CN110204833A - 一种用于家庭供水的环保ppr管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于家庭供水的环保PPR管材及其制备方法，所述管材包括按照重量份数计的如下原料：无规共聚聚丙烯60‑90份；聚氨酯12‑18份；抗氧化剂2‑8份；抗菌剂6‑13份；改性剂15‑22份；色母粒4‑6份。其制备方法为先按照权利要求1中各原料的重量比进行称取待用；将各原料放入混合机中混合，充分搅拌；将混合均匀的改性原料通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干后得到粒料；最后通过单螺杆挤出机熔融共混后再挤出成型，冷却定型后得到用于家庭供水的环保PPR管材。本发明制备的管材具有安全耐用、抗菌无毒、机械性能优异的特点。

Description

一种用于家庭供水的环保PPR管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及管材技术领域，具体为一种用于家庭供水的环保PPR管材及其制备方法。
背景技术
PPR管又叫三型共聚丙烯管、无规共聚聚丙烯，采用无规共聚聚丙烯经挤出成为管材，注塑成为管件。PP-R是采用气相共聚工艺使5％左右PP的分子链中随机地均匀聚合(无规共聚)而成为新一代管道材料。它强度高，具有较好的抗冲击性能和长期蠕变性能。同时管道具有优异的耐化学物品腐蚀性能，常温下不溶于任何已知溶剂，所以除了家装之外，更适合化工厂等场所输送化学流体。使用寿命可达50年之久，市场上还没有任何一种更廉价的材料可以取代它。
随着技术水平的提高，PPR管材逐渐被用于各种不同的领域，家庭供水的管道也可以看到PPR管道的身影。家庭供水管道需要满足各种严格的标准，如安全无毒，能够有效抑制细菌生长等，以保障人们正常生活使用的用水安全，因此对家庭供水用PPR管材进行开发具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于家庭供水的环保PPR管材及其制备方法，本发明制备的管材具有安全耐用、抗菌无毒、机械性能优异的特点。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种用于家庭供水的环保PPR管材，包括按照重量份数计的如下原料：
进一步的，所述抗菌剂为质量浓度为2％的硝酸银溶液、乙基香草醛以及4-己酰基苯胺按照重量比4:1:2混合而成，银离子作为抗菌剂，具有安全性、广谱性、长效性、无耐性菌、抑菌效果显著的优点，是一种非常理想的抗菌剂，再通过乙基香草醛与4-己酰基苯胺两种有机抗菌剂共同作用，其抗菌效果好，不受紫外线的干扰，而且与聚合物有很好的相容性。
进一步的，所述改性剂由高密度聚乙烯、纳米氧化硅以及硅酸盐按照重量比(3-8)：(1-2)：(2-5)混合而成，高密度聚乙烯能明显改善PPR管材的冲击强度，并且在低温下脆性强度也有所提高，纳米氧化硅在所限定含量内的加入对管材低温下的冲击强度具有提高作用，超过这一范围，这种提高作用会随着纳米氧化硅含量的增加而减小，当含量增加到一定程度时容易出现团聚现象，严重阻碍了应力的传递和微裂纹的扩展，导致管材的低温冲击强度下降。
进一步的，所述硅酸盐为蒙脱土、云母或滑石粉中的任意一种，硅酸盐的加入不仅改善和提高了管材的韧性和冲击强度，还能降低制备成本。
上述用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，包括以下步骤：
S1原料准备：按照所述各原料的重量比进行称取待用；
S2共混改性：将各原料放入混合机中混合，充分搅拌；
S3生产造粒：将混合均匀的改性原料通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干后得到粒料；
S4混合挤出：将S3步骤所得粒料通过单螺杆挤出机熔融共混后再挤出成型，冷却定型后得到用于家庭供水的环保PPR管材。
进一步的，所述步骤S2中搅拌采用的是张家港市星大机械有限公司生产的型号为SRL-Z100/200的高速搅拌机，搅拌速率为80-100r/min，搅拌时间为6-12min。
