本发明属于居民用冷热水管领域，尤其是涉及一种双层纳米抗菌PPR管。
背景技术：
无规共聚聚丙烯(PPR)管材作为新一代绿色管道产品，与传统的铸铁管、镀锌钢管、水泥管等管道相比，具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、内壁光滑不结垢、施工和维修简便、使用寿命长等优点，已广泛应用于建筑冷热给水，是目前供热水管道最为经济实用的产品。然而，常规PPR管道在经过长期使用后，积累的水垢杂质附着在管道内壁滋生微生物，当管道中水流较慢或停流时，微生物将演变成细菌附着管壁内经过一段时间的繁殖形成菌群，造成污染，危害人类的健康。现有纳米抗菌管材内层中纳米抗菌剂的分散不均匀，从而有抗菌空白区，导致抗菌效果不理想，对水质没有太大改善。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种双层纳米抗菌PPR管，该纳米抗菌PPR管利用共挤技术，使内层含有纳米抗菌粒子，同时保持了PPR管材的易于热熔连接、高强度的特点，从而满足人们在生活中对冷热供水管材的抗菌要求，解决现有市场抗菌管材抗菌效果不均匀，且复合管材耐压强度低、热熔焊接强度低的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种双层纳米抗菌PPR管，包括内层和外层，所述的外层的材料为无规共聚聚丙烯，所述的内层的材料包括如下重量份数的组分：
粉状无规共聚聚丙烯：85-98份；
纳米二氧化硅：4-15份；
纳米银粉末：0.01-5份；
抗氧剂：0.1-0.5份；
成核剂：0.1-0.5份；
偶联剂：1-10份；
无水乙醇：1-10份。
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DLDP、抗氧剂MP、抗氧剂TPP中一种或两种以上的混合物。
进一步的，所述成核剂为β成核剂，所述β成核剂为稀土类成核剂、芳香族二酰胺类成核剂、脱氢枞酸盐类成核剂中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，所述稀土类成核剂为稀土β成核剂WBG或镧系单核金属化合物。
进一步的，所述芳香族二酰胺类成核剂为N,N’-二环己胺基对苯二酰胺、N,N’-二环己烷基对苯二酰胺或N,N’-二苯基己二酰胺。
进一步的，所述脱氢枞酸盐类成核剂为脱氢枞酸钾或脱氢枞酸钠。
进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂和/或者钛酸酯偶联剂。
上述双层纳米抗菌PPR管的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化硅和纳米银粉末投入到反应釜中，加水搅拌，温度维持在95-130℃，搅拌反应1-3小时后冷却至50-70℃，得到混合物A；
(2)将偶联剂和无水乙醇进行混合，在75-95℃恒温水浴中加热搅拌0.5-2小时得到混合物B；
(3)将混合物B与混合物A混合，均匀搅拌后，在110-140℃下进行干燥处理，得到经过表面处理后的纳米抗菌剂；
(4)将纳米抗菌剂、β成核剂、抗氧剂和粉状无规共聚聚丙烯投入到高速混合机中混合20-60min，得到混合物C；
(5)将混合物C投入到同向双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到纳米抗菌PPR管的内层材料；
(6)将内层材料和无规共聚聚丙烯颗粒料经过双层熔融挤出制得双层纳米抗菌PPR管。
进一步的，所述步骤(5)中同向双螺杆挤出机中的同向双螺杆的长径比L/D为30-40，机筒各段温度依次为175-195℃、185-210℃、190-220℃、195-230℃，机头、口模温度为200-230℃，造粒选用水冷塑料造粒机。
相对于现有技术，本发明所述的双层纳米抗菌PPR管具有以下优势：
