专利名称：纳米抗菌塑料管及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属建筑材料技术领域，涉及一种抗菌塑料管，还涉及该抗菌塑料管的制备工艺。
背景技术：
现在应用于建筑物给排水的塑料管材一般为聚丙烯管材(PP-B、PP-R、PP-H)、高密度聚乙烯管材等普通塑料管材，这些普通塑料管材虽然能够达到卫生和健康和要求，但对水质中存在的细菌既不能抑制其生长，也不能将其杀灭，并且在经过长期使用后，管材内表面会附着、滋生微生物。当管道中水流缓慢或水暂时存留时，细菌会附着在管壁并经过一段时期的繁殖可形成一层菌膜，使水质下降。在热水管道中会滋生一种特殊的细菌，它们很快大量繁殖，严重时容易使管道堵塞。在使用中的塑料给水管内壁，经常可以看到的黄色污垢，即是微生物滋生的结果。
据统计，全世界80％的疾病、50％的癌症与饮用不洁净水有关。全世界1995年死亡人中，由于受细菌感染而引起的死亡占死亡总人数的1/3，1996年日本致病性大肠杆菌引起全国范围内的食物中毒事件曾一度引起全世界的恐慌，细菌等致病性微生物是人类健康的主要杀手之一。近几年来，生活饮用水质量日益被人们所重视。在全国一些大城市已开始兴建分质供水的管道直饮水(水杯子)工程，但仅将饮用水和生活用水用管道分开还远远不能解决水质污染问题，水在管道中流动时还会因管壁细菌的滋生而造成水质的二次污染。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述缺点，提供一种能够杀死水中细菌等有害物的纳米抗菌塑料管。
本发明的另一目的是提供纳米抗菌塑料管的制备工艺。
为达上述目的，本发明采用如下解决方案一种纳米抗菌塑料管，包括由普通热塑性塑料制成的塑料外层和塑料内层，其特征在于塑料内层采用的是由5-10重量份纳米级抗菌母粒和90-95重量份普通热塑性塑料制成的抗菌塑料。
上述的纳米抗菌塑料管，其特征在于所述的纳米级抗菌母粒由下述重量配比的原料制成(用量为重量份)载银磷酸锆无机抗菌剂20-25份 复合抗氧剂0.2-0.5份分散剂0.2-0.4份 紫外线吸收剂0.3-0.5份偶联剂0.2-0.5份 热塑性塑料基料100份将上述原料按比例经混料机进行充分混合，待物料混合均匀后，加入双螺杆挤出造粒机组进行熔融，加工温度为160℃～220℃，经双螺杆挤出造粒机组挤出切粒制成φ2×3mm的均匀颗粒。
上述的纳米抗菌塑料管，其特征在于所述复合抗氧剂为酚类抗氧剂，紫外线吸收剂为水杨酸酯类吸收剂，偶联剂为钛酸酯类OLT-951偶联剂。
制备上述纳米抗菌塑料管的工艺为1、根据生产管材规格将双层共挤复合模具安装好，即与两台单螺杆挤出机连接，并进行预热；2、将制备好的抗菌母粒按5-10重量份的比例均匀地加入90-95重量份的普通热塑性塑料中制成抗菌塑料，启动真空上料设备，将普通热塑性塑料和加有抗菌母粒的抗菌塑料分别吸入两台单螺杆挤出机的料斗内进行干燥预热；3、经120-180分钟预热后，待两台挤出机和双层共挤复合模具温度达到170℃～220℃范围之后，依次启动两台不同的挤出机，经双层共挤复合模具成型后成为粘合紧密、形如一体、不易分层的内层为纳米抗菌层、外层为普通热塑性塑料层的纳米抗菌塑料管坯；4、管坯经真空定径、喷淋冷却、表面干燥处理、激光喷码、牵引、定尺切割、检验后，其两端还需用端铣机处理由于切割造成的毛刺，使管材两端光滑平整。
5、在整个生产过程中，要经常检查挤出机及双层复合共挤模具各部位的温度及工艺参数是否正常，并及时加以调整，确保产品的各项性能指标符合工艺标准。
