CN116082755A - 一种具有抗菌自修复功能的pp-r管材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有抗菌自修复功能的PP‑R管材及其制备方法，所述的PP‑R管材包括内管和外管，内管由无规共聚聚丙烯、抗菌微胶囊和色母为原料制备而成，外管由无规共聚聚丙烯和色母为原料制备而成。所述的PP‑R管材的制备方法为：P1、将无规共聚聚丙烯、抗菌微胶囊和色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为内管；P2、将无规共聚聚丙烯和色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为外管；P3、将内管与外管是在机筒中共挤形成管胚，管胚冷却成型。该PP‑R管材抗菌效果好，尤其能持久抗菌，而且管材其他性能符合GB/T 18742.2‑2017的相关要求，能够满足家装领域的应用，同时能解决抗菌PP‑R水管在长时间使用后抗菌持久性不佳的问题。
Description
技术领域
本发明涉及PP-R管材抗菌技术领域，具体涉及一种具有抗菌自修复功能的PP-R管材及其制备方法。
背景技术
PP-R管材因其质轻、价廉、稳定性好，而被广泛应用于家装冷热水系统，并且，随着人们日益需求的逐渐提高，PP-R管材也向多样化、多功能化发展，目前含抗菌内管的PP-R管道也已得到广泛应用，该管材内管中添加的纳米Ag离子能够有效杀灭自来水中的藻类和细菌，如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等。
然而，这种抗菌内管的PP-R水管的抗菌持久性不佳，在水管使用3～5年后不再具有良好的抗菌抑菌效果。经测试及分析发现，当内管表层的抗菌剂一旦释放消耗殆尽，而内管内层的抗菌剂得不到有效释放，不能及时修补表层的抗菌粒子，那么管材的抗菌效果将会大幅度衰减。因此，如何延长抗菌型PP-R的抗菌效果成为了人们研究的重点。
发明内容
基于上述现有技术，本发明提供了一种具有抗菌自修复功能的PP-R管材及其制备方法，该PP-R管材抗菌效果好，尤其能持久抗菌，而且管材其他性能符合GB/T 18742.2-2017的相关要求，能够满足家装领域的应用，同时能解决抗菌PP-R水管在长时间使用后抗菌持久性不佳的问题。
该PP-R管材的制备方法简单，操作方便，制备成本低。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种具有抗菌自修复功能的PP-R管材，包括内管和外管；
所述的内管由无规共聚聚丙烯、抗菌微胶囊和色母为原料制备而成，无规共聚聚丙烯、抗菌微胶囊和色母的质量比为100:1.07～5.35:1.3～4.8；
所述的抗菌微胶囊的制备方法为：
S1、将尿素与甲醛水溶液混合，尿素与甲醛水溶液的质量比为1:1～1.5，搅拌溶解，待尿素溶解完全后，调节pH至8～9，随后升温至60～70℃，在60～70℃下反应1-3h，得到脲醛树脂预聚物；
S2、向脲醛树脂预聚物中加入十二烷基苯磺酸钠和抗菌剂，搅拌，得到稳定的水包油乳液；
S3、用稀酸调节水包油乳液的pH至4～5，随后升温至60～70℃，在60～70℃下反应1-2h，反应完成后，冷却至室温，用蒸馏水洗涤，将所得的沉淀干燥，得到抗菌微胶囊；
所述的外管由无规共聚聚丙烯和色母为原料制备而成，无规共聚聚丙烯和色母的质量比为100:1～3.5。
进一步，所述的抗菌剂选自季铵盐杀菌剂、香草醇和酰基苯胺盐抗菌剂中的至少一种。
进一步，所述的季铵盐杀菌剂选自十二烷基三甲基氯化铵，酰基苯胺盐抗菌剂选自3-乙氧酰基苯胺甲磺酸盐。
进一步，步骤S1中，采用氢氧化钠调节pH。
进一步，所述的稀酸为稀盐酸。
进一步，所述的十二烷基苯磺酸钠、抗菌剂和尿素的质量比为0.1-0.4:1-4:1。
进一步，所述的甲醛水溶液的浓度为35-40wt％。
一种具有抗菌自修复功能的PP-R管材的制备方法，包括如下步骤：
P1、将无规共聚聚丙烯、抗菌微胶囊和色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为内管；
P2、将无规共聚聚丙烯和色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为外管；
P3、将内管与外管是在机筒中共挤形成管胚，管胚冷却成型后，得到所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材。
