本发明涉及一种聚乙烯管材，具体涉及一种抗菌型聚乙烯管材及其制备方法。
背景技术：
聚乙烯管材是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂管材，由于聚乙烯管材具有无毒、无味、无臭、良好的耐寒、耐热性和化学稳定性、较高的刚性和韧性，以及机械性能好、安装方便等诸多优点，被广泛的应用于建筑给、排水，埋地排水管、输气管及电讯工程等领域。
但聚乙烯管材露天存放或使用时，在紫外光线的作用下，易发生老化，变色、变脆甚至粉化，从而丧失其力学性能，影响了聚乙烯管材的使用，因而需要对聚乙烯管材进行改良，使其具有较好的抗老化性能，延长使用年限和扩展使用范围。
另一方面，聚乙烯管材大量用于输送饮用水，对聚乙烯管材的抗菌和抑菌作用也提出了较高要求。对于提高聚乙烯管材的抗菌和抑菌效果，现有技术主要是通过添加银、铜、锌、钛等无机抗菌剂而实现，单纯的无机抗菌剂虽然具有热稳定性好，在塑料挤出和加工过程中不会分解和变质等优点，但人类长期饮用含有银、铜、锌、钛等无机抗菌剂的饮用水，会对人体的肝脏造成负面影响，所以，这也限制了无机抗菌剂的应用，采用有机抗菌剂替代无机抗菌剂成为目前的研究热点和发展趋势。
技术实现要素：
本发明提供了一种抗菌型聚乙烯管材。
本发明还提供了该抗菌型聚乙烯管材的制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种抗菌型聚乙烯管材，是由以下重量份的原料制得的：高密度聚乙烯树脂97-99份、交联剂0.1-1.0份、抗氧剂0.2-1.2份、相容剂0.1-0.5份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.1-0.5份、抗菌剂0.1-0.3份、抗菌增效剂0.05-0.09份、改性剂0.1-0.2份。
所述的，抗菌剂是由甲基异噻唑啉酮和二氧化钛按照0.2-0.4：1的重量比制得的。
本发明所用二氧化钛的粒径为30-50nm。
所述的，抗菌增效剂为二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物和乙二胺四乙酸按照1：0.5-0.7的重量比制得的。
所述的，二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和顺丁烯二酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.4mpa，加热，温度控制在100℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物。
所述的，改性剂是由以下方法制得的：将三乙烯四胺和亲水性气相纳米二氧化硅溶于乙醇中，混合均匀，静置，凝固，干燥，得改性剂。
所述的，三乙烯四胺和亲水性气相纳米二氧化硅的重量比为1：0.7-0.9。
本发明亲水性气相纳米二氧化硅的粒径为20-40nm，比表面积≥120m2/g。
所述的，交联剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰；所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168按照1：0.6-0.8的重量比制得的；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
一种抗菌型聚乙烯管材的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将高密度聚乙烯树脂、交联剂、抗氧剂、相容剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和抗菌剂混合均匀，高速搅拌机中搅拌10-15min，得初料；
2)将抗菌增效剂和改性剂加至初料中，搅拌5-10min，得预处理料；
3)将预处理料通过柱塞式挤出机挤出成型，得抗菌型聚乙烯管材。
所述的，挤出成型过程中：进料段温度90-110℃，连接体温度150-170℃，口模温度230-260℃，导热油温度190-205℃，生产速度1.0-1.5m/min。
本发明的有益效果：本发明的抗菌型聚乙烯管材通过抗菌剂和抗菌增效剂的双重作用，显著提高聚乙烯管材的抗菌性能，使细菌及微生物细胞死亡，减少输水规程中的二次污染，保持水质清洁卫生。改性剂可显著增强聚乙烯管材的力学性能。本发明的制备方法简单易行，具有极好的应用前景和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明所用原料如无特殊说明，均为市场常规购买所得。
实施例1
一种抗菌型聚乙烯管材，是由以下重量份的原料制得的：高密度聚乙烯树脂97份、交联剂1份、抗氧剂0.2份、相容剂0.1份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5份、抗菌剂0.1份、抗菌增效剂0.05份、改性剂0.2份。
所述的，抗菌剂是由甲基异噻唑啉酮和二氧化钛按照0.4：1的重量比制得的。
所述的，抗菌增效剂为二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物和乙二胺四乙酸按照1：0.5的重量比制得的。
所述的，二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和顺丁烯二酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.4mpa，加热，温度控制在100℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物。
所述的，改性剂是由以下方法制得的：将三乙烯四胺和亲水性气相纳米二氧化硅溶于乙醇中，混合均匀，静置，凝固，干燥，得改性剂。
所述的，三乙烯四胺和亲水性气相纳米二氧化硅的重量比为1：0.9。
所述的，交联剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰；所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168按照1：0.6的重量比制得的；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
一种抗菌型聚乙烯管材的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将高密度聚乙烯树脂、交联剂、抗氧剂、相容剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和抗菌剂混合均匀，高速搅拌机中搅拌10min，得初料；
2)将抗菌增效剂和改性剂加至初料中，搅拌10min，得预处理料；
3)将预处理料通过柱塞式挤出机挤出成型，得抗菌型聚乙烯管材。
