本发明属于高分子材料开发应用领域，尤其涉及一种功能性pe供水管及材料的制备方法。
背景技术：
据美国疾病预防控制中心统计，每年约170万美国人因各种细菌感染而入院治疗，约有10万人因此而死亡。在全球范围内，医院和公众活动的公共区域考虑采用一切可行的卫生方案控制细菌和病毒的传染蔓延，但抗药菌株不断涌现，每年仍有76万美国人因为感染病毒、食用被细菌污染的食物而生病。
立法部门正在提高医疗服务、食品加工等行业的卫生标准，传统的室内面板材料和消毒杀菌方式暴露出的弊病也越来越多，如：杀菌消毒不彻底、消毒效果持续时间短、长期使用对人体有伤害等，对健康越来越高的要求，促使人们把眼光投向抗菌材料。
中国经济起步晚，发展落后于西方国家，人民生活水平不高，抗菌材料的市场需求直到近年才初露端倪。但近几年来随着中国经济快速增长，国内抗菌材料的市场消费需求日益增长，呈现较快的增速。基于劳动力成本增加，国民收入提高，健康防护问题变得日益重要等因素。中国强大的市场需求及未来良好的发展势头，已经吸引了国际抗菌材料巨头均纷纷将销售方向转向中国等经济发展迅速的国家。专家预测，未来20年发展中国家的抗菌材料市场占全球抗菌材料销售市场百分比将会将得到大幅增长。
抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料。在自然界中有许多物质本身就具有良好的杀菌或抑制微生物的功能，如部分带有特定基团的有机化合物、一些无机金属材料及其化合物、部分矿物质和天然物质。但目前抗菌材料更多的是指通过添加一定的抗菌物质(称为抗菌剂)，从而使材料具有抑制或杀灭表面细菌能力的一类新型功能材料，如抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷、抗菌金属材料等。
现有供水管有铸铁管、pvc管、ppr管、pe管等，大型输水管道以pe管和铸铁管为主，多单层结构，无抗菌效果，长时间的使用，会导致细菌滋生，给人们的身体健康带来一定的安全隐患。
技术实现要素：
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针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种功能性pe供水管配方及其制备方法，解决上述问题。
本发明的技术方案如下：
一种功能性pe供水管配方，该pe供水管配方由内层和外层组成，内层由具有防腐抗菌功能复合材料制备，其重量比组成为：高密度pe树脂100份；防腐抗菌剂0.2-1.5份；抗氧剂0.2-0.8份；润滑剂0.5-2份；外层为防紫外老化的pe改性料制备。
其中，所述高密度pe树脂选自中石化yem-4902t(pe100)。
所述的防腐抗菌剂选自发明人自制的纳米防腐抗菌剂，利用离子交换法，以硅碳盐纳米材料为载体，导入无机抗菌离子，所述的无机抗菌离子选自银离子、铜离子、锌离子中的一种。
所述的抗氧剂选自β-2，4，6-三叔丁基苯酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯中的一种。
所述的润滑剂选自n,n’—乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸丁酯中的一种。
一种功能性pe供水管的制备方法，包括以下步骤：
a、将内层配方材料进行干燥处理，控制含水量在0.1％以下；
b、根据内层设计配方计量；
c、将所有内层配方材料放入高速混合机中搅拌混合，温度控制在75℃；
d、将上述步骤c中混合好的材料置于平行双螺杆机中挤出造粒，其工艺为：一区即进料口温度控制在130℃-145℃，二区即输送段温度控制在140℃-150℃，三区、四区即塑化段温度控制在155℃-170℃，五区即计量段温度控制在140℃-150℃，模口温度控制在140℃，挤出机主机螺杆转速控制在400-600r/min，喂料转速控制在35r/min；
e、通过共挤工艺，将防紫外老化的pe改性料外层与上述步骤d作为抗菌内层共挤成型，以速度为2m/min，生产管径110mm抗菌供水管材，再经定型、冷却、冷却切割得到新型具有抗菌内层的双层抗菌pe供水管。
所述供水管内层进度为0.1-1mm，且内层厚度是外层厚度的1/5。
有益效果