进一步的，所述步骤S3中双螺杆挤出机工作时的温度为160-220℃。
进一步的，所述步骤S4中熔融温度为240-280℃。
本发明的有益效果为：
(1)、本发明采用食品级引水管用的无规共聚聚丙烯为主要原料，其分子只有碳、氢元素，没有有害有毒的元素存在，再加上银离子溶液、乙基香草醛以及4-己酰基苯的共同抗菌作用，能有效杀灭水中的有害微生物，使得本发明管材非常适合于家庭生活供水使用；
(2)、本发明采用高密度聚乙烯、纳米氧化硅以及硅酸盐作为改性剂，高密度聚乙烯能明显改善PPR管材的冲击强度，并且在低温下脆性强度也有所提高，纳米氧化硅在所限定含量范围内的加入对管材低温下的冲击强度具有提高作用，超过这一范围，这种提高作用会随着纳米氧化硅含量的增加而减小，当含量增加到一定程度时容易出现团聚现象，严重阻碍了应力的传递和微裂纹的扩展，导致管材的低温冲击强度下降；硅酸盐的加入不仅改善和提高了管材的韧性和冲击强度，还能大幅度降低管材的线型膨胀系数，满足工程使用需要。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。本发明中使用的无规共聚聚丙烯为食品级引水管用的无规共聚聚丙烯。
实施例1
一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，包括以下步骤：
S1原料准备：按照重量份将2份抗氧化剂，6份由质量浓度为2％的硝酸银溶液、乙基香草醛以及4-己酰基苯胺按照重量比4:1:2混合而成的抗菌剂，15份由高密度聚乙烯、纳米氧化硅以及硅酸盐按照重量比为3：1：2混合而成的改性剂，12份的聚氨酯和60份的无规共聚聚丙烯称取待用；
S2共混改性：将各原料放入混合机中混合搅拌，搅拌速率为80r/min，搅拌时间为6min；
S3生产造粒：将混合均匀的改性原料通过双螺杆挤出机于160℃的温度下挤出造粒，烘干后得到粒料；
S4混合挤出：将S3步骤所得粒料通过单螺杆挤出机在240℃温度熔融共混后再挤出成型，冷却定型后得到用于家庭供水的环保PPR管材。
实施例2
一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，包括以下步骤：
S1原料准备：按照重量份将3份抗氧化剂，8份由质量浓度为2％的硝酸银溶液、乙基香草醛以及4-己酰基苯胺按照重量比4:1:2混合而成的抗菌剂，17份由高密度聚乙烯、纳米氧化硅以及硅酸盐按照重量比为4：1：3混合而成的改性剂，13份的聚氨酯和65份的无规共聚聚丙烯称取待用；
S2共混改性：将各原料放入混合机中混合搅拌，搅拌速率为85r/min，搅拌时间为8min；
S3生产造粒：将混合均匀的改性原料通过双螺杆挤出机于180℃的温度下挤出造粒，烘干后得到粒料；
S4混合挤出：将S3步骤所得粒料通过单螺杆挤出机在245℃温度熔融共混后再挤出成型，冷却定型后得到用于家庭供水的环保PPR管材。
实施例3
一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，包括以下步骤：
S1原料准备：按照重量份将5份抗氧化剂，8份由质量浓度为2％的硝酸银溶液、乙基香草醛以及4-己酰基苯胺按照重量比4:1:2混合而成的抗菌剂，18份由高密度聚乙烯、纳米氧化硅以及硅酸盐按照重量比为5：2：3混合而成的改性剂，15份的聚氨酯和75份的无规共聚聚丙烯称取待用；
S2共混改性：将各原料放入混合机中混合搅拌，搅拌速率为90r/min，搅拌时间为9min；
S3生产造粒：将混合均匀的改性原料通过双螺杆挤出机于190℃的温度下挤出造粒，烘干后得到粒料；
S4混合挤出：将S3步骤所得粒料通过单螺杆挤出机在260℃温度熔融共混后再挤出成型，冷却定型后得到用于家庭供水的环保PPR管材。
实施例4
一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，包括以下步骤：
S1原料准备：按照重量份将7份抗氧化剂，11份由质量浓度为2％的硝酸银溶液、乙基香草醛以及4-己酰基苯胺按照重量比4:1:2混合而成的抗菌剂，20份由高密度聚乙烯、纳米氧化硅以及硅酸盐按照重量比为7：2：4混合而成的改性剂，17份的聚氨酯和80份的无规共聚聚丙烯称取待用；
