專利名稱：保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材及其制造方法
保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材及其制造方法技術領域
本發(fā)明屬于管道領域，具體是一種保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材及其制造方法。主要應用于農田輸水系統、建筑物給水系統、采暖系統以及化工管道系統等。
背景技術：
聚丙烯管材具有耐高溫、管道連接方便(熱熔接、電熔接、管件連接)、可回收使用等特點，主要應用于農田輸水系統、建筑物給水系統、采暖系統以及化工管道系統等。按照不同的PP聚合工藝條件可將其分為均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯(PP-B)以及無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)。由于PP-H管材在低溫下的脆性限制了它的使用，在一些應用領域逐漸被PP-B管材、PP-R管材所取代。其中PP-B管主要用于冷水系統、地面采暖系統，PP-R管的應用則更為廣泛。PP_B、PP-R管材除了具有一般塑料管特點外，還具有以下特性良好的衛(wèi)生性能，耐熱、節(jié)能，安裝方便、連接可靠，原料可回收使用，設備要求簡單、生產工藝簡便易控制，管道布設隨意。
一方面，聚丙烯管材的抗蠕變能力、低溫韌性較差。在溫度降至32°C時，還能保持適中的沖擊強度，而當溫度降至_4°C時，韌性就有限了。
另一方面，20世紀80年代初，歐美技術人員發(fā)現，在應用塑料管道的熱水循環(huán)系統中，設備中的金屬部件容易腐蝕，導致設備快速損壞。1982年，專家得出結論當管材加熱后，氧分子更容易透過塑料層，而深入到管內的水中，導致設備中金屬部件的快速腐蝕。 由此而研發(fā)出了阻氧管。在歐美，采暖系統中阻氧管道的使用率到70%，經過近二十年的實踐經驗，阻氧管道系統中的金屬部件壽命可延長10-20年。
因此保持聚丙烯管道原有的優(yōu)良性能，改善其韌性不足、保溫性能、阻氧抗菌性能和阻溶劑滲透性能，提高其抗沖擊性、抗開裂性、延長系統使用壽命、阻隔氧和溶劑滲透進入管材內，就成了聚丙烯管道創(chuàng)新發(fā)展的課題之一，也是突破聚丙烯管道局限性的關鍵。
目前，國際上聚丙烯管道技術創(chuàng)新的主要方向是通過材料、多層復合和加工工藝的技術創(chuàng)新，制造出比傳統聚丙烯管道性能更好，兼有保溫、阻氧抗菌、高強度和高韌性的管道系統。主要方式有物理共混改性和化學共聚改性。阻氧改性主要為添加阻隔樹脂進行多層共擠。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材，采用多層復合結構，解決聚丙烯管材的低溫脆性、阻氧抗菌性、耐腐蝕性、抗老化性、耐熱性、加工性、保溫節(jié)能等問題。
本發(fā)明是這樣實現的一種保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材，采用多層共擠的方法制成，所述的管壁為五層復合結構，由外向內依次為表面阻氧層，芯層發(fā)泡保溫層，芯層阻氧層，玻璃纖維增強層，抗菌層。
所述表面阻氧層和芯層阻氧層使用聚丙烯樹脂PP、乙烯-乙烯醇共聚物EV0H、馬4來酸酐接枝聚丙烯成核劑PP-g-MAH、聚丙烯增韌劑乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC綜合改性而成，各組分質量組份為
聚丙烯PP70-80份乙烯-乙烯醇共聚物EVOH 30-50份乙烯-α -辛烯嵌段共聚物0BC 10-15份馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH 1.2-1.5份色母2-3份。
所述芯層發(fā)泡保溫層使用聚丙烯樹脂PP、聚丙烯專用發(fā)泡劑、馬來酸酐接枝聚丙烯成核劑PP-g-MAH、新型聚丙烯增韌劑乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC綜合改性而成，各組分質量份為
聚丙烯PP100份聚丙烯專用發(fā)泡劑2.0-2.5份乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC 10-15份馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-ΜΑΗ) 1.2-1.5份。
所述玻纖增強層使用30%玻纖增強聚丙烯樹脂、馬來酸酐接枝聚丙烯成核劑 PP-g-MAH、新型聚丙烯增韌劑乙烯- α -辛烯嵌段共聚物OBC為主要原料綜合改性而成，各組分質量份為
30%玻纖增強聚丙烯樹脂100份乙烯-α -辛烯嵌段共聚物0BC 10-15份馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH 1.2-1.5份色母2-3份。
所述抗菌層使用聚丙烯樹脂PP、納米抗菌母粒、馬來酸酐接枝聚丙烯成核劑 PP-g-MAH、新型聚丙烯增韌劑乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC為主要原料綜合改性而成，各組分質量組份為
