一种双层抗菌管及其制备方法

技术领域

本发明涉及管材技术领域，特别是涉及一种双层抗菌管及其制备方法。

背景技术

由于PE管道的广泛使用，人们不仅仅满足于PE管道系统自身拥有的使用寿命长、不结垢等优点，他们提出了更高的要求，即管道应具有抗菌抑菌性能，以能够除掉整个管道系统中对人体有害的细菌，特别是对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等常见细菌的抑制作用。在整个PE抗菌管道系统中有抗菌效果要求的同时，从而管道系统中的管材、管件也都必须要有抗菌效果，特别是对管道系统中占大部分的管材的抗菌效果要求更为严格。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种双层抗菌管及其制备方法，能有效解决抗菌效果不明显的问题。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种双层抗菌管，其特征在于：从外到内依次包括外层、内层和抗菌层，所述内层包括92%-95%的聚乙烯树脂、4%-6%的纳米氧化锌和1%~2%的偶联剂；所述抗菌层包括80%-85%的聚乙烯树脂和15%-20%的氧化锌母粒。

所述内层壁厚为抗菌管整体壁厚的10%-20%，所述抗菌层壁厚为抗菌管整体壁厚的0.5%-1%。

所述外层包括85%-90%聚乙烯树脂、5%-7%玻璃纤维、3%-6%玻璃微珠、1%-2%炭黑和1%-2%的色母。

所述偶联剂采用硅烷偶联剂。

一种双层抗菌管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 分别制备外层、内层和抗菌层的混合母料；

其中，所述内层的混合母料的具体制备方法为：将纳米氧化锌和偶联剂在低速搅拌机中进行混合6-9min，然后加入聚乙烯树脂，并调高搅拌机转速，搅拌5-8min，最终得到混合母料；

所述抗菌层的混合母料的具体制备方法为：将聚乙烯树脂和氧化锌母粒加入密炼机中密炼10-15min，最终得到混合母料；

b. 采用三复合挤出机，三层混合母料在熔融的状态下复合共挤出。

在内层的混合母料制备过程中，所述搅拌机中还设有多组超声波发生器。

所述外层的混合母料的具体制备方法为：将聚乙烯树脂、玻璃纤维、炭黑和色母搅拌均匀混合，在该过程中，保持温度在160-240℃，熔融后再加入玻璃微珠，搅拌均匀后得到该混合母料。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1、本发明中，采用的抗菌材料为氧化锌抗菌机理。在GB/T 17219《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》对饮用水的要求中锌≤0.1mg/L，银≤0.005mg/L，而银属于重金属元素，标准中允许的锌含量为银的20倍，可见锌对人体更安全。

本发明包括三层结构，其中管道内腔设有两层抗菌结构，当抗菌层因为持久使用造成抗菌效果失效时，内层还有额外的抗菌效果，使得抗菌效果更稳定更加持久。并且，在同等厚度和相同面积下，抗菌层中的氧化锌的含量大于内层中氧化锌的含量，抗菌层中的氧化锌的粒径大于内层中氧化锌的粒径，两层抗菌结构彼此支撑，相互配合，抗菌效果更好。

本发明中，纳米氧化锌能与偶联剂的表面接枝改性，克服了纳米氧化锌在聚乙烯中不易分散的问题，具有良好的相容性。

2、所述内层壁厚为抗菌管整体壁厚的10%-20%，所述抗菌层壁厚为抗菌管整体壁厚的0.5%-1%，合理分配内层和抗菌层的厚度，在保证杀菌效果的前提下，使得本抗菌管的整体结构更加稳定。

