CN109401070A - 一种抗菌管材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗菌管材，其原料由以下重量份数的组分组成：聚丙烯100份，抗氧剂3‑4份，紫外线吸收剂2‑3份，增韧剂5‑7份，润滑剂1‑2份，分散剂0.2‑0.4份，成核剂0.5‑1份，刺孢蜡蘑提取物1‑1.5份，贝得石6‑8份，十六烷基三甲基溴化铵0.3‑0.4份。本发明还提供了该抗菌管材的制造方法。本发明具有较强的抗菌性能、热稳定性、阻燃性和耐低温性。

Description

一种抗菌管材及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种管材，特别是涉及一种抗菌管材及其制造方法。
背景技术
塑料管材属于化学建材，而化学建材是继钢材、木材、水泥之后当代新兴的第四大类新型建筑材料。化学建材在我国取得了长足进步迅猛发展，尤其是新型环保塑料管材被广泛使用。塑料管材因具有水流损失小、节能、节材、保护生态、竣工便捷等优点，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水以及燃气管等领域，成为新世纪城建管网的主力军，主要有UPVC排水管、UPVC给水管、铝塑复合管、聚乙烯(PE)给水管材、聚丙烯PPR水管这几种。
申请号为CN201610427928.7的中国专利提供了改性聚丙烯塑料管材及其制备方法，制备改性聚丙烯塑料管材的原料为：等规聚丙烯、丙烯酸酯、引发剂、抗氧化剂、催化剂、协效剂；制备方法包括：混料、交联：将等规聚丙烯、丙烯酸酯、引发剂、抗氧化剂、催化剂、协效剂投入料斗内高速混合，然后低温冷却搅拌，经过筛去除结块和粘融料后，得到混合物料；在机头口模处成型后形成连续体被螺杆挤出机外，经冷却凝固后，即得改性聚丙烯塑料管材。该管材存在的问题是：不具备抗菌性能，热稳定性、阻燃性以及耐低温性均不佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗菌管材，其具有较强的抗菌性能、热稳定性、阻燃性和耐低温性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种抗菌管材，其原料由以下重量份数的组分组成：聚丙烯100份，抗氧剂3-4份，紫外线吸收剂2-3份，增韧剂5-7份，润滑剂1-2份，分散剂0.2-0.4份，成核剂0.5-1份，刺孢蜡蘑提取物1-1.5份，贝得石6-8份，十六烷基三甲基溴化铵0.3-0.4份。
进一步地，本发明所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
进一步地，本发明所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
进一步地，本发明所述紫外线吸收剂为UV-327。
进一步地，本发明所述增韧剂为ABS树脂。
进一步地，本发明所述润滑剂为有机硅油。
进一步地，本发明所述分散剂为聚乙二醇。
进一步地，本发明所述成核剂为丙烯酸酯。
进一步地，本发明所述刺孢蜡蘑提取物的提取步骤为：
将刺孢蜡蘑子实体洗净后烘干，研磨后过50目筛得到刺孢蜡蘑粉末，将刺孢蜡蘑粉末加入8倍重量的无水乙醇中，搅拌10分钟后超声提取20分钟得到提取液，将提取液离心后收集上清液，将上清液蒸馏得到沉淀物，将沉淀物真空干燥至恒重得到刺孢蜡蘑提取物。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述抗菌管材的制造方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种抗菌管材的制造方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分，将贝得石加入到30倍重量的去离子水中，搅拌均匀后得到贝得石悬浮液，将十六烷基三甲基溴化铵滴加到贝得石悬浮液中，加热至70℃后搅拌3小时后得到反应液，将反应液抽滤后得到白色沉淀，将白色沉淀用75％乙醇水溶液洗涤3次后用去离子水洗涤3次，70℃下烘干后研磨，过200目筛后得到改性贝得石粉；
