CN113292793A - 一种抗污、抗菌的pp-r双层管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗污、抗菌的PP‑R双层管材，包括外层和内层；所述内层由PP‑R树脂、抗菌母粒、有机硅改性功能母粒和内层色母组成；其中，所述抗菌母粒由聚烯烃树脂、银系无机抗菌剂、纳米氧化锌、光亮剂、润滑剂和抗氧剂组成；所述有机硅改性功能母粒由PP‑R树脂、硅酮粉、相容剂、抗氧剂和分散剂组成。本发明还提供了上述PP‑R双层管材的制备方法。本发明的PP‑R双层管材具有疏水抗污、自清洁的特点，大大减缓管材结垢情况的发生，并抑制细菌和藻微生物的滋生，防止管道堵塞，显著提高人们的用水安全和健康。

Description

一种抗污、抗菌的PP-R双层管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料管材技术领域，更具体地，涉及一种抗污、抗菌的PP-R双层管材及其制备方法。
背景技术
由于PP-R(三型聚丙烯)管材具有安装方便、卫生环保、耐热性好、耐腐蚀、保温性能和使用寿命长等优点，因此在家庭精装修工程中广泛采用PP-R管材作为采暖和给水用管材。
但是随着PP-R管材使用年限增加，管材内部容易结垢并滋生细菌，而生活用水不宜完全采用软化处理，也不适合采用添加化学药品阻止结垢，所以自然不可避免对自来水产生二次污染,影响水质，给人们的饮水健康带来潜在威胁。而且，PP-R管道一旦结垢，温度变化后管道出现伸缩，由于水垢与PP-R线伸缩系数存在显著差异，垢与管壁附着不牢，水垢剥落，尤其是弯管、变径、阀门容易发生堵塞情况，致使管网输送压力提高，严重影响热水供应。同时，家庭精装修中所用的PP-R管材多数采用暗装形式进行装修，一旦堵塞，更换管道将十分困难。随着人们生活水平、环保意识的提高以及对健康的关注，保障饮用水水管的清洁卫生，显得尤为重要。
发明内容
本发明为弥补现有技术中存在的不足，提供一种抗污、抗菌的PP-R双层管材及其制备方法，本发明的抗污、抗菌的PP-R双层管材具有疏水抗污、自清洁的特点，大大减缓管材结垢情况的发生，并抑制细菌和藻微生物的滋生，防止管道堵塞，显著提高人们的用水安全和健康。
本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：
本发明第一方面提供一种抗污、抗菌PP-R双层管材，采用双层结构组成，外层为普通PPR层，内层为抗污、抗菌层，所述的管材内、外层分别采用包括如下质量份的各组分的原料制得：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，抗菌母粒1.0～6.5份，有机硅改性功能母粒1.0～6.0份，内层色母0～4.0份；
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母0.5-4.0份。
优选的，所述内层和外层的厚度比为15:85～60:40；进一步优选的，内层与外层厚度比25:75-50:50。
其中，所述PP-R树脂可以采用本领域常用的相应原料。本发明的优选实施方式中，所述PP-R树脂，优选熔体质量流动速率MFR(230℃，2.16kg)为0.18～0.32g/10min，简支梁缺口冲击强度(-20℃)≥1.5KJ/m2，最小要求强度MRS≥10.0MPa的PP-R树脂或结晶改善的PP-R树脂，以使管材具有良好加工性能、低温韧性和长期使用寿命。
所述的抗菌母粒是以38.0～87.5％聚烯烃树脂为载体，将8.0～30.0％银系无机抗菌剂、0～4.0％纳米氧化锌、1.5～8.0％光亮剂、2.0～12.0％润滑剂、1.0～8.0％抗氧剂复配制备而成的抗菌母粒。所述的聚烯烃树脂选自PP-R树脂、PP-B树脂、PP-H树脂、HDPE树脂、LLDPE树脂、MDPE树脂中的一种或多种混合物。优选的，所述的聚烯烃树脂选自PP-R树脂和LLDPE树脂中的一种或两种混合物；所述的无机抗菌剂选自硅硼酸盐玻璃载银抗菌剂、磷酸盐玻璃载银抗菌剂、二氧化钛载银抗菌剂、二氧化硅载银抗菌剂、磷酸锆载银抗菌剂、磷酸钙载银抗菌剂、羟基磷灰石载银抗菌剂、沸石载银抗菌剂中的一种或多种混合物。优选的，无机抗菌剂选自硅硼酸盐玻璃载银抗菌剂、磷酸盐玻璃载银抗菌剂、磷酸锆载银抗菌剂、沸石载银抗菌剂中的一种，且其在抗菌母粒中占比为15～20％。作为进一步的优选，所述银系无机抗菌剂采用2‰～10‰硅烷偶联剂进行表面处理后，使得抗菌剂在基体中分散效果更佳，与基体结合力更强。所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种；所述的光亮剂选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚全氟乙丙烯(FEP)中的一种或多种混合物。所述的润滑剂选自硬脂酸镁(MgSt)、聚乙烯蜡、硬脂酸锌(ZnSt)、介酸酰胺(JSXA)、氧化聚乙烯蜡中一种或多种混合物。所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(抗氧剂1076)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)中一种或多种混合物。
本发明所述的抗污、抗菌PP-R双层管材，优选的，所述的有机硅改性功能母粒主要由100份PP-R树脂、30～60份硅酮粉、2.0～10.0份相容剂、1.0～5.0份抗氧剂和1.0～6.0份分散剂复配而成(此处的重量份只表示有机硅改性功能母粒内的各组分之间的重量比例关系，与管材内外层组分的重量份无直接比例关系)。所述的相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA)中的一种或两种混合物。所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂626中的一种或多种混合物。所述的分散剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡(EVA蜡)、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)中的一种或多种混合物。