本发明分为内外两层，外层为较厚的普通塑料层，内层为添加纳米级抗菌母粒的抗菌塑料层，抗菌塑料中含有纳米级载银磷酸锆无机抗菌剂，它均匀分散在抗菌塑料层的表面，微量的银金属离子逐渐的从纳米级载银磷酸锆载体的微孔中溶出来，进入菌体的内部，并迅速与细菌体中的蛋白酶上的巯基(-SH)结合在一起，导致细菌内部酶活性的丧失，破坏了细菌胞的呼吸系统及营养输送系统，致使细菌死亡，产生杀菌作用。当细菌被杀死以后，银微量金属离子又从细菌尸体中游离出来，再与其它细菌接触，周而复始的重复这个杀菌过程，使得纳米抗菌塑料管产生长效抑制细菌生长的效果。抗菌机理如下在水通过纳米抗菌(PP-R)塑料管中，缓慢释放出2Ag+，造成微生物共有成分破坏或产生功能障碍，当微量的银离子2Ag+达到微生物细胞膜时，因细菌带有负电荷，依靠库仑引力，使二者牢固吸附，2Ag+穿透细胞壁进入细胞内，并与巯基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，使细胞丧失分裂繁殖能力而死亡， 可见，2Ag+切断了S-S结合生成AgS析出，致使微生物的新陈代谢被破坏，从而产生了抗杀菌作用。2Ag+也能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统、物质传输系统，即2Ag+具有较高的氧化还原电位，反应活性大，通过反应达到稳定的结构状态，故通过缓释即可发挥持久的抗菌效果。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1、由于本发明纳米抗菌塑料管的内层是抗菌层，在抗菌层中加入了稳定性好的纳米级抗菌材料，因而对水中的细菌具有杀灭作用并可抑制细菌的生长，因此用本产品可保持水质的清洁卫生，可应用于分质供水的管道直饮水(水杯子)工程和卫生性能要求较高的供水场合，满足人们不断提高的生活要求。
2、为使纳米级抗菌母料最大限度地在本发明中发挥效用，同时减少纳米级抗菌母料的用量，降低制品成本，本产品采用先进的复合挤出工艺，在管材与介质接触的内层，通过特殊设计的共挤模具，形成一均匀的抗菌薄膜。将纳米级抗菌材料添加到管材的内壁层塑料中，而不是在整个的管材原料中添加，这样可以大大降低产品的生产成本，使具有抗菌、自洁功能的纳米抗菌塑料管以合理的市场价格迅速占领市场，加快成果转化的速度。
3、本发明利用纳米技术，将普通的抗菌材料构筑成纳米级的抗菌材料后，它的物理、化学性能便会发生极大的改变。纳米级的材料一般都具有自洁功能，防垢、防附着性好、保温性强、耐高温、耐磨擦、耐冲击，利用纳米材料独特的理化性能，将抗菌材料按比例加入其中，在使用中缓慢释放，能起到长效抗菌、杀菌的作用。
4、形如一体本发明经两层共挤机头复合挤出成型生产的纳米抗菌塑料管可以使内外两层塑料的分子间充分结合，紧密不分层，形如一体，避免使用过程中产生脱层、起皮等现象的发生。
图1、本发明纳米抗菌塑料管的结构示意图。
图2、制备纳米抗菌塑料管的双层共挤复合模具的结构示意图。
图中1-塑料外层 2-塑料内层3-普通塑料的挤出机头4-抗菌塑料的挤出机头 5-内层挤出孔 6-外层挤出孔具体实施方式
实施例1如图1所示，本发明包括塑料外层1和塑料内层2，塑料外层1由普通热塑性塑料制成，塑料内层2采用的是由5重量份纳米级抗菌母粒和95重量份普通热塑性塑料制成的抗菌塑料，其中纳米级抗菌母粒由下述重量配比的原料制成(用量为重量份)载银磷酸锆无机抗菌剂20份 酚类抗氧剂0.35份分散剂0.3份 水杨酸酯类吸收剂0.4份钛酸酯类偶联剂0.4份 热塑性塑料基料100份将上述原料按比例经混料机进行充分混合，待物料混合均匀后，加入双螺杆挤出造粒机组进行熔融，加工温度为160℃～220℃，经双螺杆挤出造粒机组挤出切粒制成φ2×3mm的均匀颗粒。
本实施例采用两台单螺杆长径比为33∶1的挤出机进行生产，一台挤出机对普通塑料进行熔融，一台挤出机对抗菌塑料进行熔融。如图2所示，两台挤出机的挤出机头与双层共挤复合模具连接，普通塑料的挤出机头3与双层共挤复合模具的外层挤出孔6连通，抗菌塑料的挤出机头4与双层共挤复合模具的内层挤出孔5连通，内层挤出孔5与外层挤出孔6在双层共挤模具的出口端合为一体，这样就可使内层的抗菌塑料与外层的普通塑料紧密粘合，形如一体。
