CN1430006A - 纳米增韧增强塑料管材管件及其生产方法 - Google Patents

纳米增韧增强塑料管材管件及其生产方法 Download PDF

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Abstract

一种纳米增韧增强塑料管材管件及其生产方法，是采用双层共挤工艺生产纳米增韧增强塑料复合管材，采用注塑机生产纳米增韧增强塑料管件。复合管材内壁是含纳米抗菌剂0.3～2.5％的纳米抗菌塑料，外壁是含纳米材料3～30％的纳米增韧增强塑料。本发明生产的纳米增韧增强塑料管材具有抗菌率高达70～99％的特点，韧度好、强度高、耐冲击强度比普通塑料管提高50～200％，是替代各种金属供水管的理想材料。

Description

纳米增韧增强塑料管材管件及其生产方法
技术领域  一种塑料供水管道器件及其生产方法，特别涉及纳米技术在塑料管材管件中的应用。
技术背景  纳米材料被科学家誉为“21世纪最有前途的材料”。我国的“863计划”及“九五”、“十五”规划均将纳米材料技术研究列为国家重点项目。世界各国都对纳米材料技术给予极大的关注，纷纷将这一先进的材料技术列入近期高新技术开发项目，如美国的“星球大战”计划、西欧的“尤里卡”计划，日本正实施为期10年、耗资2.25亿美元的纳米技术研究开发计划。我国在纳米材料技术研究方面尽管起步较晚，但是已研究出纳米抗菌剂，现有银系、锌系、铜系、氧化钛等纳米级抗菌剂产品；开发了纳米材料如纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米碳黑、纳米滑石粉等。
现有的各种供水用的塑料管都无杀菌功能，且易脆易碎，强度差。01244314号实用新型专利提供了一种“纳米抗菌塑料管”，它的管体内管壁表面有一层保护膜，该保护膜为复合纳米材料薄膜。它利用薄膜表面光洁度高，不易结垢的特点达到抗菌之目的。其缺陷是保护膜本身无抗菌作用，仍然存在塑料管壁强度不高、易发脆、不耐碰撞的缺陷。另外，该实用新型没有提出塑料复合管材的制作方法。
发明内容  本发明的目的是提供一种纳米增韧增强塑料管材管件及其生产方法，做到管子内壁本身具有抗菌性，且耐冲击、强度高。
技术方案是采用双层共挤工艺生产纳米增韧增强塑料复合管材，采用注塑机生产纳米增韧增强塑料管件。复合管材内壁是含纳米抗菌剂0.3～2.5％的纳米抗菌塑料，外壁是含纳米材料3～30％的纳米增韧增强塑料。内壁厚度为0.1～0.6毫米，纳米抗菌剂为银系、锌系、铜系、氧化钛系纳米级抗菌剂中的一种。纳米材料为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米碳黑、纳米滑石粉中的一种。
纳米增韧增强塑料管材的生产方法有两种。第一种方法的生产步骤如下：
a、按纳米抗菌剂0.3～2.5％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物1～10％，其余为塑料母粒的比例配备纳米抗菌塑料原料；按纳米材料3～30％、偶联剂、硬脂酸、色母混合物1～10％，其余为塑料母粒的比例配备纳米增韧增强塑料原料。
b、将配备好的原料分别放入双螺杆挤塑机，分别熔融共混，工作温度为165～230℃。
c、采用双层共挤工艺，在18～25MPa挤出压力下，直接将混合好的纳米抗菌塑料挤入复合到内壁，同时直接将混合好的纳米增韧增强塑料挤入复合到外壁，形成复合管材。
第二种方法的生产步骤如下：
a、按纳米抗菌剂20～30％、偶联剂、硬脂酸混合物0.1～1.5％、其余为塑料母粒的比例配备纳米抗菌塑料母粒原料；按纳米材料65～85％，偶联剂、硬脂酸混合物0.1～1.5％，其余为塑料母粒的比例配备纳米增韧增强塑料母粒原料；
b、分别将上述母粒原料放入双螺杆挤塑机，在165～230℃温度下熔融共混，分别挤压、切粒、烘干成纳米抗菌塑料母粒和纳米增韧增强塑料母粒待用；
c、通过计算，按纳米抗菌塑料母粒1.5～8.3％，色母3～7％，其余为塑料母粒的比例配制纳米抗菌塑料原料，使纳米抗菌剂为原料总量的0.3～2.5％，将配备好的原料放入单螺杆挤塑机中熔融共混成纳米抗菌塑料。
d、通过计算，按纳米增韧增强母粒4.6～35％，色母3～7％，其余为塑料母粒的比例配制纳米增韧增强塑料原料，使纳米材料为原料总量的3～30％，将配备好的原料放入单螺杆挤塑机中熔融共混成纳米增韧增强塑料；
e、采用双层共挤工艺，在18～25MPa挤出压力下将纳米抗菌塑料挤入复合到内壁，将纳米增韧增强塑料挤入复合到外壁，形成复合管材。
与现有技术相比，本发明有下列特点：
1、抗菌率高。由于纳米粉末粒径极小，产生非常规的表面效应，体积及量子效应等，把这些特殊效应与塑料结合，抗菌率可达70～99％。
2、韧度好、强度高，耐冲击力强。经过试验，纳米增韧增强塑料复合管的耐冲击强度比普通塑料管提高50～200％，整体强度和性能都有大的提高，是替代各种金属供水管的理想材料。
