1.5h，得到经表面改性的纳米抗菌剂；将经表面改性的纳米抗菌剂与聚乙烯蜡、聚乙烯树脂、光稳定剂依次加入到捏合机中进行搅拌并持续45min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为200℃，挤出造粒得到抗菌母粒；
(2)阻光母粒制备：将炭黑、白炭黑、高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌15min，依次加入阻光材料、无规共聚聚丙烯树脂母粒到捏合机中进行搅拌并持续25min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为200℃，挤出造粒得到阻光母粒；
(3)增韧母粒制备：将增韧剂与高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌10-15min，依次加入无规共聚聚丙烯树脂母粒、β-成核剂、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧剂到捏合机中进行搅拌并持续35min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，加工温度为200℃，挤出造粒得到增韧母粒；
(4)将步骤(1)得到的抗菌母粒与聚乙烯树脂母粒混合，得混合料a，将步骤(2)得到的阻光母粒和无规共聚聚丙烯树脂母粒混合，得混合料b，将步骤(3)得到的增韧母粒与无规共聚聚丙烯树脂母粒和色母粒混合，得混合料c；
(5)将步骤(4)得到的混合料添加到三复合挤出机中挤出定型，混合料a、b、c依次加入到内层、中层、外层，经熔融挤出，形成具有三层复合结构的PE-PPR管材。
将管材参照QB/T2591-2003抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果进行抗菌性能测试，其对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 6538、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)ATCC 25922的抗菌性达99.7％和99.8％，霉菌测试表明，其对黑曲霉(Aspergillus niger)ATCC6275、土曲霉(Aspergillus terreus)AS3.3935宛氏拟青霉(Paecilomyces Varioti)AS3.4253、绳状青霉(Penicillium funicolosum)AS3.3875、出芽短梗霉(Aureobasium Pullulans)AS3.3984、球毛壳(Chaetoomium globsum)ATCC6205的长霉等级均为0级(不长，即显微镜(放大50倍)下观察未见生长)。
采用GBT 18742.2-2002冷热水用聚丙烯管道系统第2部分管材测试管材的各项性能，测试结果显示符合该标准。
复合PE-PPR管材的拉伸强度为51.4MPa，弯曲模量为2.2GPa，断裂伸长率为61.7％，25摄氏度下管材的冲击强度为49.1KJ*m-2，0摄氏度下的冲击强度13.2KJ·m-2，测试结果表明，较常规的PPR管材而言，各项物理性能均得到改善，尤其是低温冲击强度较常规PPR管材得到显著提高。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (5)

1.一种复合PE-PPR增韧管，其特征在于，包括三层，其中内层为耐热、抗菌聚乙烯层，中间层为阻光PPR层，外层为增韧PPR层；
所述聚乙烯层的原料包括以下组分：聚乙烯树脂母粒100份、抗菌母粒1-10份；所述抗菌母粒包括聚乙烯树脂40-60份、光稳定剂0.5-2份、聚乙烯蜡2-10份、硅烷偶联剂3-5份、纳米抗菌剂20-40份；
所述阻光PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、阻光母粒1-10份；所述阻光母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒40-60份、高分子分散剂5-10份、阻光材料5-10份、炭黑10-20份、白炭黑1-5份；
所述增韧PPR层的原料包括以下组分：无规共聚聚丙烯树脂母粒100份、色母粒1-5份、增韧母粒1-10份；所述增韧母粒包括无规共聚聚丙烯树脂母粒40-60份、β-成核剂2-5份、增韧剂20-30份、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5-10份、紫外线吸收剂1-5份、光稳定剂1-5份、抗氧剂1-5份、高分子分散剂5-10份；
所述纳米抗菌剂为介孔纳米二氧化硅负载的银系抗菌剂，所述介孔二氧化硅的介孔为5-10nm，比表面积为750-1050m2•g-1；
所述银系抗菌剂为硝酸银；
所述阻光材料为木质素或纳米纤维素；
所述增韧剂为复合增韧剂，为玻璃纤维、聚丙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐的混合物，三者的质量比为10:1-5:1-5；
所述的复合PE-PPR增韧管采用如下制备方法制备，包括如下步骤：
(1)抗菌母粒制备：将硅烷偶联剂与纳米抗菌剂一起加入到捏合机中，搅拌10-30min，然后逐渐升温至80℃烘1-2h，得到经表面改性的纳米抗菌剂；将经表面改性的纳米抗菌剂与聚乙烯蜡、聚乙烯树脂、光稳定剂依次加入到捏合机中进行搅拌并持续40-50min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，挤出造粒得到抗菌母粒；
(2)阻光母粒制备：将炭黑、白炭黑、高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌10-20min，依次加入阻光材料、无规共聚聚丙烯树脂母粒到捏合机中进行搅拌并持续20-30min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，挤出造粒得到阻光母粒；
(3)增韧母粒制备：将增韧剂与高分子分散剂一起加入到捏合机中，搅拌10-15min，依次加入无规共聚聚丙烯树脂母粒、β-成核剂、加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧剂到捏合机中进行搅拌并持续30-40min，将混合后的物料经过双螺杆造粒挤出机熔融，挤出造粒得到增韧母粒；
(4)将步骤(1)得到的抗菌母粒与聚乙烯树脂母粒混合，得混合料a，将步骤(2)得到的阻光母粒和无规共聚聚丙烯树脂母粒混合，得混合料b，将步骤(3)得到的增韧母粒与无规共聚聚丙烯树脂母粒和色母粒混合，得混合料c；
(5)将步骤(4)得到的混合料添加到三复合挤出机中挤出定型，混合料a、b、c依次加入到内层、中层、外层，经熔融挤出，形成具有三层复合结构的PE-PPR管材。
2.根据权利要求1所述的复合PE-PPR增韧管，其特征在于，所述玻璃纤维、聚丙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐三者质量比为10:3:3。
3.根据权利要求1所述的复合PE-PPR增韧管，其特征在于，所述β-成核剂为纳米碳酸钙复合吡酮 酸钙。
4.根据权利要求1所述的复合PE-PPR增韧管，其特征在于，步骤(1)中双螺杆造粒挤出机熔融的加工温度为160-240℃。
5.根据权利要求1所述的复合PE-PPR增韧管，其特征在于，步骤(2)和(3)中双螺杆造粒挤出机熔融的加工温度均为160-220℃。
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