CN112391003A - 一种具有抗菌性能的聚乙烯管材专用树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计一种具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂及其制备方法。将0.2‑0.4份主抗氧剂、0.2‑0.8份辅助抗氧剂添加到100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂中，再加入0.15‑0.3份硬脂酸钙，5.0‑5.5份炭黑色母粒，0.6‑1.2份表面改性后的抗菌剂，在高速混合机中充分混合后造粒、干燥，制备一种具有抗菌性能的聚乙烯管材专用树脂。该树脂的特点是在保持常规给水管原料基本性能的前提下，赋予其良好的抗菌性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有抗菌性能的聚乙烯管材专用树脂及其制备方法，该树脂的特点是在保持常规给水管原料基本性能的前提下，赋予其良好的抗菌性能，从而保障饮用水的安全性。
背景技术
早期给水用管道多采用镀锌钢管，但此类管道易腐蚀，造成水质污染，随着生活质量的提高，人类对饮用水水质的关注越来越多，要求也越来越高，给水管道也日益受到关注和重视。目前给水用塑料管材料多为聚乙烯，现有正规原料基本符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》，材料中铁、锰、铜、锌等重金属含量均符合国家标准要求，从而保证了原料本身的安全性。但是在长期使用过程中，普通的聚乙烯管材抗菌性能较弱，难以起到抗菌效果，管材的内表面会附着和滋生相当数量的微生物，造成水质污染，这与现有聚乙烯管材50年或100年的设计使用寿命是不匹配的。虽然现有一些厂家通过管内涂层或调整管内结构等方式来赋予管材抗菌性能，但仍存在涂层不均匀、加工过程复杂的问题，如若能开发出本身具有抗菌性能的管材原料，不仅可以延续管材的安全期，也会简化加工程序，综上所述，为了最大可能地保障水质安全，延长管材的使用时间，研究人员应加大抗菌管材料的开发力度。
现有的抗菌剂包括无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂、高分子抗菌剂等几类。尽管抗菌剂品种数目很多，但只有为数不多的抗菌剂能应用到抗菌塑料中，如银、锌等金属及其离子，而银抗菌剂在使用过程中存在如下缺点：(1)用含银母料制成管材的力学性能大幅度下降，特别是拉伸强度和断裂伸长率两个指标；(2)氧化变色而使抗菌能力降低乃至失效，抗菌持久力差；(3)含银树脂不太容易满足卫生性能要求；(4)含银料成本高，市场推广难度大。而有机抗菌剂耐热性和时效性差；高分子抗菌剂研究还不成熟。因此，在确保管材料原有性能的基础上，并最大限度地保障在管材加工的高温环境中抗菌剂的抗菌效果不被衰减，常选用纳米粒子作为抗菌剂。
一般情况下，纳米粒子粒度细、比表面积大、原子配位不足及高的表面能，使得这些表面原子具有很高的活性，极不稳定，易团聚。这种团聚的二次粒子难以发挥其纳米效应，使材料达不到理想的性能。因此，为了提高纳米粒子在高聚物混合体系中的分散能力，增加纳米粒子与其他组分的结合力，需要对纳米粒子进行表面改性，另外添加方式也有所不同。
(1)制备抗菌母粒
抗菌塑料的制备过程通常是将抗菌剂添加到基体树脂中，然而绝大多数抗菌剂都属于无机类抗菌剂，直接向树脂中添加会导致其在基体树脂中分散不均匀、相容性差等缺点，从而影响抗菌塑料的抗菌效果。为了解决抗菌粉体在塑料中的分散问题，可以采用母粒法制成抗菌母粒，实现抗菌剂的预分散，通过螺杆的强剪切作用，将抗菌剂同基体树脂或和基体树脂有良好相容性的树脂在双螺杆挤出机中挤出制成抗菌剂的浓缩母粒，浓度一般为抗菌制品中抗菌剂浓度的25倍或50倍，促进抗菌剂在载体与基体中的分散。
(2)物理法
物理法主要包括：a机械分散法，即借助外界剪切力或撞击力等机械能，使纳米级抗菌剂在介质中充分分散的一种方法，但效果不理想；b超声波分散法，利用超声空化效应所产生的局部高温、高压或强冲击波和微射流等所具有的粉碎作用防止纳米微粒团聚，但应避免过热搅拌而导致颗粒的进一步团聚；c高能处理法，借助高能离子作用，在纳米微粒表面产生活性点，使其易与其他物质发生化学反应或吸附，从而达到分散纳米粒子目的。
(3)化学法
a偶联剂法
偶联剂具有两性结构，其分子中的一部分基团可与纳米级抗菌剂表面的各种官能团反应形成强有力的化学键合，另一部分基团可与有机高聚物发生某些化学反应或物理缠绕。经偶联剂处理后的粉体，既抑制了纳米粒子本身的团聚，又增强了纳米粒子在有机介质中的可溶性，使其能较好地分散在有机基体中，从而改善制品的综合性能。
b表面活性法
表面活性剂分为阴离子、阳离子和非离子型，其分子的一端大多为长链烷基，另一端为羧基、醚基、氨基等极性基团，可与纳米粒子表面发生物理、化学吸附和化学反应。采用表面活性剂对纳米粉体进行分散后，可以显著降低纳米粉体的表面能；同时，表面活性剂分子的长链烃基还会产生一定的位阻效应。因此，表面活性剂可阻止或减轻纳米粉体中硬团聚体的形成，提高纳米粉体的分散性。此外，表面活性剂还能改善或提高纳米粒子与其它物质的相容性。