具体实施方式
实施例一
采用第一种生产方法，其中纳米抗菌塑料原料配比是银系纳米级抗菌剂1％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物6％，其余为PE聚乙烯母粒，
纳米增韧增强塑料原料配比是纳米碳酸钙22.5％，偶联剂、硬脂酸、色母混和物6％，其余为PE聚乙烯塑料母粒。本例为最佳实施例之一。
实施例二
采用第一种生产方法，其中纳米抗菌塑料原料配比是锌系纳米级抗菌剂0.3％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物10％，其余为PE聚乙烯塑料母粒。
纳米增韧增强塑料原料配比是纳米碳黑30％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物10％、其余为PE聚乙烯塑料母粒。
实施例三
采用第一种生产方法，其中纳米抗菌塑料原料配比是铜系纳米级抗菌剂2.5％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物1％，其余为PP聚丙烯塑料母粒。
纳米增韧增强塑料原料配比是纳米二氧化硅3％、偶联剂、硬脂酸、色母混合物1％，其余为PP聚丙烯塑料母粒。
实施例四
采用第一种生产方法，其中纳米抗菌塑料原料配比是氧化钛系纳米级抗菌剂1.2％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物5％、其余为PP聚丙烯塑料母粒。
纳米增韧增强塑料原料配比是纳米滑石粉4.5％、偶联剂、硬脂酸、色母4％、其余为PP聚丙烯塑料母粒。
实施例五
采用第一种生产方法，其中纳米抗菌塑料原料配比是银系纳米级抗菌剂8％、偶联剂、硬脂酸、色母混合物6％，其余为PVCU聚氯乙烯塑料母粒。
纳米增韧增强塑料原料配比是纳米碳酸钙12.5％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物6％，其余为PVCU聚氯乙烯塑料母粒。本例亦为最佳实施例之一。
实施例六
采用第一种生产方法，其中纳米抗菌塑料原料配比是银系纳米级抗菌剂1％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物6％，其余为PP聚丙烯塑料母粒。
纳米增韧增强塑料原料配比是纳米碳酸钙4.5％，偶联剂、硬脂酸、色母6％，其余为PP聚丙烯塑料母粒。本例亦为最佳实施例之一。
实施例七
采用第二种生产方法，其中纳米抗菌塑料母粒原料的配比是银系纳米级抗菌剂25％，偶联剂、硬脂酸混合物1％，其余为塑料母粒。
通过计算，纳米抗菌塑料原料的配比是纳米抗菌塑料母粒4％、色母5％，其余为塑料母粒。
纳米增韧增强塑料母粒原料配比是纳米碳酸钙70％、偶联剂、硬脂酸混合物1％，其余为塑料母粒。
通过计算，纳米增韧增强塑料原料的配比是纳米增韧增强塑料母料30％，色母5％，其余为塑料母粒。
实施例八
采用第二种生产方法，其中纳米抗菌塑料母粒原料的配比是银系纳米级抗菌剂20％，偶联剂、硬脂酯混合物0.1％，其余为塑料母粒。
通过计算，纳米抗菌塑料原料的配比是纳米抗菌塑料母粒1.5％，色母3％，其余为塑料母粒。
纳米增韧增强塑料母粒原料配比是纳米碳酸钙65％，偶联剂、硬脂酸混合物0.1％，其余为塑料母粒。
通过计算，纳米增韧增强塑料原料的配比是纳米增韧增强塑料母粒4.6％，色母3％，其余为塑料母粒。
实施例九
采用第二种生产方法，其中纳米抗菌塑料母粒原料的配比是银系纳米级抗菌剂30％，偶联剂、硬脂酸混合物1.5％，其余为塑料母粒。
通过计算，纳米抗菌塑料原料的配比是纳米抗菌塑料母粒8.3％，色母7％，其余为塑料母粒。
纳米增韧增强塑料母粒原料配比是纳米碳酸钙85％，偶联剂、硬脂酸混合物1.5％，其余为塑料母粒。
通过计算，纳米增韧增强塑料原料的配比是纳米增韧增强塑料母粒35％，色母3％，其余为塑料母粒。
实施例十
采用第二种生产方法。本实施例与实施例七基本相同，不同之处是用普通塑料原料替代纳米增韧增强塑料原料。
实施例十一
首先按纳米碳酸钙65～85％，偶联剂、硬脂酸混合物0.1～1.5％，其余为塑料母粒配方配制纳米增韧增强塑料母粒原料，将其加入双螺杆挤塑机熔融共混，挤压、切粒、烘干成纳米增韧增强塑料母粒；然后按纳米增韧增强塑料母粒4.6～35％、色母3～7％，其余为塑料母粒配方配制纳米增韧增强塑料原料；最后将配好的原料放入注塑机，注塑成弯头、三通、接头等纳米增韧增强塑料管件。因此得到的管件各组分重量比是纳米材料3～30％，色母3～7％，其余为塑料母粒和微量偶联剂、硬脂酸混合物。
实施例十二
基本生产步骤与实施例十一相同，不同之处是将配好的纳米增韧增强塑料原料放入单螺杆挤塑机，经熔融共混挤压出纳米增韧增强塑料管材。因此得到的管材各组分重量比是纳米材料3～30％，色母3～7％，其余为塑料母粒和微量偶联剂、硬脂酸混合物。