本发明所述的双层纳米抗菌PPR管内层使用的是粉状PPR、纳米抗菌剂、β成核剂进行的混合熔融挤出的，提高了纳米抗菌剂的分散程度，在保证内层管各处抗菌效果一致性的同时又不损失耐压强度。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种双层纳米抗菌PPR管，包括内层和外层，所述的外层的材料为无规共聚聚丙烯，所述的内层的材料包括如下重量份数的组分：粉状无规共聚聚丙烯：95kg；纳米二氧化硅：5kg；纳米银粉末：0.03kg；抗氧剂1010：0.15kg；稀土成核剂WBG：0.2kg；硅烷偶联剂：0.5kg；无水乙醇：0.5kg。
上述双层纳米抗菌PPR管的制备方法包括如下步骤：
(1)将5kg纳米二氧化硅和0.03kg纳米银粉末投入到反应釜中，加水搅拌，温度维持在120℃，搅拌反应2小时后冷却至60℃，得到混合物A；
(2)将0.5kg硅烷偶联剂和0.5kg无水乙醇进行混合，在80℃恒温水浴中加热搅拌1小时得到混合物B；
(3)将混合物B与混合物A混合，均匀搅拌后，在120℃下进行干燥处理，得到经过表面处理后的纳米抗菌剂；
(4)将纳米抗菌剂、0.2kg稀土成核剂WBG、0.15kg抗氧剂1010和95kg粉状无规共聚聚丙烯投入到高速混合机中混合30min，得到混合物C；
(5)将混合物C投入到同向双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到纳米抗菌PPR管的内层材料，同向双螺杆挤出机中的同向双螺杆的长径比L/D为40，机筒各段温度依次为190℃、200℃、220℃、220℃，机头、口模温度为200-230℃，造粒选用水冷塑料造粒机；
(6)将内层材料和200kg无规共聚聚丙烯颗粒料经过双层熔融挤出制得双层纳米抗菌PPR管。
本实施例的实施效果：抗菌效果：其对大肠杆菌的抗菌率为95％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为100％。内层管材无抗菌空白区。对物理力学性能进行测试，结果表明纵向回缩率和耐压强度比相应压力等级管材有所提高。
实施例2
一种双层纳米抗菌PPR管，包括内层和外层，所述的外层的材料为无规共聚聚丙烯，所述的内层的材料包括如下重量份数的组分：粉状无规共聚聚丙烯：95kg；纳米二氧化硅：6kg；纳米银粉末：0.4kg；抗氧剂CA：0.15kg；N,N/-二环己胺基对苯二酰胺成核剂：0.15kg；钛酸酯偶联剂：0.5kg；无水乙醇：0.5kg。
上述双层纳米抗菌PPR管的制备方法包括如下步骤：
(1)将6kg纳米二氧化硅和0.04kg纳米银粉末投入到反应釜中，加水搅拌，温度维持在100℃，搅拌反应1.5小时后冷却至70℃，得到混合物A；
(2)将0.5kg钛酸酯偶联剂和0.5kg无水乙醇进行混合，在95℃恒温水浴中加热搅拌1小时得到混合物B；
(3)将混合物B与混合物A混合，均匀搅拌后，在130℃下进行干燥处理，得到经过表面处理后的纳米抗菌剂；
(4)将纳米抗菌剂、0.15kgN,N’-二环己胺基对苯二酰胺成核剂、0.15kg抗氧剂CA和95kg粉状无规共聚聚丙烯投入到高速混合机中混合30min，得到混合物C；
(5)将混合物C投入到同向双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到纳米抗菌PPR管的内层材料，同向双螺杆挤出机中的同向双螺杆的长径比L/D为40，机筒各段温度依次为190℃、200℃、220℃、220℃，机头、口模温度为200-230℃，造粒选用水冷塑料造粒机；
(6)将内层材料和200kg无规共聚聚丙烯颗粒料经过双层熔融挤出制得双层纳米抗菌PPR管。
本实施例的实施效果：抗菌效果：其对大肠杆菌的抗菌率为96％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为100％。内层管材无抗菌空白区。对物理力学性能进行测试，结果表明纵向回缩率和耐压强度比相应压力等级管材有所提高。
