专利名称：一种抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子材料聚丙烯冷热水管材及其制备方法，制得的抗菌自洁β 晶型β PP-R冷热水管材主要用于小于100°C供暖、供热、家庭饮用水管工程中。
背景技术：
无规共聚聚丙烯管即Pra管，主要用作水管材料，用于建筑物的冷热水系统，包括集中供热系统；建筑物内的采暖系统、包括地板、壁板及辐射采暖系统；可直接饮用的纯净水供水系统等场合，相对镀锌管、PVC管、铝塑复合管、铜管和不锈钢管等管材有较强的优势，是目前市场的主流产品。但Pra管材自身存在着缺点，主要有耐高温性，耐压性差些，长期工作温度不能超过70°c 塑料水管使用一段时间后，管内壁二次污染严重，是细菌、军团菌的滋长地，成为新的人类健康杀手和潜在的生命威胁，不宜做家庭自来水管。PI3R塑料管本身无毒合乎卫生要求，但PI3R塑料管没有自洁功能和灭杀细菌功能，在家庭用水这种特定环境下，水源的污染、自来水厂的落后工艺及其管网的陈旧不合理，使家用的PPR自来水管成为水质二次污染物的聚集地和细菌滋长地，严重威胁人体健康，一份近年来的中国部分城市市民健康报告揭示各种疾病的大量增加与家用自来水水质有关，与错误选择水管材料有关。另外，PPR自来水管流出水质的细菌总数不计其数，并检出嗜肺军团菌1型、5 型，数量之多令人震惊，超过已禁止使用的镀锌管。有关部门对水质的化验结果是多达观种细菌和16种金属元素，其中铁、锰、锌、铅、汞超标严重。可见Pra水管使用一段时间后， 易藏垢纳污，是细菌大量繁殖的温床。为了克服以上传统PI^R水管的使用缺点，本发明制备了一种新型自洁抗菌β晶型无规共聚聚丙烯(i3PPR)冷热水管材，该产品采用自制复合β晶型成核剂，复合抗菌剂，利用公司先进的管材生产线，制备出了新一代的环保新型管材。该产品和Pra产品相比较主要有以下优点1、产品具备了自洁抗菌功能，在长期使用过程中可以杀灭附着在管壁上的细菌；2、能使用在大于70°C的高温供暖、供热系统中；3、耐压强度高，使用寿命长，更安全， 耐环应力比PP-R高30% ；4、热变形温度高，抗高温蠕变，耐高温性能好，使用温度比PP-R高 25-300C ；5、热膨胀系数小，是PP-R的1/6，安装使用不变形，外观漂亮。
发明内容
本发明的目的是针对目前普通Pra水管的缺点在长期使用过程中耐高温性能、 耐压性差，不能使用在高温供暖、供热工程中，使用寿命短，没有自洁和抗菌功能等缺点。本发明提供一种具备抗菌、自洁功能的β晶型无规共聚聚丙烯冷热水管材及其制备方法。为实现以上目的，本发明的技术解决方案是一种抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材的制备方法，包括以下步骤
第一步复合β晶型成核剂的制备将氧化镧、庚二酸加入到反应器中，在阳_651条件下恒温反应8-15分钟，然后升温至105-115°C继续反应1. 5-2. 5小时，冷却至室温；把物料排入混合机中，加入硬脂酸钙和庚二酸，在20-30°C和混合机转速200-300转/分钟条件下反应3-5分钟；然后加入纳米碳酸钙，混合2-3分钟，得到复合β晶型成核剂；所用硬脂酸钙、氧化镧和庚二酸的用量重量比为5-10 5-10 10-20 ；
第二步β PP-R树脂原料的制备先取PP-R4220树脂或者R503树脂加入高速混合机中，在高速混合机转速400-600转/分钟下加入10号白油并混合1-2分钟，然后加入复合 β晶型成核剂、抗氧剂1010和抗氧剂DSTDP混合1. 5-2. 5分钟，然后将混合均勻的物料排入平行双螺杆挤出机，熔融挤出，水下模面切粒，粒子脱水后烘干，制备成β PP-R树脂原料颗粒；所用PP-R4220树脂或者R503树脂、β晶型成核剂、抗氧剂1010、抗氧剂DSTDP和10 号白油的用量重量比为 80-100 1-2 0. 2-0. 3 :0. 2-0. 3 :0. 03-0. 05 ；
第三步复合抗菌母料的制备将锌离子盐和银离子盐加入蒸馏水溶解得到后锌离子盐和银离子盐水溶液，将锌离子盐和银离子盐水溶液加入到纳米二氧化钛中，搅拌3-5分钟，静置、水冲，过滤和干燥制备成复合抗菌剂；将复合抗菌剂、聚丙烯蜡和β PP-R树脂原料颗粒加入到高速混合机中，在高速混合机转速400-600转/分钟下混合均勻后排入平行双螺杆挤出机，熔融挤出，水下模面切粒，粒子脱水后烘干，得到复合抗菌母料；银离子盐、 锌离子盐、纳米二氧化钛、β PP-R树脂原料颗粒和聚丙烯蜡的用量重量比为3-12 3-12 76-94 :200-230 :4_6 ；