所述的，挤出成型过程中：进料段温度90℃，连接体温度170℃，口模温度230℃，导热油温度205℃，生产速度1.0m/min。
实施例2
一种抗菌型聚乙烯管材，是由以下重量份的原料制得的：高密度聚乙烯树脂98份、交联剂0.5份、抗氧剂0.8份、相容剂0.3份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.3份、抗菌剂0.2份、抗菌增效剂0.07份、改性剂0.15份。
所述的，抗菌剂是由甲基异噻唑啉酮和二氧化钛按照0.3：1的重量比制得的。
所述的，抗菌增效剂为二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物和乙二胺四乙酸按照1：0.6的重量比制得的。
所述的，二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和顺丁烯二酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.4mpa，加热，温度控制在100℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物。
所述的，改性剂是由以下方法制得的：将三乙烯四胺和亲水性气相纳米二氧化硅溶于乙醇中，混合均匀，静置，凝固，干燥，得改性剂。
所述的，三乙烯四胺和亲水性气相纳米二氧化硅的重量比为1：0.8。
所述的，交联剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰；所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168按照1：0.7的重量比制得的；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
一种抗菌型聚乙烯管材的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将高密度聚乙烯树脂、交联剂、抗氧剂、相容剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和抗菌剂混合均匀，高速搅拌机中搅拌13min，得初料；
2)将抗菌增效剂和改性剂加至初料中，搅拌8min，得预处理料；
3)将预处理料通过柱塞式挤出机挤出成型，得抗菌型聚乙烯管材。
所述的，挤出成型过程中：进料段温度100℃，连接体温度160℃，口模温度245℃，导热油温度200℃，生产速度1.3m/min。
实施例3
一种抗菌型聚乙烯管材，是由以下重量份的原料制得的：高密度聚乙烯树脂99份、交联剂0.1份、抗氧剂1.2份、相容剂0.5份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.1份、抗菌剂0.3份、抗菌增效剂0.09份、改性剂0.1份。
所述的，抗菌剂是由甲基异噻唑啉酮和二氧化钛按照0.2：1的重量比制得的。
所述的，抗菌增效剂为二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物和乙二胺四乙酸按照1：0.7的重量比制得的。
所述的，二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和顺丁烯二酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.4mpa，加热，温度控制在100℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺顺丁烯二酸酯化合物。
所述的，改性剂是由以下方法制得的：将三乙烯四胺和亲水性气相纳米二氧化硅溶于乙醇中，混合均匀，静置，凝固，干燥，得改性剂。
所述的，三乙烯四胺和亲水性气相纳米二氧化硅的重量比为1：0.7。
所述的，交联剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰；所述抗氧剂是由抗氧剂1010和抗氧剂168按照1：0.8的重量比制得的；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯。
一种抗菌型聚乙烯管材的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将高密度聚乙烯树脂、交联剂、抗氧剂、相容剂、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和抗菌剂混合均匀，高速搅拌机中搅拌15min，得初料；
2)将抗菌增效剂和改性剂加至初料中，搅拌5min，得预处理料；
3)将预处理料通过柱塞式挤出机挤出成型，得抗菌型聚乙烯管材。
所述的，挤出成型过程中：进料段温度110℃，连接体温度150℃，口模温度260℃，导热油温度190℃，生产速度1.5m/min。
对比例1
一种抗菌型聚乙烯管材，是由以下重量份的原料制得的：高密度聚乙烯树脂98份、交联剂0.5份、抗氧剂0.8份、相容剂0.3份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.3份、抗菌剂0.2份、改性剂0.15份。
其余同实施例2。
对比例2
一种抗菌型聚乙烯管材，是由以下重量份的原料制得的：高密度聚乙烯树脂98份、交联剂0.5份、抗氧剂0.8份、相容剂0.3份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.3份、抗菌剂0.2份、抗菌增效剂0.07份。
其余同实施例2。
对比例3
一种抗菌型聚乙烯管材，是由以下重量份的原料制得的：高密度聚乙烯树脂98份、交联剂0.5份、抗氧剂0.8份、相容剂0.3份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.3份、抗菌剂0.2份。
其余同实施例2。
力学性能测试
将实施例1-3和对比例1-3制备的抗菌型聚乙烯管材进行拉伸强度、缺口冲击强度、耐热温度进行测试，结果如表1所示。
表1力学性能测试结果
抗菌性能测试
采用贴膜法，按qb/t2591-2003中的“抗细菌性能试验方法”，对实施例1-3和对比例1-3制备的抗菌型聚乙烯管材进行抗菌性能检测，以抗菌管道与供试细菌接触24h后的抑菌率考察抗菌效果。
抗菌率计算公式为：r＝(b-c)*100％。
式中：r为抗菌率，b为空白对照样品平均回收菌数，c为试验管材平均回收菌数。
供试菌种：大肠杆菌、枯草杆菌与变形杆菌，均为市售。
在37℃条件下培养24h，根据1.44cm2上所生长的菌落数目计算抗菌率，结果如表2所示。
表2抗菌性能测试结果
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。