Claims (9)

1、一种纳米增韧增强塑料管材，其特征在于内壁是含纳米抗菌剂0.3～2.5％的纳米抗菌塑料，外壁是含纳米材料3～30％的纳米增韧增强塑料。
2、根据权利要求1所述的纳米增韧增强塑料管材，其特征在于内壁厚度为0.1～0.6毫米。
3、根据权利要求1所述的纳米增韧增强塑料管材，其特征在于纳米抗菌剂为银系、锌系、铜系、氧化钛系纳米级抗菌剂中的一种。
4、根据权利要求1或2所述的纳米塑料管材，其特征在于外壁用普通塑料替代纳米增韧增强塑料。
5、一种纳米增韧增强塑料管材生产方法，其特征在于生产步骤如下：
a、按纳米抗菌剂0.3～2.5％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物1～10％，其余为塑料母粒的比例配备纳米抗菌塑料原料；按纳米材料3～30％，偶联剂、硬脂酸、色母混合物1～10％，其余为塑料母粒的比例配备纳米增韧增强塑料原料；
b、配备好的原料分别放入双螺杆挤塑机，分别熔融共混，工作温度为165～230℃；
c、采用双层共挤工艺，在18～25MPa挤出压力下，直接将混合好的纳米抗菌塑料挤入复合到内壁，同时直接将混合好的纳米增韧增强塑料挤入复合到外壁，形成复合管材。
6、一种纳米增韧增强塑料管材生产方法，其特征在于生产步骤如下：
a、按纳米抗菌剂20～30％、偶联剂、硬脂酸混合物0.1～1.5％，其余为塑料母粒的比例配备纳米抗菌塑料母粒原料；按纳米材料65～85％，偶联剂、硬脂酸混合物0.1～1.5％，其余为塑料母粒的比例配备纳米增韧增强塑料母粒原料；
b、分别将上述母粒原料放入双螺杆挤塑机，在65～230℃温度下熔融共混、分别挤压、切粒、烘干成纳米抗菌塑料母粒和纳米增韧增强塑料母粒待用；
c、通过计算，按纳米抗菌塑料母粒1.5～8.3％、色母3～7％，其余为塑料母粒的比例配制纳米抗菌塑料原料，使纳米抗菌剂为原料总量的0.3～2.5％，将配备好的原料放入单螺杆挤塑机中熔融共混成纳米抗菌塑料；
d、通过计算，按纳米增韧增强塑料母粒4.6～35％，色母3～7％，其余为塑料母粒的比例配制纳米增韧增强塑料原料，使纳米材料为原料总量的3～30％，将配备好的原料放入单螺杆挤塑机中熔融共混成纳米增韧增强塑料；
e、采用双层共挤工艺，在18～25MPa挤出压力下将纳米抗菌塑料挤入复合到内壁，将纳米增韧增强塑料挤入复合到外壁，形成复合管材。
7、根据权利要求6所述的纳米增韧增强管材生产方法，其特在于用普通塑料原料替代纳米增韧增强塑料原料。
8、一种纳米增韧增强塑料管件，其特征在于各组分的重量比是纳米材料3～30％、色母3～7％，其余为塑料母粒和微量偶联剂、硬脂酸混合物。
9、一种纳米增韧增强塑料管材，其特征在于各组份的重量比是纳米材料3～30％，色母3～7％，其余为塑料母粒和微量偶联剂、硬脂酸混合物。
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