本发明利用自制无机纳米抗菌材料，加入到pe树脂中进行复合改性，作为供水管的内层材料，在输水过程中，从内层材料的抗菌剂中溶出缓释的金属离子破坏了细菌细胞的能量代谢作用阻止了微生物的繁殖，此外抗菌金属离子还能与生物体中的蛋白质、核酸中存在的巯基、胺基官能团发生反应或进入菌体细胞内同细胞的酶等反应阻碍微生物体的生物化学合成过程及生理机能，从而起到抗菌效果。同时，在材料中辅以抗氧剂，减少材料在加工、使用过程中的降解，延长使用寿命；辅以润滑剂改善在双层共挤过程中的加工性能、增加产品光洁度，减少使用过程的结垢，通过原辅材料的选择和添加比例匹配，结合双层共挤工艺，达到最佳的防腐抗菌效果和经济效益。本发明所制备的pe抗菌复合改性材料，除用于上述供水管内层材料外，还可广泛用于餐具、食品包装、周转箱等。
附图说明
图1：本发明反应过程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述的一种功能性pe供水管配方，是由外层和内层组成，内层由具有防腐抗菌功能复合材料制备，外层为防紫外老化的pe改性料制备，该pe供水管的生产采用双层供挤工艺，管径110mm管，生产速度为2米/min，挤出，经冷却定型、切割，制成具有防腐抗菌功能的pe供水管。
本发明所述的供水管内层配方复合材料，其重量比组成为：高密度pe树脂100份；防腐抗菌剂0.2-1.5份；抗氧剂0.2-0.8份；润滑剂0.5-2份。
实施例1：
本发明的一种功能性pe供水管的制备方法，包括以下步骤：
a、将内层配方材料进行干燥处理，控制含水量在0.1％以下；
b、根据内层设计配方计量，其配方组成如下：
中石化peyem-4902t：100份；
防腐抗菌剂：0.2份；
抗氧剂(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯：0.2份；
润滑剂(n,n’—乙撑双硬脂酰胺)：0.5份；
其中，所述的防腐抗菌剂为自制的纳米防腐抗菌剂，利用离子交换法，以硅碳盐纳米材料为载体，导入无机抗菌银离子；
c、将所有内层配方材料放入高速混合机中搅拌混合，温度控制在75℃；
d、上述c中混合好的材料置于平行双螺杆机中挤出造粒，其工艺为：一区即进料口温度为135℃，二区即输送段温度为145℃，三区、四区即塑化段温度为170℃，五区即计量段温度为145℃，模口温度为140℃，挤出机主机螺杆转速控制550r/min，喂料转速35r/min；
e、通过共挤工艺，将防紫外老化的pe改性料外层与上述步骤d作为抗菌内层共挤成型，以速度为2m/min，生产管径110mm抗菌供水管材，再经定型、冷却、冷却切割得到新型具有抗菌内层的双层抗菌pe供水管。
实施例2：
本发明的一种功能性pe供水管的制备方法，包括以下步骤：
a、将内层配方材料进行干燥处理，控制含水量在0.1％以下；
b、根据内层设计配方计量，其配方组成如下：
中石化peyem-4902t：100份；
防腐抗菌剂：0.5份；
抗氧剂(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯：0.5份；
润滑剂(n,n’—乙撑双硬脂酰胺)：1份；
其中，所述的防腐抗菌剂为自制的纳米防腐抗菌剂，利用离子交换法，以硅碳盐纳米材料为载体，导入无机抗菌铜离子；
c、将所有内层配方材料放入高速混合机中搅拌混合，温度控制在75℃；
d、上述c中混合好的材料置于平行双螺杆机中挤出造粒，其工艺为：一区即进料口温度为135℃，二区即输送段温度为145℃，三区、四区即塑化段温度为170℃，五区即计量段温度为145℃，模口温度为140℃，挤出机主机螺杆转速控制550r/min，喂料转速35r/min；
e、通过共挤工艺，将防紫外老化的pe改性料外层与上述步骤d作为抗菌内层共挤成型，以速度为2m/min，生产管径110mm抗菌供水管材，再经定型、冷却、冷却切割得到新型具有抗菌内层的双层抗菌pe供水管。
实施例3：
本发明的一种功能性pe供水管的制备方法，包括以下步骤：
a、将内层配方材料进行干燥处理，控制含水量在0.1％以下；
b、根据内层设计配方计量，其配方组成如下：
中石化peyem-4902t：100份；
防腐抗菌剂：1份；
抗氧剂(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯)：0.6份；
润滑剂(n,n’—乙撑双硬脂酰胺)：1.5份；