第四步抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材的制备先将β PP-R树脂原料颗粒加入到混合机中，200-300转/分钟条件下加入甲基苯基硅油，混合1-2分钟后依次加入超细滑石粉、聚丙烯蜡和复合抗菌母料，然后200-300转/分钟条件下混合2-3分钟后排入挤出机或注塑机，制得抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材；β PP-R树脂原料颗粒、复合抗菌母料、 聚丙烯蜡、甲基苯基硅油、超细滑石粉的用量重量比为:80-100 2. 5-3 0. 3-0. 4 :0. 2-0. 3 0.5-1。所述第二步中平行双螺杆挤出机的工作温度为一区175士5°C，二区215士5°C， 三区 225士5°C，四区 225士5°C，五区 205士5°C ；
所述第三步中平行双螺杆挤出机的工作温度为一区185士5°C，二区205士5°C，三区 215士5°C，四区 225士5°C，五区 205士5°C ；
所述第四步中单螺杆挤出机的工作温度为一区190 士 5 °C，二区200 士 5 °C，三区 210士5°C，四区 220士5°C，五区 220士5°C，210士5°C ；
所述第四步管件注塑机的工作温度为一区190 士 5°C，二区210 士 5°C，三区220 士 5°C， 四区 210士5°C。所述超细滑石粉的细度为3000-3500目。所述聚丙烯蜡的粘均平均分子量为10000-12000。所述锌离子盐为硝酸锌或硫酸锌，银离子盐为硝酸银或硫酸银。所述锌离子盐和银离子盐水溶液的浓度为3_12kg锌离子盐/L和3_12kg银离子
Trrt. /L ο所述第三步中的纳米二氧化钛是经200°C下预热干燥1小时处理后的纳米二氧化钛。本发明还提供了由上述制备方法制得的抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材。与现有技术相比，本发明的有益效果为
1、由于本发明采用自制的复合β晶型成核剂，制备出了 β晶型共聚聚丙烯，与传统的的α晶型共聚聚丙烯相比，β晶型共聚聚丙烯室温和低温冲击强度较好，热变形温度高， 耐高温性能提高，在高速拉伸下表现出较高的韧性和延展性，不易脆裂，管材内壁超光滑不易藏垢等特点。由于β晶型共聚聚丙烯特有的性能优势，因此管材和管件可以做的更薄， 材料使用的更少。产品可以使用在高温供暖、供热的工程中等特殊的使用场合。2、由于本发明采用了自制的复合抗菌母料，使管材具备了抗菌自洁功能，使管材在长期使用的过程中具备杀灭细菌的功能，使能长期满足饮用水的卫生标准，可以长期使用在饮用水管工程中。3、本发明的原料和成品的性能测试和普通PP-R的对比如下 普通PP-R管材与本发明抗菌自洁β PP-R管材综合性能比较表
权利要求
1.一种抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材的制备方法，包括以下步骤第一步复合β晶型成核剂的制备将氧化镧、庚二酸加入到反应器中，在阳_651条件下恒温反应8-15分钟，然后升温至105-115°C继续反应1. 5-2. 5小时，冷却至室温；把物料排入混合机中，加入硬脂酸钙和庚二酸，在20-30°C和混合机转速200-300转/分钟条件下反应3-5分钟；然后加入纳米碳酸钙，混合2-3分钟，得到复合β晶型成核剂；所用硬脂酸钙、氧化镧和庚二酸的用量重量比为5-10 5-10 10-20 ；第二步β PP-R树脂原料的制备先取PP-R4220树脂或者R503树脂加入高速混合机中，在高速混合机转速400-600转/分钟下加入10号白油并混合1-2分钟，然后加入复合 β晶型成核剂、抗氧剂1010和抗氧剂DSTDP混合1. 5-2. 5分钟，然后将混合均勻的物料排入平行双螺杆挤出机，熔融挤出，水下模面切粒，粒子脱水后烘干，制备成β PP-R树脂原料颗粒；所用PP-R4220树脂或者R503树脂、β晶型成核剂、抗氧剂1010、抗氧剂DSTDP和10 号白油的用量重量比为 80-100 1-2 0. 2-0. 3 :0. 2-0. 3 :0. 03-0. 