本发明所述的抗污、抗菌PP-R双层管材，所述内层色母可以采用本领域常用的相应原料。本发明的优选实施方式中，所述内层色母优选以PP-R树脂为基体，熔体质量流动速率MFR(230℃，2.16kg)为30～60g/10min的色母。优选上述内层色母，除了使得色母与基体具有良好的相容剂，还可以降低管材内壁粗糙度，减少水中污垢在管材内壁沉积。
本发明所述抗污、抗菌PP-R双层管材，所述外层色母可以采用本领域常用的相应原料，对此本发明不作特别限定。
本发明的抗污、抗菌PP-R双层管材由上述配方体系可制得具有疏水抗污、自清洁、抗菌功能的PP-R管材。
本发明第二方面提供上文所述的抗污、抗菌PP-R双层管材的制备方法，包括如下步骤：
1)将抗菌母粒所述原料中的各组分配制成抗菌母粒混配料，加入单螺杆造粒机造粒成抗菌母粒；
2)将有机硅改性功能母粒所述原料中的各组分制成有机硅改性功能母粒混配料，加入单螺杆造粒机造粒成有机硅改性功能母粒；
3)将管材内、外层所述原料中的各组分分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
优选的，步骤1)配制抗菌母粒混配料的具体操作包括：将聚烯烃树脂、银系无机抗菌剂、纳米氧化锌、光亮剂、润滑剂、抗氧剂加入到高速混合机混合5-15min，制得抗菌母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒。进一步优选的，造粒机各区温度为155-190℃。
优选的，步骤2)配制有机硅改性功能母粒混配料的具体操作包括：将PP-R树脂、硅酮粉、相容剂、抗氧剂和分散剂加入到高速混合机混合5-15min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒。进一步优选的，造粒机各区温度为155-190℃。
优选的，步骤3)管材内、外层所述原料的各组分在加入挤出机的下料筒之前分别采用高速混合机混合5-15min，分别制得管材内、外层混配料。进一步优选的，将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，造粒机各区温度为155-190℃，制得管材内、外层造粒料，使得管材挤出过程中各组分分散均匀。
本发明的有益效果为：
基于本发明的管材内、外层的配方体系，能制得具有优异抗污、抗菌的PP-R双层管材：1)管材内层配方体系中引入无机银系抗菌剂，在水中或潮湿环境中，活性银离子从无机载体中释放后，迁移至管材内表面，当微量的带正电银离子接近细菌、霉菌细胞膜时，因后者表面带有负电荷，依靠库仑力，使银离子牢牢吸附在上面，并击穿细胞壁进入细胞内与细菌、霉菌的细胞酶反应，从而杀灭细菌、霉菌，杀菌率达99.99％；2)管材内层配方体系中光亮剂为含氟高分子聚合物，具备自润滑效果，在挤出机中混入熔体中，在表面张力的作用下，含氟高分子聚合物向熔体表面移动并附着在挤出机金属表面，形成一层润滑层，减少聚合物与螺筒、螺杆及口模的摩擦，从而提高管材内表面性能光泽、平整度，显著降低管材内壁粗糙度，有效减少管材内壁污垢附着程度。3)管材内层配方中引入有机硅改性功能母粒，由于其疏水基团的存在，当与水接触时，接触角大于90度，水在疏水性面难以附着，水在疏水性表面流动的同时带走灰尘及生物黏泥等杂质从而达到自清洁的作用。4)抗菌母粒中含光亮剂，具备自润滑效果，通过降低管材内壁粗糙度，而有机硅改性功能母粒具有疏水效应，提高内壁水接触角，水在具有光滑、且疏水性表面流动，两者协同作用，显著降低内壁污垢附着程度；5)管材采用双层结构，一方面控制成本，另一方面可以通过调整外层颜色，降低管材透光率，使得管材透光率低于0.2％，进一步阻止藻类微生物滋生。
具体实施方式
以下具体实施例对本发明做进一步解释。
实施例1
制备抗污、抗菌PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，抗菌母粒4.5份，有机硅改性功能母粒2.5份，内层色母1.5份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母2.0份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将72％PP-R、18％磷酸锆载银抗菌剂、1.0％纳米氧化锌、3.0％聚偏二氟乙烯、3.0％聚乙烯蜡、3.0％抗氧剂1010加入到高速混合机混合10min，制得抗菌母粒混配料，再将混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒，造粒机各区温度设置为160-180℃；
2)将由100份PP-R树脂、30份硅酮粉、5.0份聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、2.0份抗氧剂1010和3.0份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)加入到高速混合机混合12min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒，其中造粒机各区温度为155-180℃。
3)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成S2.5 dn25 PP-R双层管材。得到的S2.5 dn25 PP-R双层管材，内层厚度为1.2mm，外层厚度为3.0mm。
对比例1
本对比例PP-R双层管材的内层配方体系中同时未添加抗菌母粒和有机硅改性功能母粒进行比较。
制备普通PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，内层色母2.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母1.8份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
实施例2