S2共混改性：将各原料放入混合机中混合搅拌，搅拌速率为90r/min，搅拌时间为11min；
S3生产造粒：将混合均匀的改性原料通过双螺杆挤出机于210℃的温度下挤出造粒，烘干后得到粒料；
S4混合挤出：将S3步骤所得粒料通过单螺杆挤出机在270℃温度熔融共混后再挤出成型，冷却定型后得到用于家庭供水的环保PPR管材。
实施例5
一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，包括以下步骤：
S1原料准备：按照重量份将8份抗氧化剂，13份由质量浓度为2％的硝酸银溶液、乙基香草醛以及4-己酰基苯胺按照重量比4:1:2混合而成的抗菌剂，22份由高密度聚乙烯、纳米氧化硅以及硅酸盐按照重量比为8：2：5混合而成的改性剂，18份的聚氨酯和90份的无规共聚聚丙烯称取待用；
S2共混改性：将各原料放入混合机中混合搅拌，搅拌速率为100r/min，搅拌时间为6-12min；
S3生产造粒：将混合均匀的改性原料通过双螺杆挤出机于220℃的温度下挤出造粒，烘干后得到粒料；
S4混合挤出：将S3步骤所得粒料通过单螺杆挤出机在280℃温度熔融共混后再挤出成型，冷却定型后得到用于家庭供水的环保PPR管材。
通过对实施例1-实施例5所制得PPR管材进行检测，所得结果如下表1所示：
表1测试结果
从上表1可以看出实施例3的各方面检测数据均较为优异，为最优实施方案。
其中，冲击强度测定方法为GB/T 18743-2002流体输送用热塑性塑料管材简支梁冲击试验方法；
膨胀系数的测定方法为GB/T 30086-2013给水塑料管道轴向线膨胀系数试验方法；
脆性温度的测定方法为GBT 15256-2014硫化橡胶或热塑性橡胶低温脆性的测定；
大肠杆菌抗菌率和金黄色葡萄球菌抗菌率的测定方法参照QB/T2591-2003。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于家庭供水的环保PPR管材，其特征在于，包括按照重量份数计的如下原料：
无规共聚聚丙烯 60-90份；
聚氨酯 12-18份；
抗氧化剂 2-8份；
抗菌剂 6-13份；
改性剂 15-22份；
色母粒 4-6份。
2.根据权利要求1所述的一种用于家庭供水的环保PPR管材，其特征在于，所述抗菌剂为质量浓度为2％的硝酸银溶液、乙基香草醛以及4-己酰基苯胺按照重量比4:1:2混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种用于家庭供水的环保PPR管材，其特征在于，所述改性剂由高密度聚乙烯、纳米氧化硅以及硅酸盐按照重量比为（3-8）：（1-2）：（2-5）混合而成。
4.根据权利要求3所述的一种用于家庭供水的环保PPR管材，其特征在于，所述硅酸盐为蒙脱土、云母或滑石粉中的任意一种。
5.权利要求1所述的一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1原料准备：按照所述各原料的重量比进行称取待用；
S2共混改性：将各原料放入混合机中混合，充分搅拌；
S3生产造粒：将混合均匀的改性原料通过双螺杆挤出机挤出造粒，烘干后得到粒料；
S4混合挤出：将S3步骤所得粒料通过单螺杆挤出机熔融共混后再挤出成型，冷却定型后得到用于家庭供水的环保PPR管材。
6.根据权利要求5所述的一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中搅拌速率为80-100r/min，搅拌时间为6-12min。
7.根据权利要求5所述的一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中双螺杆挤出机工作时的温度为160-220℃。
8.根据权利要求5所述的一种用于家庭供水的环保PPR管材的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中熔融温度为240-280℃。
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