进一步，所述的内管和外管挤出成型中，单螺杆挤出机进行如下设置：第一段挤出温度为176-185℃，第二段挤出温度为187-195℃，第三段挤出温度为196-200℃，口模温度为201-210℃，螺杆的转速为82-100r/min。
与现有技术相比，本发明的优点与有益效果在于：
1、本发明的PP-R管材内管表层的抗菌剂消耗殆尽时，抗菌微胶囊为核壳结构，抗菌剂被脲醛树脂包裹，在水力的驱动下，微胶囊内部的抗菌剂会释放至管材内层表面，再次起到抗菌的效果，从而达到持久抗菌的目的。
2、本发明的PP-R管材在1000h老化(在95℃下水浴处理1000h)测试后，其抗菌效果能维持99％以上，而同等条件下的常规纳米Ag抗菌管材(释放Ag+)仅为80％，管材的1000h静液压测试合格，管材其它性能符合GB/T 18742.2-2017的相关要求。
3、本发明的PP-R管材在使用24个月后，其抗菌率仍高于99％，而同等条件下的常规抗菌管抗菌效果已下降至80％，由此表明，本发明的PP-R管具有持久的超强抗菌性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但这些实施例并不在任何意义上解释为对本发明保护范围的限制。
实施例和对比例中使用的原料如下：
无规共聚聚丙烯(PPR)：购自扬子石化有限公司，牌号YPR503；
绿色母：购自利尚颜料技术(嘉善)股份有限公司，牌号700061。
抗菌色母：购自北京艾斯尔科技有限公司生产的抗菌母粒。
实施例1
一种具有抗菌自修复功能的PP-R管材，包括内管和外管；
所述的内管由以下质量份的原料制备而成：
无规共聚聚丙烯 100份
抗菌微胶囊 1.5份
绿色母 2.6份；
所述的抗菌微胶囊的制备方法为：
S1、将5g尿素与6.5g 37wt％甲醛水溶液混合，搅拌溶解，待尿素溶解完全后，用氢氧化钠调节pH至8，随后升温至60℃，在60℃下反应2h，得到脲醛树脂预聚物；
S2、向脲醛树脂预聚物中加入1.1g十二烷基苯磺酸钠和13g十二烷基三甲基氯化铵，搅拌，得到稳定的水包油乳液；
S3、用稀盐酸调节水包油乳液的pH至4，随后升温至60℃，在60℃下反应2h，反应完成后，冷却至室温，用蒸馏水抽滤洗涤，将所得的滤饼干燥，得到抗菌微胶囊；
所述的外管由以下质量份的原料制备而成：
无规共聚聚丙烯 100份
绿色母 2.3份。
上述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材的制备方法为：
P1、将无规共聚聚丙烯(PPR)、抗菌微胶囊和绿色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为内管，单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为188℃，第三段挤出温度为197℃，口模温度为205℃，螺杆的转速为86r/min。
P2、将无规共聚聚丙烯和绿色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为外管，单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为189℃，第三段挤出温度为197℃，口模温度为206℃，螺杆的转速为88r/min。
P3、将内管与外管是在机筒中共挤形成管胚，管胚冷却成型后，得到所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材。
对比例1
常规抗菌PP-R管材，包括内管和外管；
所述的内管由以下质量份的原料制备而成：
无规共聚聚丙烯 100份
抗菌母粒 1.5份
绿色母 2.6份；
所述的外管由以下质量份的原料制备而成：
无规共聚聚丙烯 100份
绿色母 2.3份。
上述的常规抗菌PP-R管材的制备方法为：
P1、将无规共聚聚丙烯(PPR)、抗菌母粒和绿色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为内管，单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为188℃，第三段挤出温度为197℃，口模温度为205℃，螺杆的转速为86r/min。
P2、将无规共聚聚丙烯和绿色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为外管，单螺杆挤出机挤出时，第一段挤出温度为180℃，第二段挤出温度为189℃，第三段挤出温度为197℃，口模温度为206℃，螺杆的转速为88r/min。
P3、将内管与外管是在机筒中共挤形成管胚，管胚冷却成型后，得到常规抗菌PP-R管材。
