CN1706884A

CN1706884A - 抗菌硬聚氯乙烯给水管材的制备方法

Info

Publication number: CN1706884A
Application number: CN 200410037200
Authority: CN
Inventors: 勾迈; 高长全; 彭正清; 王文革; 刘全宝; 赵锋
Original assignee: Hebei Bosoar Pipe Co ltd
Current assignee: HEBEI BOSOAR PIPE CO Ltd
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: CN100417687C

Abstract

本发明提供了一种抗菌PVC－U给水管的制备方法，包括物料的混合、双螺杆挤出机挤出、真空冷却定径、定长切割、扩口成型、检验、包装入库。它含有PVC－U树脂200～220、银系抗菌剂1.5～2.6、填充剂5～12、热稳定剂0.6～1.2、润滑剂2.8～5.0、着色剂0.3～0.65。本发明生产的PVC－U抗菌管材具有优良的物理机械性能和抗菌性能，抗菌率达到98％以上，能保证输水的同时抑制细菌繁殖，以避免水体二次污染；且未增加任何设备，成本低廉。

Description

抗菌硬聚氯乙烯给水管材的制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗菌硬聚氯乙烯给水管材(以下简称抗菌PVC-U给水管)的制备方法。

背景技术

塑料主要是以石油或煤为原料制得的一类高分子材料，塑料管道是塑料的重要应用领域之一。而硬聚氯乙烯(简称PVC-U)管是国内外产量最大，使用最为广泛的塑料管道之一。我国60年代开始使用，广泛用于建筑和市政给、排水领域。

硬聚氯乙烯管材是以PVC-U树脂为主要原料，加入热稳定剂、填充剂、润滑剂、着色剂，经高速混合机混合物料，双螺杆挤出机挤出成型而成。此种管材以其质量轻、安装方便、水流阻力小、使用寿命长、不含有重金属铅、镉等优点，作为传统镀锌钢管的替代品，越来越受到广泛的采用。但是伴随着2003年初一场突如其来的“非典”疫情，使得人们对公共卫生的安全越米越关注，特别是日常生活的生命线——水，水质的卫生就显得尤为重要，因此抗菌产品包括抗菌塑料管为人类抗拒细菌树起了一道健康屏障。而相比于其它抗菌塑料管材，本发明提供的抗菌PVC-U给水管价格低廉，以2004年4月份市场价为参考：PVC-U树脂(SG-5)(国产)8350元/吨，北欧化工PP-R树脂为13000元/吨。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗菌硬聚氯乙烯给水管材的制备方法，以达到在输水的同时防止水体二次污染。

本发明的目的通过下面两个步骤实现：(一)生产抗菌PVC-U给水管原料的高速混合。(二)：抗菌PVC-U给水管的挤出。具体实施过程是在PVC树脂中直接加入0.92％的银系抗菌剂，与热稳定剂、填充剂、润滑剂、着色剂经高速混合机混合，锥形双螺杆挤出机挤出成型。抗菌PVC-U给水管中各原料的(重量份)配比是：PVC树脂200～220、银系抗菌剂1.5～2.6、填充剂5～12、热稳定剂0.6～1.2、润滑剂2.8～5.0、着色剂0.3～0.65。本发明抗菌PVC-U给水管中各原料的(重量份)较佳配比是：PVC树脂220、银系抗菌剂2.2、填充剂10、热稳定剂1.0、润滑剂4.6、着色剂0.415。

本发明中使用的塑料抗菌剂是一种超细无机锌银抗菌剂，为载银/锌沸石和载银/锌氧化物的复合抗菌剂，其抗菌机理是复合抗菌剂中的银、锌抗菌离子作用在细菌的细胞膜上，高浓度时可直接破坏细菌细胞膜、导致细胞内溶物渗出，金属离子与细胞质中的蛋白质及核酸结合，细胞死亡。低浓度和极低浓度时，金属离子吸附在细胞膜上，阻碍细菌对氨基酸、尿嘧啶等生长必需的营养物的吸收，从而抑制细菌的生长。另外，金属离子的正电荷还吸引细菌细胞膜表面的负电荷，阻止细菌的移动，使其失去营养而死亡。此类抗菌剂的特点是应用广泛，广谱抗菌，安全性好，目前已成为塑料行业使用较广的抗菌剂之一，其对常见的细菌、霉菌均有较强的抑制和杀灭作用。

本发明中的PVC-U树脂为SG-5型树脂，各项指标要求为：表观密度：≥0.4g/ml；粘数：107-118ml/g；挥发份：≤0.5％。除上述指标外，为保证管材的卫生级，要求树脂中残留氯乙烯(VCM)单体含量≤5ppm。