05 ；第三步复合抗菌母料的制备将锌离子盐和银离子盐加入蒸馏水溶解得到后锌离子盐和银离子盐水溶液，将锌离子盐和银离子盐水溶液加入到纳米二氧化钛中，搅拌3-5分钟，静置、水冲，过滤和干燥制备成复合抗菌剂；将复合抗菌剂、聚丙烯蜡和β PP-R树脂原料颗粒加入到高速混合机中，在高速混合机转速400-600转/分钟下混合均勻后排入平行双螺杆挤出机，熔融挤出，水下模面切粒，粒子脱水后烘干，得到复合抗菌母料；银离子盐、 锌离子盐、纳米二氧化钛、β PP-R树脂原料颗粒和聚丙烯蜡的用量重量比为3-12 3-12 76-94 :200-230 :4_6 ；第四步抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材的制备先将β PP-R树脂原料颗粒加入到混合机中，200-300转/分钟条件下加入甲基苯基硅油，混合1-2分钟后依次加入超细滑石粉、聚丙烯蜡和复合抗菌母料，然后200-300转/分钟条件下混合2-3分钟后排入挤出机或注塑机，制得抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材；β PP-R树脂原料颗粒、复合抗菌母料、 聚丙烯蜡、甲基苯基硅油、超细滑石粉的用量重量比为:80-100 2. 5-3 0. 3-0. 4 :0. 2-0. 3 0. 5-1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述第二步中平行双螺杆挤出机的工作温度为一区175士5°C，二区215士5°C，三区 225士5°C，四区 225士5°C，五区 205士5°C ；所述第三步中平行双螺杆挤出机的工作温度为一区185士5°C，二区205士5°C，三区 215士5°C，四区 225士5°C，五区 205士5°C ；所述第四步中单螺杆挤出机的工作温度为一区190 士 5 °C，二区200 士 5 °C，三区 210士5°C，四区 220士5°C，五区 220士5°C，210士5°C ；所述第四步管件注塑机的工作温度为一区190 士 5°C，二区210 士 5°C，三区220 士 5°C， 四区 210士5°C。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述超细滑石粉的细度为 3000-3500 目。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述聚丙烯蜡的粘均分子量为 10000-12000。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述锌离子盐为硝酸锌或硫酸锌，银离子盐为硝酸银或硫酸银。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述锌离子盐和银离子盐水溶液的浓度为3-12kg锌离子盐/L和3-12kg银离子盐/L。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述第三步中的纳米二氧化钛是经200°C下预热干燥1小时处理后的纳米二氧化钛。
8.由权利要求1或2所述的制备方法制得的抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材。
全文摘要
本发明涉及抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材，由下法制得将硬脂酸钙和氧化镧混合后，加入庚二酸，然后加入纳米碳酸钙搅拌均匀得到复合β晶型成核剂；将PP-R4220树脂和10号白油，然后加入复合β晶型成核剂、抗氧剂混合，然后排入平行双螺杆挤出机，制备成βPP-R树脂原料颗粒；将银离子盐和锌离子盐加入到纳米二氧化钛中，然后加入βPP-R树脂原料颗粒和聚丙烯蜡混合后排入平行双螺杆挤出机，得到复合抗菌母料；将βPP-R树脂原料颗粒、复合抗菌母料、聚丙烯蜡、甲基苯基硅油和超细滑石粉混合均匀后排入挤出机或注塑机，制得抗菌自洁β晶型PP-R冷热水管材。本发明的最高使用温度高达95℃，耐压强度、热变形温度、维卡软化点均较高，具有较好的自洁功能和抗菌效果。
文档编号C08K3/28GK102226028SQ20111010609
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者牛正, 胡承鹏 申请人:湖北福尔家家高新科技有限公司