聚丙烯PP70-80份納米抗菌母粒20-30份乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC 10-15份馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH 1.2-1.5份色母2-3份。
一種制造上述保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材的方法，是按各層配方要求所述的原料比例，稱重后分別加入各層物料混合機攪拌10-15分鐘，分別將各層混合料加入擠出機造粒，制造各層粒料，將各層粒料加入共擠擠出機干燥、多層共擠真空定型、噴碼、切割、檢驗、包裝、入庫；擠出溫度是進料段為150-180°C，壓縮段為190-200°C，塑化段為 200-210°C，均化段為200-220°C，模具溫度為190-210°C，冷卻水溫度15_20°C ；冷卻定型真空為 0. 4MPa。
本發(fā)明中使用了 PP樹脂，其原料豐富，具有優(yōu)異的機械性能、耐腐蝕、抗老化合柔韌性好，并且節(jié)能、衛(wèi)生環(huán)保，可廣泛用于多種領域。
本發(fā)明中使用了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，為進口高阻隔性EVOH樹脂，具有優(yōu)異的機械強度、表面硬度、阻氣性、耐有機溶劑性，其加工性和耐候性及耐輻射能力良好，有較強的抗靜電性，同時該樹脂無毒、無污染，易回收再生和改性等優(yōu)點。提高管材的機械性能、阻氧阻透性能、抗老化性能、耐腐蝕性能。
本發(fā)明中使用了乙烯-α -辛烯嵌段共聚物(OBC)，為美國Dow化學公司開發(fā)的熱塑性烯烴類嵌段共聚物，在汽車應用領域展現出良好應用前景的新型聚烯烴彈性體，既可作為純樹脂使用又可作為沖擊改性劑使用，與傳統的茂金屬聚烯烴彈性體相比，OBC具有高的熔點約120°C，其玻璃化轉變溫度類似于乙烯無規(guī)共聚物，同時OBC具有低的壓縮形變和好的耐磨損性，由于其剪切流變性和熔體強度與無規(guī)共聚物類似，因此，OBC可采用無規(guī)共聚物的加工方法進行成型加工。具有優(yōu)異的耐老化、耐紫外光性、良好的力學性能和加工流變性能，與聚烯烴親和性好、高低溫韌性突出、性能價格比高等優(yōu)點，使其在聚烯烴的增韌改性效果好、廣泛使用，有效解決了管材的韌性、敏感性、抗老化性差的問題。
本發(fā)明中使用了馬來酸酐接枝聚丙烯成核劑(PP-g-MAH)，為自制共混體系成核劑，是一種新功能助劑，提高共混體系相容性，透過改變樹脂的結晶行為，加快結晶速率、增加結晶密度和促使晶粒尺寸細微化，達到縮短成型周期、提高管材透明性、表面光澤、抗拉強度、剛性、熱變形溫度、抗沖擊性、抗蠕變性等綜合性能。
本發(fā)明中使用了納米抗菌母粒，選用優(yōu)質PP原料為載體，配合先進的分散技術和和制造工藝制備成的抗菌塑料母粒，采用先進的納米制備技術，將銀包覆在載體表面或吸附在載體中，使銀離子緩慢釋放，從而獲得的持久、高效、安全的抗菌。
本發(fā)明的有益效果是與現有聚丙烯管材，本發(fā)明具有優(yōu)異的機械性能、耐腐蝕性能、抗老化性能、阻氧抗菌性能、加工性能、熱性能，保溫性能好，光潔度好，性價比高，水長時間不流動也不會變質，抑制細菌的產生，防止溶劑的滲透，耐壓安全，使用壽命長，節(jié)能衛(wèi)生環(huán)保。本發(fā)明保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材可廣泛應用于市政及建筑給水、采暖供氣、 電力、通信、工業(yè)、農業(yè)等領域，用途十分廣泛。


附圖是本發(fā)明橫截面結構示意圖。
圖中1、表面阻氧層，2、芯層發(fā)泡保溫層，3、芯層阻氧層，4-玻纖增強層，5、抗菌層。具體實施方式

原料
表面阻氧層和芯層聚丙烯PP 80份，乙烯-乙烯醇共聚物EVOH 50份，乙烯-α-辛烯嵌段共聚物OBC 14份，馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH 1.5份，色母2_3份。
發(fā)泡保溫層聚丙烯PP 100份，聚丙烯專用發(fā)泡劑2.0份，乙烯-α-辛烯嵌段共聚物OBC 15份，馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH) 1. 5份。
玻纖增強層30%玻纖增強聚丙烯樹脂100份，乙烯-α -辛烯嵌段共聚物0BC15 份，來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH 1. 5份，色母2份。
抗菌層聚丙烯PP 80份，納米抗菌母粒30份，乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC 15 份，馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH 1.2份，色母2份。
按各層配方要求所述的原料比例，稱重后分別加入各層物料混合機攪拌10-15分鐘，分別將各層混合料加入擠出機造粒，制造各層粒料，將各層粒料加入共擠擠出機干燥、 多層共擠真空定型、噴碼、切割、檢驗、包裝、入庫；擠出溫度是進料段為160°C，壓縮段為 200°C，塑化段為200°C，均化段為220°C，模具溫度為200°C，冷卻水溫度15°C ；冷卻定型真空為 0. 4MPa。
樣管經檢測，拉伸屈服壓力為48MPa，0°C簡支梁沖擊試驗破損率為0，40°C透氧率為0. 02g/ (m3. d)，抗細菌率99. 8 %，縱向回縮率0. 8 %，熔體質量流動速率變化率18 %，靜液壓試驗和靜液壓狀態(tài)下熱穩(wěn)定性試驗無滲漏、無破裂，管材符合《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》。