制备抗污、抗菌PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，抗菌母粒2.5份，有机硅改性功能母粒3.0份，内层色母2.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母1.8份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将硅硼酸盐玻璃载银抗菌剂采用5‰硅烷偶联剂KH560处理，制得表面处理后的银系无机抗菌剂，再将15％上述表面处理后的银系无机抗菌剂，与74.5％PP-R、1.0％纳米氧化锌、3.0％偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物、3.0％聚乙烯蜡、0.5％硬脂酸镁、2.0％抗氧剂1010、1.0％抗氧剂168加入到高速混合机混合10min，制得抗菌母粒混配料，再将混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒，造粒机各区温度设置为160-180℃；
2)将由100份PP-R树脂、45份硅酮粉、8.0份聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、2.8份抗氧剂1010和3.5份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)加入到高速混合机混合15min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒，其中造粒机各区温度为160-180℃。
3)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
对比例2
本对比例PP-R双层管材的内层配方体系中未添加有机硅改性功能母粒进行比较。制备PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，抗菌母粒3.5份，内层色母2.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母1.8份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)68.8％PP-R、20％沸石载银抗菌剂、1.5％纳米氧化锌、3.2％聚全氟乙丙烯、3.0％聚乙烯蜡、0.8％介酸酰胺、1.5％抗氧剂1010、1.2％抗氧剂626加入到高速混合机混合10min，制得抗菌母粒混配料，再将混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒，造粒机各区温度设置为160-180℃；
2)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
实施例3
制备抗污、抗菌PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，抗菌母粒2.2份，有机硅改性功能母粒4.0份，内层色母2.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母1.8份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将69.5％PP-R、20％羟基磷灰石载银抗菌剂、1.5％纳米氧化锌、2.5％聚偏二氟乙烯、3.5％聚乙烯蜡、3.0％抗氧剂1010加入到高速混合机混合10min，制得抗菌母粒混配料，再将混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒，造粒机各区温度设置为160-180℃；
2)将由100份PP-R树脂、38份硅酮粉、6.5份聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、2.8份抗氧剂1010和3.5份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)加入到高速混合机混合15min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒，其中造粒机各区温度为160-180℃。
3)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
对比例3
本对比例PP-R双层管材的内层配方体系中未添加抗菌母粒进行比较。
制备PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，有机硅改性功能母粒3.0份，内层色母2.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母1.8份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将由100份PP-R树脂、40份硅酮粉、8.0份聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、3.0份抗氧剂1010和3.0份季戊四醇硬脂酸酯(PETS)加入到高速混合机混合15min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒，其中造粒机各区温度为160-180℃。
2)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
实施例4
制备抗污、抗菌PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，抗菌母粒4.5份，有机硅改性功能母粒3.8份，内层色母2.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母2.1份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将磷酸锆载银抗菌剂采用5‰硅烷偶联剂KH560处理，制得表面处理后的银系无机抗菌剂，再将19％上述表面处理后的银系无机抗菌剂，与67.90％PP-R、1.2％纳米氧化锌、5.0％偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物、3.0％聚乙烯蜡、0.5％硬脂酸镁、2.2％抗氧剂1076、1.2％抗氧剂168加入到高速混合机混合10min，制得抗菌母粒混配料，再将混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒，造粒机各区温度设置为160-180℃；