(2)将步骤(1)得到的改性贝得石粉加入10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后得到混悬液，将刺孢蜡蘑提取物加入混悬液中，置于25℃、200rpm转速的恒温振荡箱中振荡2小时后得到混合液，将混合液离心后得到沉淀，将沉淀用去离子水洗涤3次后70℃下烘干后研磨，过200目筛后得到混合粉；
(3)将步骤(2)得到的混合粉加入高混机中，100℃、1000rpm转速下混合12分钟后出料，90℃下烘干2小时后得到混合料；
(4)将步骤(3)得到的混合料转入单螺杆挤出机中加热挤出得到管材，将管材真空定型后冷却，牵引得到抗菌管材；单螺杆挤出机的螺杆长径比为30:1，机头温度为190-200℃，机身温度为160-180℃，螺杆转速为80rpm，管材真空定型时的正度为-0.01-0.02MPa，冷却的温度为20-30℃，牵引的速度为1-2米/分。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)刺孢蜡蘑隶属伞菌目、白蘑科，本发明将刺孢蜡蘑子实体粉碎后以无水乙醇为溶剂通过超声提取法提取得到刺孢蜡蘑提取物，该刺孢蜡蘑提取物对大部分常见细菌均具有较好的抗菌活性，因而能有效提高抗菌管材的抗菌性能。
2)刺孢蜡蘑提取物的热稳定性不佳，而抗菌管材的后续加工过程中会出现高温场合，在高温场合下刺孢蜡蘑提取物的抗菌活性会大打折扣，所以本发明还添加了贝得石和十六烷基三甲基溴化铵，前者为片层结构，本发明利用后者对前者进行改性，将十六烷基三甲基溴化铵的高分子长链段插入到贝得石的片层之间，将片层撑开扩大了片层间距得到改性贝得石粉，然后将改性贝得石粉与刺孢蜡蘑提取物混合，将刺孢蜡蘑提取物吸附于改性贝得石粉的片层之间，贝得石具有较佳的耐热性能，对刺孢蜡蘑提取物能起到很好的热保护作用，且其本身也具有一定的抑菌性能，因此能进一步提高抗菌管材的抗菌性能以及热稳定性。
3)贝得石还具有很好的阻燃性能和耐低温性能，因而能有效提高抗菌管材的阻燃性和耐低温性；此外，十六烷基三甲基溴化铵还能有效提高贝得石和刺孢蜡蘑提取物与聚丙烯之间的相容性，从而进一步提高抗菌管材的抗菌性能、热稳定性、阻燃性和耐低温性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
抗菌管材，其原料由以下重量份数的组分组成：无规共聚聚丙烯100份，抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物3.5份，UV-3272.4份，ABS树脂6份，有机硅油1.2份，聚乙二醇0.3份，丙烯酸酯0.6份，刺孢蜡蘑提取物1.4份，贝得石7份，十六烷基三甲基溴化铵0.3份。
该抗菌管材的制造方法包括以下步骤：
(1)将刺孢蜡蘑子实体洗净后烘干，研磨后过50目筛得到刺孢蜡蘑粉末，将刺孢蜡蘑粉末加入8倍重量的无水乙醇中，搅拌10分钟后超声提取20分钟得到提取液，将提取液离心后收集上清液，将上清液蒸馏得到沉淀物，将沉淀物真空干燥至恒重得到刺孢蜡蘑提取物；
(2)按重量份称取各组分，将贝得石加入到30倍重量的去离子水中，搅拌均匀后得到贝得石悬浮液，将十六烷基三甲基溴化铵滴加到贝得石悬浮液中，加热至70℃后搅拌3小时后得到反应液，将反应液抽滤后得到白色沉淀，将白色沉淀用75％乙醇水溶液洗涤3次后用去离子水洗涤3次，70℃下烘干后研磨，过200目筛后得到改性贝得石粉；
(3)将步骤(2)得到的改性贝得石粉加入10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后得到混悬液，将刺孢蜡蘑提取物加入混悬液中，置于25℃、200rpm转速的恒温振荡箱中振荡2小时后得到混合液，将混合液离心后得到沉淀，将沉淀用去离子水洗涤3次后70℃下烘干后研磨，过200目筛后得到混合粉；
(4)将步骤(3)得到的混合粉加入高混机中，100℃、1000rpm转速下混合12分钟后出料，90℃下烘干2小时后得到混合料；
(5)将步骤(4)得到的混合料转入单螺杆挤出机中加热挤出得到管材，将管材真空定型后冷却，牵引得到抗菌管材；单螺杆挤出机的螺杆长径比为30:1，机头温度为190-200℃，机身温度为160-180℃，螺杆转速为80rpm，管材真空定型时的正度为-0.01-0.02MPa，冷却的温度为20-30℃，牵引的速度为1-2米/分。