将实施例1的具有抗菌自修复功能的PP-R管材和对比例1的常规抗菌PP-R管材进行抗菌性能测试，具体如下表1所示：
表1 抗菌自修复功能的PP-R管材与常规抗菌PP-R管材抗菌性能对比
由表1可知，实施例1制备的抗菌自修复功能的PP-R管材和常规抗菌PP-R管材在具有良好的初始抗菌性能，但是实施例1制备的抗菌自修复功能的PP-R管材经1000h老化(在95℃下水浴处理1000h)测试后，其抗菌效果能维持99％以上，而对比例1制备的常规抗菌PP-R管材(释放纳米Ag离子)仅为80％。另外，将实施例1制备的抗菌自修复功能的PP-R管材1000h静液压测试合格，其它性能符合GB/T 18742.2-2017的相关要求。
而且，实施例1制备的抗菌自修复功能的PP-R管材使用了6个月、12个月和24个月后，其抗菌率几乎没有变化，而对比例1制备的常规抗菌PP-R管材在使用了6个月、12个月和24个月后，其抗菌率随着使用时间的增加而快速下降。，
由此表明，本发明的抗菌自修复功能的PP-R管材不仅抗菌性能好，而且具有持久抗菌性，其他性能也满足相关要求。
Claims (9)
1.一种具有抗菌自修复功能的PP-R管材，其特征在于：包括内管和外管；
所述的内管由无规共聚聚丙烯、抗菌微胶囊和色母为原料制备而成，无规共聚聚丙烯、抗菌微胶囊和色母的质量比为100:1.07～5.35:1.3～4.8；
所述的抗菌微胶囊的制备方法为：
S1、将尿素与甲醛水溶液混合，尿素与甲醛水溶液的质量比为1:1～1.5，搅拌溶解，待尿素溶解完全后，调节pH至8～9，随后升温至60～70℃，在60～70℃下反应1-3h，得到脲醛树脂预聚物；
S2、向脲醛树脂预聚物中加入十二烷基苯磺酸钠和抗菌剂，搅拌，得到稳定的水包油乳液；
S3、用稀酸调节水包油乳液的pH至4～5，随后升温至60～70℃，在60～70℃下反应1-2h，反应完成后，冷却至室温，用蒸馏水洗涤，将所得的沉淀干燥，得到抗菌微胶囊；
所述的外管由无规共聚聚丙烯和色母为原料制备而成，无规共聚聚丙烯和色母的质量比为100:1～3.5。
2.根据权利要求1所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材，其特征在于：所述的抗菌剂选自季铵盐杀菌剂、香草醇和酰基苯胺盐抗菌剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材，其特征在于：所述的季铵盐杀菌剂选自十二烷基三甲基氯化铵，酰基苯胺盐抗菌剂选自3-乙氧酰基苯胺甲磺酸盐。
4.根据权利要求1所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材，其特征在于：步骤S1中，采用氢氧化钠调节pH。
5.根据权利要求1所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材，其特征在于：所述的稀酸为稀盐酸。
6.根据权利要求1所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材，其特征在于：所述的十二烷基苯磺酸钠、抗菌剂和尿素的质量比为0.1-0.4:1-4:1。
7.根据权利要求1所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材，其特征在于：所述的甲醛水溶液的浓度为35-40wt％。
8.一种具有抗菌自修复功能的PP-R管材的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
P1、将无规共聚聚丙烯、抗菌微胶囊和色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为内管；
P2、将无规共聚聚丙烯和色母按比例混合均匀后，通过单螺杆挤出机挤出成型为外管；
P3、将内管与外管是在机筒中共挤形成管胚，管胚冷却成型后，得到所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材。
9.根据权利要求8所述的具有抗菌自修复功能的PP-R管材的制备方法，其特征在于：所述的内管和外管挤出成型中，单螺杆挤出机进行如下设置：第一段挤出温度为176-185℃，第二段挤出温度为187-195℃，第三段挤出温度为196-200℃，口模温度为201-210℃，螺杆的转速为82-100r/min。
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