權利要求
1.一種保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材，采用多層共擠的方法制成，其特征在于，所述的管壁為五層復合結構，由外向內依次為表面阻氧層(1)，芯層發(fā)泡保溫層O)，芯層阻氧層(3)，玻璃纖維增強層(4)，抗菌層(5)。
2.按權利要求1所述的保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材，其特征在于表面阻氧層和芯層阻氧層使用聚丙烯樹脂PP、乙烯-乙烯醇共聚物EV0H、馬來酸酐接枝聚丙烯成核劑 PP-g-MAH、聚丙烯增韌劑乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC綜合改性而成，各組分質量組份為聚丙烯PP70-80份乙烯-乙烯醇共聚物EVOH 30-50份乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC 10-15份馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH 1.2-1.5份色母2-3份。
3.按權利要求1所述的保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材，其特征在于芯層發(fā)泡保溫層使用聚丙烯樹脂PP、聚丙烯專用發(fā)泡劑、馬來酸酐接枝聚丙烯成核劑PP-g-MAH、新型聚丙烯增韌劑乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC綜合改性而成，各組分質量份為聚丙烯PP100份聚丙烯專用發(fā)泡劑2.0-2.5份乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC 10-15份馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH) 1.2-1.5份。
4.按權利要求1所述的保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材，其特征在于玻纖增強層使用30%玻纖增強聚丙烯樹脂、馬來酸酐接枝聚丙烯成核劑PP-g-MAH、新型聚丙烯增韌劑乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC為主要原料綜合改性而成，各組分質量份為30%玻纖增強聚丙烯樹脂100份乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC 10-15份馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH 1.2-1.5份色母2-3份。
5.按權利要求1所述的保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材，其特征在于抗菌層使用聚丙烯樹脂PP、納米抗菌母粒、馬來酸酐接枝聚丙烯成核劑PP-g-MAH、新型聚丙烯增韌劑乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC為主要原料綜合改性而成，各組分質量組份為聚丙烯PP70-80份納米抗菌母粒20-30份乙烯-α -辛烯嵌段共聚物OBC10-15份馬來酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH1.2-1.5份色母2-3份。
6. 一種制造權利要求1、或2、或3、或4、或5所述的保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材的方法，其特征在于，是按各層配方要求所述的原料比例，稱重后分別加入各層物料混合機攪拌10-15分鐘，分別將各層混合料加入擠出機造粒，制造各層粒料，將各層粒料加入共擠擠出機干燥、多層共擠真空定型、噴碼、切割、檢驗、包裝、入庫；擠出溫度是進料段為 150-180°C，壓縮段為190-200°C，塑化段為200-210°C，均化段為200_220°C，模具溫度為 190-210°C，冷卻水溫度15-20°C ；冷卻定型真空為0. 4MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種保溫阻氧抗菌高抗沖聚丙烯管材及其制造方法，屬管道技術領域。采用多層共擠技術制造，管壁為五層共擠復合結構，包括表面阻氧層、芯層發(fā)泡保溫層、芯層阻氧層、玻璃纖維增強層和抗菌層。有益效果是，有效解決了聚丙烯管材的低溫脆性、阻氧抗菌性、耐腐蝕性、抗老化性、耐熱性、加工性、保溫節(jié)能等問題。其性能符合《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》。本發(fā)明的管材可廣泛應用于市政及建筑給水、采暖供氣、電力、通信、工業(yè)、農業(yè)等領域。
文檔編號B32B17/10GK102506241SQ201110376999
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月19日 優(yōu)先權日2011年11月19日
發(fā)明者程全山 申請人:江蘇百安居管業(yè)有限公司