其中，所述的防腐抗菌剂为自制的纳米防腐抗菌剂，利用离子交换法，以硅碳盐纳米材料为载体，导入无机抗菌锌离子；
c、将所有内层配方材料放入高速混合机中搅拌混合，温度控制在75℃；
d、上述c中混合好的材料置于平行双螺杆机中挤出造粒，其工艺为：一区即进料口温度为135℃，二区即输送段温度为145℃，三区、四区即塑化段温度为170℃，五区即计量段温度为145℃，模口温度为140℃，挤出机主机螺杆转速控制550r/min，喂料转速35r/min；
e、通过共挤工艺，将防紫外老化的pe改性料外层与上述d作为抗菌内层共挤成型，以速度为2m/min，生产管径110mm抗菌供水管材，再经定型、冷却、冷却切割得到新型具有抗菌内层的双层抗菌pe供水管。
实施例4：
本发明的一种功能性pe供水管的制备方法，包括以下步骤：
a、将内层配方材料进行干燥处理，控制含水量在0.1％以下；
b、根据内层设计配方计量，其配方组成如下：
中石化peyem-4902t：100份；
防腐抗菌剂：1.5份；
抗氧剂(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯)：0.8份；
润滑剂(n,n’—乙撑双硬脂酰胺)：2份；
其中，所述的防腐抗菌剂为自制的纳米防腐抗菌剂，利用离子交换法，以硅碳盐纳米材料为载体，导入无机抗菌银离子；
c、将所有内层配方材料放入高速混合机中搅拌混合，温度控制在75℃；
d、上述c中混合好的材料置于平行双螺杆机中挤出造粒，其工艺为：一区即进料口温度为135℃，二区即输送段温度为145℃，三区、四区即塑化段温度为170℃，五区即计量段温度为145℃，模口温度为140℃，挤出机主机螺杆转速控制550r/min，喂料转速35r/min；
e、通过共挤工艺，将防紫外老化的pe改性料外层与上述d作为抗菌内层共挤成型，以速度为2m/min，生产管径110mm抗菌供水管材，再经定型、冷却、冷却切割得到新型具有抗菌内层的双层抗菌pe供水管。
实施例5：
本发明的一种功能性pe供水管的制备方法，包括以下步骤：
a、将内层配方材料进行干燥处理，控制含水量在0.1％以下；
b、根据内层设计配方计量，其配方组成如下：
中石化peyem-4902t：100份；
防腐抗菌剂：1份；
抗氧剂(β-(2，4，6-三叔丁基苯酚)：0.6份；
润滑剂(硬脂酸丁酯)：1.5份；
其中，所述的防腐抗菌剂为自制的纳米防腐抗菌剂，利用离子交换法，以硅碳盐纳米材料为载体，导入无机抗菌银离子；
c、将所有内层配方材料放入高速混合机中搅拌混合，温度控制在75℃；
d、上述c中混合好的材料置于平行双螺杆机中挤出造粒，其工艺为：一区即进料口温度为135℃，二区即输送段温度为145℃，三区、四区即塑化段温度为170℃，五区即计量段温度为145℃，模口温度为140℃，挤出机主机螺杆转速控制550r/min,喂料转速35r/min；
e、通过共挤工艺，将防紫外老化的pe改性料外层与上述d作为抗菌内层共挤成型，以速度为2m/min，生产管径110mm抗菌供水管材。再经定型、冷却、冷却切割得到新型具有抗菌内层的双层抗菌pe供水管。
性能测试：
1、拉伸强度：检测标准gb/t1040.2-2006，试样类型为i型，样条尺寸(mm)：150(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
2、弯曲强度和弯曲模量：检测标准gbt/9341，试样类型为试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，弯曲速度为2mm/min；
3、悬臂梁冲击：检测标准gb/t1043.1，样条尺寸为80mm*10mm*4mm,缺口剩余宽度为8mm；
4、熔融指数：检测标准gb/t3682，测试条件为230℃/2.16kg；
5、抗菌性能测试按《抗菌塑料抗菌率测试方法(贴膜法)》的企业标准。
表1：实施例配方及性能测试数据如下表
从上述实施例1-5进行分析，当配方为中石化peyem-4902t：100份，防腐抗菌剂：1份，抗氧剂(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯)：0.6份，润滑剂(n,n’—乙撑双硬脂酰胺)：1.5份时，实施例3力学性能和抗菌性达到最佳组合，并具很好的经济性，实施例4虽然有好的抗菌性，但力学性能受到很大影响，并成本更高。