实施例2
抗菌管材，其原料由以下重量份数的组分组成：无规共聚聚丙烯100份，抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物4份，UV-3273份，ABS树脂5.5份，有机硅油1.8份，聚乙二醇0.2份，丙烯酸酯1份，刺孢蜡蘑提取物1份，贝得石8份，十六烷基三甲基溴化铵0.4份。
该抗菌管材的制造方法与实施例1相同。
实施例3
抗菌管材，其原料由以下重量份数的组分组成：无规共聚聚丙烯100份，抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物3份，UV-3272份，ABS树脂5份，有机硅油2份，聚乙二醇0.3份，丙烯酸酯0.8份，刺孢蜡蘑提取物1.5份，贝得石6份，十六烷基三甲基溴化铵0.3份。
该抗菌管材的制造方法与实施例1相同。
实施例4
抗菌管材，其原料由以下重量份数的组分组成：无规共聚聚丙烯100份，抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物3.2份，UV-3272.7份，ABS树脂7份，有机硅油1份，聚乙二醇0.4份，丙烯酸酯0.5份，刺孢蜡蘑提取物1.2份，贝得石7.5份，十六烷基三甲基溴化铵0.4份。
该抗菌管材的制造方法与实施例1相同。
参比实施例1
原料的组分中不包括刺孢蜡蘑提取物，其他组分以及制造方法与实施例1相同。
参比实施例2
原料的组分中不包括贝得石，其他组分以及制造方法与实施例1相同。
参比实施例3
原料的组分中不包括十六烷基三甲基溴化铵，其他组分以及制造方法与实施例1相同。对比例
对比例是申请号为CN201610427928.7的中国发明的实施例1。
实验例一：抗菌性能测试
参考QB/T2591-2003测试各管材对各测试菌种的平均抗菌率，平均抗菌率越高表明抗菌性能越强。测试结果如表1所示：
表1
由表1可明显看出，本发明实施例1-4的平均抗菌率均远高于对比例，表明本发明的抗菌性能较强。参比实施例1-3的部分组分与实施例1不同，参比实施例1、2的平均抗菌率均有不同程度的降低，说明刺孢蜡蘑提取物、贝得石均能有效提高抗菌性能；参比实施例3的平均抗菌率降低程度小于参比实施例1、2，说明十六烷基三甲基溴化铵能有效提高刺孢蜡蘑提取物和贝得石与聚丙烯之间的相容性。
实验例二：热稳定性测试
将各管材置于80℃的烘箱中，24小时后取出，计算出抗菌率保持率，抗菌率保持率＝(测试前抗菌率-测试后抗菌率)/测试前抗菌率×100％，抗菌率保持率越高表明热稳定性越强。测试结果如表2所示：
抗菌率保持率(％)
实施例1 90.5
实施例2 90.3
实施例3 90.1
实施例4 90.0
参比实施例1 90.4
参比实施例2 36.6
参比实施例3 81.8
对比例 30.7
表2
由表2可明显看出，本发明实施例1-4的抗菌率保持率均远高于对比例，表明本发明的耐热性较强。参比实施例1-3的部分组分与实施例1不同，参比实施例2的抗菌率保持率降低很多，说明贝得石能有效提高热稳定性；参比实施例3的抗菌率保持率的降低程度明显小于参比实施例2，说明十六烷基三甲基溴化铵能有效提高贝得石与聚丙烯之间的相容性；参比实施例1的抗菌率保持率与实施例1-4差不多，说明刺孢蜡蘑提取物对热稳定性没有影响。
实验例三：阻燃性测试
参考GB/T2406-1993测试各管材的氧指数，氧指数越高表明阻燃性越强。测试结果如表3所示：
氧指数(％)
实施例1 31.2
实施例2 30.8
实施例3 31.0
实施例4 31.1
参比实施例1 30.9
参比实施例2 22.5
参比实施例3 29.3
对比例 20.4
表3
由表3可明显看出，本发明实施例1-4的氧指数均远高于对比例，表明本发明的阻燃性较强。参比实施例1-3的部分组分与实施例1不同，参比实施例2的氧指数降低很多，说明贝得石能有效提高阻燃性；参比实施例3的氧指数的降低程度明显小于参比实施例2，说明十六烷基三甲基溴化铵能有效提高贝得石与聚丙烯之间的相容性；参比实施例1的氧指数与
实施例1-4差不多，说明刺孢蜡蘑提取物对阻燃性没有影响。
实验例四：耐低温性测试