2)将由100份PP-R树脂、50份硅酮粉、7.5份聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA)、2.2份抗氧剂1010、0.8份抗氧剂168和3.6份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)加入到高速混合机混合15min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒，其中造粒机各区温度为160-180℃。
3)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
对比例4
制备PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，不含抗菌剂的母粒4.5份，有机硅改性功能母粒3.8份，内层色母2.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母2.1份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将86.90％PP-R、1.2％纳米氧化锌、5.0％偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物、3.0％聚乙烯蜡、0.5％硬脂酸镁、2.2％抗氧剂1076、1.2％抗氧剂168加入到高速混合机混合10min，制得不含抗菌剂的母粒混配料，再将混配料加入单螺杆造粒机制得不含抗菌剂的母粒，造粒机各区温度设置为160-180℃；
2)将由100份PP-R树脂、10份硅酮粉、7.5份聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA)、2.2份抗氧剂1010、0.8份抗氧剂168和0.8份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)加入到高速混合机混合15min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒，其中造粒机各区温度为160-180℃。
3)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
实施例5
制备抗污、抗菌PP-R双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，抗菌母粒3.8份，有机硅改性功能母粒4.6份，内层色母1.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母2.5份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将69.0％PP-R、19％磷酸锆载银抗菌剂、1.2％纳米氧化锌、4.5％聚偏二氟乙烯、3.0％聚乙烯蜡、0.5％硬脂酸镁、2.8％抗氧剂1076加入到高速混合机混合10min，制得抗菌母粒混配料，再将混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒，造粒机各区温度设置为160-180℃；
2)将由100份PP-R树脂、50份硅酮粉、7份聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、2份抗氧剂1010、1.2份抗氧剂626和3.8份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)加入到高速混合机混合15min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒，其中造粒机各区温度为160-180℃。
3)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
对比例5
制备的双层管材，其配方包括如下质量份的各组分：
(1)管材内层：PP-R树脂100份，无光亮剂的抗菌母粒3.8份，无硅酮粉的功能母粒4.6份，内层色母1.0份。
(2)管材外层：PP-R树脂100份，外层色母2.5份。
其制备方法具体包括如下步骤：
1)将87.1％PP-R、6％磷酸锆载银抗菌剂、1.2％纳米氧化锌、2.4％聚乙烯蜡、0.5％硬脂酸镁、2.8％抗氧剂1076加入到高速混合机混合10min，制得抗菌母粒混配料，再将混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒，造粒机各区温度设置为160-180℃；
2)将由100份PP-R树脂、7份聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、2份抗氧剂1010、1.2份抗氧剂626和3.8份乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)加入到高速混合机混合15min，制得无硅酮粉的功能母粒混配料；再将混配料加入单螺杆造粒机制得无硅酮粉的功能母粒，其中造粒机各区温度为160-180℃。
3)将上述所述的管材内、外层的各组分分别采用高速混合机混合8min，分别制得管材内、外层混配料。并将上述的内、外层混配料分别采用单螺杆造粒进行造粒，制得管材内、外层造粒料，造粒机各区温度为160-180℃。再将管材内、外层造粒料分别加入到双层共挤单螺杆挤出机所对应的两个下料筒，其中管材内层原料加到用于挤出管材内层的主机下料筒中，管材外层原料加到用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
上述实施例和对比例的组分对比如下表所示：
Figure BDA0002936858780000121
Figure BDA0002936858780000131
Figure BDA0002936858780000132
Figure BDA0002936858780000141
随机选取上述实施例和对比例中在制备PP-R双层管材产品进行相关性能的测试；具体的测试结果如下表的测试数据所示。测试说明：