实施例3
一种双层纳米抗菌PPR管，包括内层和外层，所述的外层的材料为无规共聚聚丙烯，所述的内层的材料包括如下重量份数的组分：粉状无规共聚聚丙烯：95kg；纳米二氧化硅：8kg；纳米银粉末：0.5kg；抗氧剂DLDP：0.15kg；脱氢枞酸钾成核剂：0.15kg；钛酸酯偶联剂：0.5kg；无水乙醇：0.8kg。
上述双层纳米抗菌PPR管的制备方法包括如下步骤：
(1)将6kg纳米二氧化硅和0.04kg纳米银粉末投入到反应釜中，加水搅拌，温度维持在110℃，搅拌反应1.5小时后冷却至70℃，得到混合物A；
(2)将0.5kg钛酸酯偶联剂和0.8kg无水乙醇进行混合，在90℃恒温水浴中加热搅拌1小时得到混合物B；
(3)将混合物B与混合物A混合，均匀搅拌后，在120℃下进行干燥处理，得到经过表面处理后的纳米抗菌剂；
(4)将纳米抗菌剂、0.15kg脱氢枞酸钾成核剂、0.15kg抗氧剂DLDP和95kg粉状无规共聚聚丙烯投入到高速混合机中混合30min，得到混合物C；
(5)将混合物C投入到同向双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到纳米抗菌PPR管的内层材料，同向双螺杆挤出机中的同向双螺杆的长径比L/D为40，机筒各段温度依次为190℃、200℃、220℃、220℃，机头、口模温度为200-230℃，造粒选用水冷塑料造粒机；
(6)将内层材料和200kg无规共聚聚丙烯颗粒料经过双层熔融挤出制得双层纳米抗菌PPR管。
本实施例的实施效果：抗菌效果：其对大肠杆菌的抗菌率为98％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为100％。内层管材无抗菌空白区。对物理力学性能进行测试，结果表明纵向回缩率和耐压强度比相应压力等级管材有所提高。
实施例4
一种双层纳米抗菌PPR管，包括内层和外层，所述的外层的材料为无规共聚聚丙烯，所述的内层的材料包括如下重量份数的组分：粉状无规共聚聚丙烯：95kg；纳米二氧化硅：6kg；纳米银粉末：0.8kg；抗氧剂264：0.15kg；芳香族二酰胺类成核剂：0.15kg；硅烷偶联剂：0.5kg；无水乙醇：0.8kg。
上述双层纳米抗菌PPR管的制备方法包括如下步骤：
(1)将6kg纳米二氧化硅和0.04kg纳米银粉末投入到反应釜中，加水搅拌，温度维持在125℃，搅拌反应2小时后冷却至65℃，得到混合物A；
(2)将0.5kg钛酸酯偶联剂和0.8kg无水乙醇进行混合，在85℃恒温水浴中加热搅拌1小时得到混合物B；
(3)将混合物B与混合物A混合，均匀搅拌后，在125℃下进行干燥处理，得到经过表面处理后的纳米抗菌剂；
(4)将纳米抗菌剂、0.15kg芳香族二酰胺类成核剂、0.15kg抗氧剂264和95kg粉状无规共聚聚丙烯投入到高速混合机中混合30min，得到混合物C；
(5)将混合物C投入到同向双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到纳米抗菌PPR管的内层材料，同向双螺杆挤出机中的同向双螺杆的长径比L/D为40，机筒各段温度依次为190℃、200℃、220℃、220℃，机头、口模温度为200-230℃，造粒选用水冷塑料造粒机；
(6)将内层材料和200kg无规共聚聚丙烯颗粒料经过双层熔融挤出制得双层纳米抗菌PPR管。
本实施例的实施效果：抗菌效果：其对大肠杆菌的抗菌率为98％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为100％。内层管材无抗菌空白区。对物理力学性能进行测试，结果表明纵向回缩率和耐压强度比相应压力等级管材有所提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。