当前对于具有抗菌性能的聚乙烯管材专用树脂的研制和应用，专利及文献都有诸多介绍。如：公布号CN106188746A(申请号为201610552942.X)的发明专利，公开的“一种具有抗菌性能的聚乙烯给水管材及其制备方法”。该专利涉及一种具有抗菌性能的聚乙烯给水管材，此方法制备的给水管道具有良好的抗菌性能，减少输水过程中的二次污染。其组成分数按质量分数计如下：高密度聚乙烯80-100份，PE100级造粒10-30份，黑色母4-8份，复合抗菌剂2-3份，复合抗菌剂为银沸石抗菌剂和季铵盐接枝聚乙烯抗菌剂的复合体系。此发明的有益效果是：制造工艺简单；使用无机抗菌剂和有机抗菌剂复合体系，降低了聚乙烯抗菌管材生产成本，具有抗菌光谱性、高效等优点，减少输水过程中的二次污染，满足人们在日常生活中对水质的要求。
公告号CN208651848U(申请号为201821287452.2)的专利，公开的“一种给水用抗菌聚乙烯管材”，包括安装管、管体、横向条纹和安装盘，所述管体的两端皆固定安装有安装盘，且安装盘的外侧固定安装有安装管，所述管体的外侧等间距套有防膨胀箍圈，所述管体的内部设有聚乙烯管体，且聚乙烯管体的内壁设有抗菌管体，所述抗菌管体的内壁粘贴有耐高温膜，所述聚乙烯管体的外侧壁上套有保温隔热套管，且保温隔热套管的外表面包裹有耐腐蚀层。该实用新型设置了防膨胀箍圈，使得管材更加稳定，能够避免管材因气压高二膨胀损坏，进而增加了管材的使用寿命，设置的抗菌管体可以起到一定的抗菌作用，使得管材能够适用于饮用水，设置的保温隔热套管可以起到保温隔热的效果。
公布号CN103694536A(申请号201310654674.9)的发明专利，公开的“一种抗菌管材及其制备方法”，使用特制的抗菌剂，三种不同的纳米级抗菌粉末可大大提高聚乙烯管材的抗菌效果，该专利采用了改进的配方和工艺，使得用此方法生产的管材，具有极好的抗菌效果，可有效提高产品使用效果，保证饮用水质量。
上述公开文献CN106188746A采用的是无机与有机抗菌剂的复合体系，运用简单的机械共混法将抗菌剂添加至聚乙烯基体中，再进行挤出造粒；公开文献CN208651848U重点介绍了一种抗菌聚乙烯管材结构，该专利将成品纳米抗菌管材作为抗菌管体，并未研究其抗菌管体原料的配方；公开文献CN103694536A采用的是无机纳米抗菌剂(纳米级银粉、纳米级铜粉、纳米级锌粉)中的一种或多种，并采用机械共混的方法进行混合并制备成抗菌剂。
发明内容
本发明的目的在于设计一种具有抗菌性能的聚乙烯管材专用树脂，在保证管材料原基本性能的基础上，抗菌性能达到90％以上。
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂，该树脂在保证给水用管材专用树脂基本性能的基础上，即密度ρ≥930kg/m3，熔体质量流动速率(0.2≤MFR≤1.4)g/10min(试验温度190℃，负荷质量5kg)，氧化诱导时间≥20min，炭黑含量：2.0％-2.5％(质量分数)，炭黑分散≤3级，拉伸标称应变≥350％，拉伸屈服应力≥21MPa，抗菌性能达到90％以上。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂的制备方法，该方法工艺简单，操作简便。
本发明的技术方案如下：
一种具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂，其包含以下重量份的原料：
乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂：100份；
主抗氧剂 0.2～0.4份；
辅助抗氧剂 0.2～0.8份；
硬脂酸钙Cast 0.15～0.3份；
炭黑色母粒 5.0-5.5份；
表面改性后的抗菌剂 0.6～1.2份。
在本发明的一些实施方式中，本发明的具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂优选仅由乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂100份、主抗氧剂0.2～0.4份、辅助抗氧剂0.2～0.8份、硬脂酸钙0.15～0.3份、炭黑色母粒5.0-5.5份和表面改性后的抗菌剂0.6～1.2份组成。
在本发明的一些实施方式中，主抗氧剂的含量例如为0.2份、0.3份或0.4份。
在本发明的一些实施方式中，辅助抗氧剂的含量例如为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份或0.8份。
在本发明的一些实施方式中，硬脂酸钙的含量例如为0.15份、0.2份、0.25份或0.3份。
在本发明的一些实施方式中，炭黑色母粒的含量例如为5.0份、5.1份、5.2份、5.3份、5.4份或5.5份。