1、抗菌率：按J/CT 939-2004测定；银系抗菌剂具有广谱抗菌性，是本技术领域的公知常识，本发明通过测定管材对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌率，说明其抗菌效果；
2、水表面接触角：按GB/T 30693-2014测定；
3、内壁表面粗糙度：按GB/T 1031-2009测定。
4、透光率：按GB/T 21300-2007
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
抗菌率(大肠杆菌)(％) 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
抗菌率(金黄色葡萄球菌)(％) 99.99 99.99 99.99 99.99 99.99
水表面接触角(°) 110.1 108.5 105.2 112.6 110.2
透光率(％) 0.04 0.02 0.03 0.02 0.03
内壁表面粗糙度(μm) 0.53 0.47 0.56 0.45 0.59
项目 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
抗菌率(大肠杆菌)(％) 0 99.99 0 0 75.45％
抗菌率(金黄色葡萄球菌)(％) 0 99.99 0 0 72.30％
水表面接触角(°) 82.4 83.6 106.5 90.1 84.2
透光率(％) 0.03 0.04 0.05 0.06 0.05
内壁表面粗糙度(μm) 0.92 0.62 0.95 0.65 0.88
由以上结果可见，采用本发明的方案制备抗菌、抗污PP-R双层管材，一方面，内壁表面粗糙度约为0.5μm左右，内壁水接触角大于100°，使得管材内壁具有光滑、疏水表面，水流在管材内壁流动可以带着生物黏泥，有效减少管材内壁结垢的发生；另一方面，透光率低于0.2％，抗菌率达99.99％，管材具备不易透光和抗菌功能共同作用，有效减少藻类微生物、细菌滋生，从而赋予管材具有优异的抗菌、疏水抗污的自清洁功能，两者协同作用，可有效减缓管材结垢情况的发生，并抑制细菌和藻微生物的滋生，防止管道堵塞，特别适用于饮用水的输送。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种抗污、抗菌的PP-R双层管材及其制备方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：包括外层和内层；所述内层的原料按质量份组成为：PP-R树脂100份，抗菌母粒1.0～6.5份，有机硅改性功能母粒1.0～6.0份和内层色母0～4.0份；其中，
所述抗菌母粒按质量分数组成为：38.0～87.5％聚烯烃树脂、8.0～30.0％银系无机抗菌剂、0～4.0％纳米氧化锌、1.5～8.0％光亮剂、2.0～12.0％润滑剂和1.0～8.0％抗氧剂；
所述有机硅改性功能母粒按质量份组成为：100份PP-R树脂、30～60份硅酮粉、2.0～10.0份相容剂、1.0～5.0份抗氧剂和1.0～6.0份分散剂。
2.根据权利要求1所述的抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：所述外层的原料按质量份组成为：PP-R树脂100份和外层色母0.5～4.0份。
3.根据权利要求1所述的抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：所述内层和外层的厚度比为15:85～60:40。
4.根据权利要求1所述的抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：所述银系无机抗菌剂选自硅硼酸盐玻璃载银抗菌剂、磷酸盐玻璃载银抗菌剂、二氧化钛载银抗菌剂、二氧化硅载银抗菌剂、磷酸锆载银抗菌剂、磷酸钙载银抗菌剂、羟基磷灰石载银抗菌剂、沸石载银抗菌剂中的一种或多种；所述银系无机抗菌剂在所述抗菌母粒中的质量分数为15～20％。
5.根据权利要求3所述的抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：所述银系无机抗菌剂采用2‰～10‰的硅烷偶联剂进行表面处理；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：所述光亮剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：所述润滑剂选自硬脂酸镁、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、介酸酰胺、氧化聚乙烯蜡中的一种或多种；所述抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：所述相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或两种；所述分散剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的抗污、抗菌的PP-R双层管材，其特征在于：所述纳米氧化锌在所述抗菌母粒中的质量分数为1～4％。
10.一种权利要求1～8任一项所述抗污、抗菌的PP-R双层管材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将聚烯烃树脂、银系无机抗菌剂、纳米氧化锌、光亮剂、润滑剂、抗氧剂加入到高速混合机混合5-15min，制得抗菌母粒混配料；再将抗菌母粒混配料加入单螺杆造粒机制得抗菌母粒，所述单螺杆造粒机各区温度为155-190℃；将PP-R树脂、硅酮粉、相容剂、抗氧剂和分散剂加入到高速混合机混合5-15min，制得有机硅改性功能母粒混配料；再将有机硅改性功能母粒混配料加入单螺杆造粒机制得有机硅改性功能母粒，所述单螺杆造粒机各区温度为155-190℃；
2)将管材内层原料混合后加到双层共挤单螺杆挤出机的用于挤出管材内层的主机下料筒中，将管材外层原料混合后加到双层共挤单螺杆挤出机的用于挤出管材外层的主机下料筒中，挤出成PP-R双层管材。
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