本实施例的生产工艺如前所述。
实施例2如图1所示，本发明包括塑料外层1和塑料内层2，塑料外层1由PP-R塑料制成，塑料内层2采用的是由10重量份纳米级抗菌母粒和90重量份PP-R塑料制成的抗菌塑料，其中纳米级抗菌母粒由下述重量配比的原料制成(用量为重量份)载银磷酸锆无机抗菌剂25份酚类抗氧剂0.5份分散剂0.4份水杨酸酯类吸收剂0.5份钛酸酯类偶联剂0.5份 PP-R塑料基料100份将上述原料按比例经混料机进行充分混合，待物料混合均匀后，加入双螺杆挤出造粒机组进行熔融，加工温度为160℃～220℃，，经双螺杆挤出造粒机组挤出切粒制成φ2×3mm的均匀颗粒。
本实施例的生产设备和生产工艺同实施例一。
上述两个实施例中的抗菌塑料均可使用西安康旺抗菌科技股份有限公司生产的抗菌母粒。
权利要求
1.一种纳米抗菌塑料管，包括由普通热塑性塑料制成的塑料外层和塑料内层，其特征在于塑料内层采用的是由5-10重量份纳米级抗菌母粒和90-95重量份普通热塑性塑料制成的抗菌塑料。
2.根据权利要求1所述的纳米抗菌塑料管，其特征在于所述的纳米级抗菌母粒由下述重量份配比的原料制成载银磷酸锆无机抗菌剂20-25份 复合抗氧剂0.2-0.5份分散剂0.2-0.4份 紫外线吸收剂0.3-0.5份偶联剂0.2-0.5份 热塑性塑料基料100份将上述原料按比例经混料机进行充分混合，待物料混合均匀后，加入双螺杆挤出造粒机组进行熔融，加工温度为160℃～220℃，经双螺杆挤出造粒机组挤出切粒制成φ2×3mm的均匀颗粒。
3.根据权利要求1所述的纳米抗菌塑料管，其特征在于所述复合抗氧剂为酚类抗氧剂，紫外线吸收剂为水杨酸酯类吸收剂，偶联剂为钛酸酯类OLT-951偶联剂。
4.制备如权利要求1所述的纳米抗菌塑料管的工艺，其特征在于它包括如下步骤(1)根据生产管材规格将双层共挤复合模具安装好，即与两台单螺杆挤出机连接，并进行预热；(2)将制备好的抗菌母粒按5-10重量份的比例均匀地加入90-95重量份的普通热塑性塑料中制成抗菌塑料，启动真空上料设备，将普通热塑性塑料和加有抗菌母粒的抗菌塑料分别吸入两台单螺杆挤出机的料斗内进行干燥预热；(3)经120-180分钟预热后，待两台挤出机和双层共挤复合模具温度达到170℃～220℃范围之后，依次启动两台不同的挤出机，经双层共挤复合模具成型后成为粘合紧密、形如一体、不易分层的内层为纳米抗菌层、外层为普通热塑性塑料层的纳米抗菌塑料管坯；(4)管坯经真空定径、喷淋冷却、表面干燥处理、激光喷码、牵引、定尺切割、检验后，其两端再用端铣机进行处理，即得两端光滑平整的纳米抗菌塑料管。
全文摘要
本发明公开了一种纳米抗菌塑料管及其制备工艺，所说的纳米抗菌塑料管包括由普通热塑性塑料制成的塑料外层和塑料内层，塑料内层采用的是由5－10重量份纳米级抗菌母粒和90－95重量份普通热塑性塑料制成的抗菌塑料，生产时采用双层共挤复合模具，这样就使得内层的抗菌塑料与外层的普通塑料紧密粘合，形如一体。由于本发明的内层是加入了纳米级抗菌材料的抗菌层，因而对水中的细菌具有杀灭作用并可抑制细菌的生长，因此用本产品可保持水质的清洁卫生，可应用于分质供水的管道直饮水工程和卫生性能要求较高的供水场合，满足人们不断提高的生活要求，并且本发明只是将抗菌材料添加到内层塑料中，具有成本低廉的优点。
文档编号C08K3/32GK1544234SQ200310109668
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月21日 优先权日2003年11月21日
发明者闫凤明 申请人:闫凤明