3、所述外层包括85%-90%聚乙烯树脂、5%-7%玻璃纤维、4%-6%玻璃微珠和1%-2%炭黑和1%-2%的色母，具有良好的抗老化和抗磨损的优点。

4、本申请的制备方法，使得各结构层的混合更加均匀，使得各结构层中的物料具有更好的相容性，本抗菌管结构更加稳定。

5、所述搅拌机中还设有多组超声波发生器，便于提高纳米氧化锌和聚乙烯树脂的相容性。

具体实施方式

实施例1

作为本发明基本实施方式，本发明包括一种双层抗菌管，从外到内依次包括外层、内层和抗菌层。所述外层包括90%聚乙烯树脂、5%玻璃纤维、3%玻璃微珠和1%炭黑和1%的色母。所述内层包括92%的聚乙烯树脂、6%的纳米氧化锌和2%的偶联剂，所述偶联剂采用硅烷偶联剂。所述抗菌层包括80%的聚乙烯树脂和20%的氧化锌母粒。所述内层壁厚为抗菌管整体壁厚的10%，所述抗菌层壁厚为抗菌管整体壁厚的1%。

实施例2

作为本发明一较佳实施方式，本发明包括一种双层抗菌管，从外到内依次包括外层、内层和抗菌层。所述外层包括85%聚乙烯树脂、7%玻璃纤维、6%玻璃微珠和1%炭黑和1%的色母。所述内层包括95%的聚乙烯树脂、4%的纳米氧化锌和1%的偶联剂，所述偶联剂采用硅烷偶联剂。所述抗菌层包括85%的聚乙烯树脂和15%的氧化锌母粒。所述内层壁厚为抗菌管整体壁厚的20%，所述抗菌层壁厚为抗菌管整体壁厚的0.5%。

实施例3

作为本发明另一较佳实施方式，本发明包括一种双层抗菌管，从外到内依次包括外层、内层和抗菌层。所述外层包括88%聚乙烯树脂、6%玻璃纤维、3%玻璃微珠和1%炭黑和2%的色母。所述内层包括94%的聚乙烯树脂、5%的纳米氧化锌和1%的偶联剂，所述偶联剂采用硅烷偶联剂。所述抗菌层包括82%的聚乙烯树脂和18%的氧化锌母粒。所述内层壁厚为抗菌管整体壁厚的15%，所述抗菌层壁厚为抗菌管整体壁厚的0.8%。

实施例4

作为本发明又一较佳实施方式，本发明包括一种双层抗菌管，从外到内依次包括外层、内层和抗菌层。所述外层包括86%聚乙烯树脂、5%玻璃纤维、5%玻璃微珠和2%炭黑和2%的色母。所述内层包括93%的聚乙烯树脂、5.5%的纳米氧化锌和1.5%的偶联剂，所述偶联剂采用硅烷偶联剂。所述抗菌层包括84%的聚乙烯树脂和16%的氧化锌母粒。所述内层壁厚为抗菌管整体壁厚的12%，所述抗菌层壁厚为抗菌管整体壁厚的0.9%。

一种双层抗菌管的制备方法，包括以下步骤：

a. 分别制备外层、内层和抗菌层的混合母料；

其中，所述外层的混合母料的具体制备方法为：将聚乙烯树脂、玻璃纤维、炭黑和色母搅拌均匀混合，在该过程中，保持温度在160-240℃，熔融后再加入玻璃微珠，搅拌均匀后得到该混合母料。

所述内层的混合母料的具体制备方法为：将纳米氧化锌和偶联剂在低速搅拌机中进行混合6-9min，然后加入聚乙烯树脂，并调高搅拌机转速，搅拌5-8min，最终得到混合母料。其中，所述搅拌机中还设有多组超声波发生器。

所述抗菌层的混合母料的具体制备方法为：将聚乙烯树脂和氧化锌母粒加入密炼机中密炼10-15min，最终得到混合母料。

b. 采用三复合挤出机，三层混合母料在熔融的状态下复合共挤出。

将上述实施例制成的抗菌管进行抗菌测试：设置对照组，即为普通的PE管。将菌悬液分别放入普通的PE管和由上述实施例分别制成的抗菌管中振荡一定时间，使与之充分接触，24小时后，测定菌液中存活的细菌数，测试结果详下表：

由上表可知，本申请的抗菌管对金色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌等常见细菌的抗（抑）菌率＞99 %，抗菌效果好。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。