参考GB/T1043.1-2008测试各管材在23℃和零下15℃的冲击强度，计算出冲击强度保持率，冲击强度保持率＝(23℃冲击强度-零下15℃冲击强度)/23℃冲击强度×100％，冲击强度保持率越高表明耐低温性越好。测试结果如表4所示：
冲击强度保持率(％)
实施例1 60.8
实施例2 60.2
实施例3 59.3
实施例4 59.6
参比实施例1 60.0
参比实施例2 22.7
参比实施例3 50.5
对比例 20.4
表4
由表4可明显看出，本发明实施例1-4的冲击强度保持率均远高于对比例，表明本发明的耐低温性较强。参比实施例1-3的部分组分与实施例1不同，参比实施例2的冲击强度保持率降低很多，说明贝得石能有效提高耐低温性；参比实施例3的冲击强度保持率的降低程度明显小于参比实施例2，说明十六烷基三甲基溴化铵能有效提高贝得石与聚丙烯之间的相容性；参比实施例1的冲击强度保持率与实施例1-4差不多，说明刺孢蜡蘑提取物对耐低温性没有影响。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种抗菌管材，其特征在于：其原料由以下重量份数的组分组成：聚丙烯100份，抗氧剂3-4份，紫外线吸收剂2-3份，增韧剂5-7份，润滑剂1-2份，分散剂0.2-0.4份，成核剂0.5-1份，刺孢蜡蘑提取物1-1.5份，贝得石6-8份，十六烷基三甲基溴化铵0.3-0.4份。
2.根据权利要求1所述的抗菌管材，其特征在于：所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的抗菌管材，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
4.根据权利要求1所述的抗菌管材，其特征在于：所述紫外线吸收剂为UV-327。
5.根据权利要求1所述的抗菌管材，其特征在于：所述增韧剂为ABS树脂。
6.根据权利要求1所述的抗菌管材，其特征在于：所述润滑剂为有机硅油。
7.根据权利要求1所述的抗菌管材，其特征在于：所述分散剂为聚乙二醇。
8.根据权利要求1所述的抗菌管材，其特征在于：所述成核剂为丙烯酸酯。
9.根据权利要求1所述的抗菌管材，其特征在于：所述刺孢蜡蘑提取物的提取步骤为：
将刺孢蜡蘑子实体洗净后烘干，研磨后过50目筛得到刺孢蜡蘑粉末，将刺孢蜡蘑粉末加入8倍重量的无水乙醇中，搅拌10分钟后超声提取20分钟得到提取液，将提取液离心后收集上清液，将上清液蒸馏得到沉淀物，将沉淀物真空干燥至恒重得到刺孢蜡蘑提取物。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的抗菌管材的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分，将贝得石加入到30倍重量的去离子水中，搅拌均匀后得到贝得石悬浮液，将十六烷基三甲基溴化铵滴加到贝得石悬浮液中，加热至70℃后搅拌3小时后得到反应液，将反应液抽滤后得到白色沉淀，将白色沉淀用75％乙醇水溶液洗涤3次后用去离子水洗涤3次，70℃下烘干后研磨，过200目筛后得到改性贝得石粉；
(2)将步骤(1)得到的改性贝得石粉加入10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后得到混悬液，将刺孢蜡蘑提取物加入混悬液中，置于25℃、200rpm转速的恒温振荡箱中振荡2小时后得到混合液，将混合液离心后得到沉淀，将沉淀用去离子水洗涤3次后70℃下烘干后研磨，过200目筛后得到混合粉；
(3)将步骤(2)得到的混合粉加入高混机中，100℃、1000rpm转速下混合12分钟后出料，90℃下烘干2小时后得到混合料；
(4)将步骤(3)得到的混合料转入单螺杆挤出机中加热挤出得到管材，将管材真空定型后冷却，牵引得到抗菌管材；单螺杆挤出机的螺杆长径比为30:1，机头温度为190-200℃，机身温度为160-180℃，螺杆转速为80rpm，管材真空定型时的正度为-0.01-0.02MPa，冷却的温度为20-30℃，牵引的速度为1-2米/分。
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