本发明中使用的填充剂为碳酸钙，可以是活性碳酸钙、轻质碳酸钙、超细重质碳酸钙。加入填充剂的目的有以下两个方面：

1)增加容量，降低成本。

2)改善塑料制品的加工性能，物理力学性能和耐化学性能。

本发明中的热稳定剂可以是复合铅盐稳定剂、有机锡稳定剂。热稳定剂是指能改善聚合物热稳定性的助剂，它是聚氯乙烯、氯乙烯共聚物等含氯树脂的专用助剂，是其加工中必不可少的。由于PVC分子是极性较强的分子，分子间作用力较大，一般需加热到150～160℃以上才能使其塑化加工，故通常加工温度在160～210℃之间。而PVC树脂本身对热极不稳定，当受热温度超过90℃就开始分解，颜色逐渐变深，且随着温度升高分解加剧。为阻止在加工过程中PVC树脂的受热分解，就需要加入热稳定剂。主要起两方面的作用：

1)在树脂加工过程中，防止或抑制其降解脱HCL。

2)在制品的有效使用期内，保持足够的热稳定性并减缓热(光)作用引起的降解，延长使用寿命。

常用的热稳定剂主要有铅盐类、金属皂类、有机锡化合物类、和钙锌稳定剂，在上述热稳定剂中铅盐类热稳定性好、价格低，但含重金属铅，不符合环保要求；钙锌稳定剂热稳定性好，用量大，不含重金属铅，无毒无害，但因价格太高，市场尚不能接受。有机锡稳定剂，热稳定性好，用量少，不含铅，无毒，目前多采用此系列稳定剂。

本发明中润滑剂可以是硬脂酸盐、硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡。加入润滑剂的作用有以下两个方面：

1)防止塑料熔体与金属之间的黏附，提高熔体的流动速率。

2)降低加工中物料熔体本身的位移阻力。

本发明中使用的着色剂为钛白粉和碳黑。物料中加入着色剂的目的是：

1)使制品美观，提高商品价值。

2)提高制品的耐侯性，改善制品的光学性能。

本发明的制备方法分为两大部分，一部分是物料的混配；第二部分是抗菌PVC-U给水管的制造。

1、原料

PVC-U(SG-5)树脂沧井化工有限公司

有机锡T-178 美国阿托菲纳

活性碳酸钙石家庄博达钙业

石蜡北京燕山石化

硬脂酸钙石家庄博达钙业

氧化聚乙烯蜡北京化工大学

高分子蜡北京博亚汇丰

钛白粉美国科美基颜料有限公司

碳黑河北宣化

银系抗菌剂北京崇高纳米科技有限公司

2、主要设备

高速混料系统：德国莱梅特混料系统型号：M600S/K2400；

锥形双螺杆挤出机：上海申威达机械型号：SJSZK65，螺杆直径65/120mm；

3、生产工艺流程如下

(1)：首先是将PVC-U树脂、银系抗菌剂、热稳定剂、填充剂、润滑剂、着色剂加入到热混机中，热混机组通过搅拌器搅动物料高速旋转，通过物料间的摩擦产生的摩擦热，达到物料的快速升温，当物料温度升到115～120℃时，低熔点的原料如石蜡便会被熔化而包在树脂颗粒的表面，形成非常均匀的混合物。

(2)热混结束后物料被放入冷混机，通过冷冻水将热量带走，当温度降至45℃时，将干混料放至中间料斗，并被输送至干料仓中，这样的温度既不会导致干料仓中热量的积累而使物料分解，也不会使物料黏附在输料管壁而使管道堵塞。

(3)：干混料经双螺杆挤出机挤出管材。

(4)：挤出的管材经真空定径冷却成型。

(5)：成型的管材定长切割，经扩口成型。

(6)：成型后的管材再经包装、检验、入库。

附图说明

说明书附图为生产工艺流程图。

具体实施方式

以生产Dn110^*2.7mm抗菌PVC-U给水管为例，管材执行标准为GB/T10002.1-1996，按比例加入抗菌剂，

(1)将PVC树脂220份、有机锡1份、活性碳酸钙10份、石蜡2份、硬脂酸钙1.4份、氧化聚乙烯蜡0.8份、高分子蜡0.4份、钛白粉0.4份、碳黑0.015份、银系抗菌剂2.2份放入混合机中混合。

(2)将混好后的物料在锥形双螺杆挤出机中挤出，其工艺条件如下：

螺杆转速：15-17转/分；

温度控制如下表：

温度(℃)	一区	二区	三区	四区
温度(℃)	一区	二区	三区	四区	机筒温度	180±5	190±5	165±5	160±5
机头温度	175±5	180±5	195±5	180±5	机筒温度	180±5	190±5	165±5	160±5
机头温度	175±5	180±5	195±5	180±5	接口温度	170±2
熔体温度	170±5				接口温度	170±2
熔体温度	170±5				熔体压力	180±5Bar

(4)将挤出的抗菌PVC-U给水管进行冷却真空定径、二级冷却、喷码印刷、牵引机牵引、定长切割、扩口成型、检验包装入库得抗菌PVC-U给水管。

本发明的最大优点是：所制得的抗菌PVC-U给水管具有较佳的抗菌性能，经《建筑材料工业环境监测中心》检测，抗菌率达到98％以上，并且具有良好的物理机械性能，生产过程中未增加任何辅助设备，工艺简单，成本低。