在本发明的一些实施方式中，表面改性后的抗菌剂的含量例如为0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份或1.2份。
本发明中主要采用偶联剂法对纳米粒子表面进行改性，偶联剂具有两性结构，其分子中的一部分基团可与纳米级抗菌剂表面的各种官能团反应形成强有力的化学键合，另一部分基团可与有机高聚物发生某些化学反应或物理缠绕。经偶联剂处理后的粉体，既抑制了纳米粒子本身的团聚，又增强了纳米粒子在有机介质中的可溶性，使其能较好地分散在有机基体中，从而改善制品的综合性能。
将0.2-0.4份主抗氧剂、0.2-0.8份辅助抗氧剂添加到100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂中，再加入0.15-0.3份硬脂酸钙，5.0-5.5份炭黑色母粒，0.6～1.2份表面改性后的抗菌剂，在高速混合机中充分混合后造粒、干燥，制备一种具有抗菌性能的聚乙烯管材专用树脂。
所述的高速混合机中充分混合的条件为600-800r/min混合1-3分钟。
所述的造粒方法为：经过双螺杆挤出机进行造粒，挤出机从加料到机头的温度设置为：140℃-150℃、150℃-160℃、170℃-180℃、185℃-195℃、185℃-195℃、180-190℃、180℃-190℃、170℃-180℃、170℃-180℃、170℃-180℃。
所述的乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂密度为0.940～0.965g/cm3。
所述的主抗氧剂为1010或1076，辅助抗氧剂为168或626，主抗氧剂与辅助抗氧剂的添加比例为1:1或1:2。
所述的抗菌剂为纳米氧化锌。
其中纳米氧化锌表面处理方式具体如下：
取一定量的硅烷偶联剂KH550或KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理10-20min，温度为40-60℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌20-40min，继续超声处理10min，温度为20-40℃，反应结束后抽滤，放入40-50℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的3％-7％。
本发明设计的具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂，该树脂在保证给水用管材专用树脂基本性能的基础上，即密度ρ≥930kg/m3，优选ρ≥940kg/m3，更优选ρ≥950kg/m3，熔体质量流动速率(0.2≤MFR≤1.4)g/10min(试验温度190℃，负荷质量5kg)，优选0.2g/10min≤MFR≤1.0g/10min，更优选0.2g/10min≤MFR≤0.5g/10min，氧化诱导时间≥20min，炭黑含量：2.0％-2.5％(质量分数)，优选炭黑含量：2.0％-2.4％(质量分数)，炭黑分散≤3级，拉伸标称应变≥350％，优选拉伸标称应变≥400％，更优选拉伸标称应变≥450％，拉伸屈服应力≥21MPa，抗菌性能达到90％以上。
此外，对于本发明而言，除了上文所公开的技术特征以外，在不影响本发明的发明效果的前提下，本发明所提供的具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂或具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂的制造方法中，还可以使用各种其他的助剂成分，这些其他的助剂成分包括但不限于，另外的抗氧化剂、增强填料等。
具体实施方式
实施例中，只要没有特别说明，则“份”为重量基准。
实施例一：
取一定量的硅烷偶联剂KH550溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理10min，温度为40℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌20min，继续超声处理10min，温度为20℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的3％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.2份主抗氧剂1010、0.2份辅助抗氧剂168、0.15份硬脂酸钙、5.0份炭黑色母粒、0.6份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，600r/min混合1分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：140℃、150℃、170℃、185℃、185℃、180℃、180℃、170℃、170℃、170℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