用本发明方法制得的抗菌PVC-U给水管的检测情况如下：

(1)、抗菌性能：

实验方法：参照JC/T897-2002《抗菌陶瓷制品抗菌性能》

检验结果
检验结果							菌种	样品名称	活菌数				杀灭菌率(％)
1	2	3	平均活菌数						活菌数
1	2	3	平均活菌数	金黄色葡萄球菌	对照	2.06^*10³			2.5^*10³	2.81^*10³	2.46^*10³	98.9
样品	4.0^*10¹	3.0^*10¹	1.0^*10¹		对照	2.06^*10³	2.7^*10¹		2.5^*10³	2.81^*10³	2.46^*10³
样品	4.0^*10¹	3.0^*10¹	1.0^*10¹		大肠杆菌	对照	2.7^*10¹	2.9^*10³	1.7^*10³	1.1^*10³	1.9^*10³		98.9
样品	1.0^*10¹	3.0^*10¹	2.0^*10¹	2.0^*10¹		对照		2.9^*10³	1.7^*10³	1.1^*10³	1.9^*10³
样品	1.0^*10¹	3.0^*10¹	2.0^*10¹	2.0^*10¹		检验结论	样品对金黄色葡萄球菌的杀灭率为98.9％，对大肠杆菌的杀灭率为98.9％，符合JC/T897-2002《抗菌陶瓷制品抗菌性能》的抗菌性能指标要求。

(2)、物理机械性能

测试方法依据GB/T10002.1-1996《给水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材》抗菌PVC-U给水管物理机械性能

检测项目	技术指标	实测值	结论
检测项目	技术指标	实测值	结论	落锤冲击实验(0℃)TIR	≤5％	通过	合格
液压实验(20℃、环应力42MPa、1h)	无破裂无渗漏	无破裂无渗漏	合格	落锤冲击实验(0℃)TIR	≤5％	通过	合格
液压实验(20℃、环应力42MPa、1h)	无破裂无渗漏	无破裂无渗漏	合格	维卡软化温度	≥80℃	81	合格
纵向回缩率	≤5％	2	合格	维卡软化温度	≥80℃	81	合格
纵向回缩率	≤5％	2	合格	密度(kg/m³)	1350-1460	1410	合格
二氯甲烷浸渍实验(15℃、15min)	表面无变化	表面无变化	合格	密度(kg/m³)	1350-1460	1410	合格

Claims

1、一种抗菌PVC-U给水管，它含有(按重量份计)PVC-U树脂200～220份，银系抗菌剂1.5～2.6份，填充剂5～12份，热稳定剂0.6～1.2份，润滑剂2.8～5.0份，着色剂0.3～0.65份。

2、根据权利要求书1所述抗菌PVC-U给水管，其特征在于所述组份含量为(按重量份计)PVC-U树脂210～220份，银系抗菌剂2.2～2.6份，填充剂10～12份，热稳定剂1.0～1.2份，润滑剂4.0～4.6份，着色剂0.40～0.42份。

3、根据权利要求书1所述抗菌PVC-U给水管，其特征在于所述组份含量为(按重量份计)PVC-U树脂220份，银系抗菌剂2.2.份，填充剂10份，热稳定剂1.0份，润滑剂4.6份，着色剂0.415份。

4、根据权利要求书1所述的抗菌PVC-U给水管，其特征在于所述的抗菌剂为银系抗菌剂。

5、按照权利要求书1所述的抗菌PVC-U给水管，其特征在于所述的填充剂为轻质碳酸钙或活性碳酸钙或超细重质碳酸钙。

6、按照权利要求书1所述的抗菌PVC-U给水管，其特征在于所述的热稳定剂为有机锡热稳定剂或复合铅盐稳定剂。

7、按照权利要求书1所述的抗菌PVC-U给水管，其特征在于所述的润滑剂为硬脂酸盐、硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡的混合物。

8、按照权利要求书1所述的抗菌PVC-U给水管，其特征在于所述的着色剂为钛白粉与碳黑的混合物。

9、按照权利要求书1-6所述抗菌PVC-U给水管的制备方法，其步骤依序为：

a、将塑料抗菌剂、PVC-U树脂、填充剂、润滑剂、热稳定剂、着色剂通过自动上料系统加入到热混机中，在115～120℃混合均匀，形成非常均匀的混合料。

b、将上述混合物冷混至45℃，并输送至干料仓中。

c、将干料仓中混合料经双螺杆挤出机挤出管材，工艺参数如下：

螺杆转速15～17转/分；温度(℃) 一区二区三区四区机筒温度 180±5 190±5 165±5 160±5 机头温度 175±5 180±5 195±5 180±5 接口温度 170±2 熔体温度 170±5 熔体压力 180±5Bar