例二：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为60℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌40min，继续超声处理10min，温度为40℃，反应结束后抽滤，放入50℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的3％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.4份主抗氧剂1076、0.4份辅助抗氧剂626、0.2份硬脂酸钙、5.2份炭黑色母粒、0.6份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，700r/min混合2分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：145℃、155℃、175℃、190℃、190℃、185℃、185℃、175℃、175℃、175℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例三：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理15min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入45℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的3％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.2份主抗氧剂1076、0.4份辅助抗氧剂168、0.25份硬脂酸钙、5.4份炭黑色母粒、0.6份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例四：
取一定量的硅烷偶联剂KH550溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的3％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.4份主抗氧剂1010、0.8份辅助抗氧剂626、0.3份硬脂酸钙、5.5份炭黑色母粒、0.6份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例五：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的4％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.3份主抗氧剂1010、0.6份辅助抗氧剂626、0.3份硬脂酸钙、5.5份炭黑色母粒、0.8份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例六：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的4％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.3份主抗氧剂1010、0.6份辅助抗氧剂626、0.3份硬脂酸钙、5.5份炭黑色母粒、1.0份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例七：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的4％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.3份主抗氧剂1010、0.6份辅助抗氧剂626、0.3份硬脂酸钙、5.5份炭黑色母粒、1.2份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例八：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的5％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.3份主抗氧剂1010、0.6份辅助抗氧剂626、0.3份硬脂酸钙、5.5份炭黑色母粒、1.0份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例九：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的6％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.3份主抗氧剂1010、0.6份辅助抗氧剂626、0.3份硬脂酸钙、5.5份炭黑色母粒、1.0份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例十：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的7％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.3份主抗氧剂1010、0.6份辅助抗氧剂626、0.3份硬脂酸钙、5.5份炭黑色母粒、1.0份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
实施例十一：
取一定量的硅烷偶联剂KH570溶于异丙醇溶剂中，经搅拌器搅拌均匀，置于超声波发生器中，超声处理20min，温度为50℃，然后再加入n-ZnO，高速搅拌30min，继续超声处理10min，温度为30℃，反应结束后抽滤，放入40℃真空烘箱中烘干，然后研磨、过筛，即得改性后的n-ZnO。实验中硅烷偶联剂的添加量一般为n-ZnO的7％。
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.3份主抗氧剂1010、0.6份辅助抗氧剂626、0.3份硬脂酸钙、5.5份炭黑色母粒、1.2份改性n-ZnO，加入高速混合仪中充分混合，800r/min混合3分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：150℃、160℃、180℃、195℃、195℃、190℃、190℃、180℃、180℃、180℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
比较例：
以重量份表示，将100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂，0.2份主抗氧剂1010、0.2份辅助抗氧剂168、0.15份硬脂酸钙、5.0份炭黑色母粒，加入高速混合仪中充分混合，600r/min混合1分钟，然后加入双螺杆挤出机中进行造粒，造粒过程挤出机的各段从加料口到机头温度：140℃、150℃、170℃、185℃、185℃、180℃、180℃、170℃、170℃、170℃。按照国标对树脂进行基本性能和抗菌性能测试。
性能测试结果：
表1基本性能测试结果
上述实验表明：大部分实验结果均达到预期设计(密度ρ≥930kg/m3，熔体质量流动速率(0.2≤MFR≤1.4)g/10min(试验温度190℃，负荷质量5kg)，氧化诱导时间≥20min，炭黑含量：2.0％-2.5％(质量分数)，炭黑分散≤3级，拉伸标称应变≥350％，拉伸屈服应力≥20MPa)。
表2抗菌性能测试结果
上述实验表明：通过调整抗菌剂的添加比例与改性方法，大部分测试结果均满足抗菌率＞90％的要求。
Claims (10)
1.一种具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂，其特征在于，其包含：
2.如权利要求1所述的树脂，其特征在于，所述乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂密度为0.940-0.965g/cm3。
3.如权利要求1或2所述的树脂，其特征在于，所述主抗氧剂为1010或1076。
4.如权利要求1或2所述的树脂，其特征在于，所述辅助抗氧剂为168或626。
5.如权利要求1或2所述的树脂，其特征在于，所述表面改性后的抗菌剂为纳米氧化锌n-ZnO。
6.如权利要求1或2所述的树脂，其特征在于，所述表面改性后的抗菌剂通过以下制备：取硅烷偶联剂KH550或KH570溶于异丙醇溶剂中，搅拌均匀后置于超声波发生器中进行超声处理，然后再加入n-ZnO，高速搅拌后继续超声处理，反应结束后抽滤、烘干、研磨和过筛，即得改性后的n-ZnO。
7.如权利要求6所述的树脂，其特征在于，所述硅烷偶联剂的添加量为n-ZnO的3％-7％。
8.一种如权利要求1～7中任一项所述的具有抗菌性能的管材用聚乙烯树脂的制备方法，其特征在于，其包括：将0.2-0.4份主抗氧剂、0.2-0.8份辅助抗氧剂添加到100份乙烯己烯共聚聚乙烯基础树脂中，再加入0.15-0.3份硬脂酸钙，5.0-5.5份炭黑色母粒，0.6～1.2份表面改性后的抗菌剂，充分混合后造粒、干燥，得到具有抗菌性能的聚乙烯管材专用树脂。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述充分混合的条件为在高速混合机中以600-800r/min混合1-3分钟。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，造粒方法为：经过双螺杆挤出机进行造粒，挤出机从加料到机头的温度设置为：140℃-150℃、150℃-160℃、170℃-180℃、185℃-195℃、185℃-195℃、180-190℃、180℃-190℃、170℃-180℃、170℃-180℃、170℃-180℃。
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