一种纳米级抗菌pe管材及其制备工艺
技术领域
1.本发明涉及给水管技术领域，尤其涉及一种纳米级抗菌pe管材及其制备工艺。
背景技术：2.pe聚乙烯材料由于其强度高、耐腐蚀、无毒等特点，被广泛应用于给水管制造领域。pe给水管道与金属管材、水泥管材等传统管材相比，具有密度小、易着色、不需涂装、耐腐蚀、热导率低、绝缘性能好、能耗低、流动阻力小、施工安装和维修方便等优点。
3.但由于pe管内部粗糙度较高，其本身又不具备自洁和杀菌功能，水源的污染、自来水厂的落后工艺及其管网的陈旧不合理，会使得pe管在输水期间成为细菌滋长地，出现细菌层粘连，无论是细菌还是细菌的代谢物都会对管壁造成伤害，从而会严重影响pe管的使用寿命。基于此，我们提出了一种具有抗菌、卫生自洁作用的纳米级抗菌pe管材。
技术实现要素：4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种纳米级抗菌pe管材及其制备工艺。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种纳米级抗菌pe管材，包括管材本体，所述管材本体由管材外层和管材内层组成，管材外层包括以下重量比原料：基料50-80份、强化组合剂2.5-4份和辅料1-1.5份；所述基料为第一pe材料；
7.所述管材内层包括以下重量比原料：第二pe材料15-30份和纳米级抗菌白色母粒1-3份；所述抗菌白色母粒为抗菌剂与载体的浓缩体；
8.所述第一pe材料和第二pe材料均为hdpe树脂。
9.优选地：所述强化组合剂为质量比1:0.5:0.5:0.8:1的增塑剂、抗氧剂、抗紫外线吸收剂、抗静电添加剂和热稳定剂。
10.优选地：所述辅料为质量比0.5:0.8:1.5:1的色母料、偶联剂、润滑剂和催化剂。
11.优选地：所述抗菌剂包括纳米银、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米二氧化钛中的一种；载体为基体树脂。
12.优选地：所述管材本体的外径为φ630mm-φ633.8mm；所述管材本体的壁厚为57.2mm-63.1mm；所述管材本体的标准重量为103.734kg/m；所述管材本体的不圆度偏差为≤22.1mm。
13.优选地：所述管材本体的外壁设置有加强构件，加强构件包括c型卡板、呈环形阵列式转动连接于c型卡板一侧面的支柱、呈环形阵列式设置于c型卡板另一侧面的连接孔，且支柱和连接孔相适配，支柱和连接孔数量相同，c型卡板为弹性材质。
14.优选地：所述支柱的外壁设置有c型缓冲板。
15.优选地：所述管材本体的接头连接方式为热熔、电熔和法兰连接中的一种或两种以上组合。
16.一种纳米级抗菌pe管材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
17.s1：制备原料：先后在干燥混炼机中配制管材外层原料和管材内层原料，然后将得到的管材外层原料和管材内层原料输送至挤出机中；
18.s2：混炼：经运输、缩小、熔融、均化，使得原料完成由固态颗粒物料
→
高弹态
→
粘性流体的转化，并持续挤压得到混炼料；
19.s3：制作管坯：将从挤出机中挤压的挤出料在牵引机的牵引下进入模具中，在成型段融合压实为管状型坯，然后从口模挤压；
20.s4：定型冷却：挤压得到的管坯在负压情况下通过真空定径设备进行定型，再经喷淋制冷设备降温至15-35℃；
21.s5：定长切割：根据设计长度，在计米轮的操纵下，依据行星切割设备完成对管材的定长切割，得到管材本体；
22.s6：检验包装：检测合格进行包装入库，反之，回收粉碎再利用。
23.优选地：所述挤出机包括主挤出机和共挤出机，主挤出机的工作转速为120转/分，主挤出机的料筒温度为195～225℃，机头的温度为200～205℃；共挤出机的工作转速为50转/分，共挤出机的料筒温度为195～215℃。
24.本发明的有益效果为：
25.1.本发明通过设置管材外层和管材内层的结合，在保证管材本体外部质量的同时，对管材本体内壁起到杀菌、防霉、除臭以及自洁等作用，使其配合以高密度的hdpe树脂作为基料使用，使得最终得到的pe管材的耐磨性、韧性及耐寒性等较好，达到整体提高管材本体使用寿命的目的。
26.2.本发明在起到防止管材本体在使用期间氧化，提高使用时的耐气候性和抗紫外线功能以外，也可减少管材本体对灰尘、污物等的吸附，保证管材本体外壁的洁净度。
27.3.本发明生产过程中不添加重金属及铅盐稳定剂，材质无毒、不结垢、不滋生细菌，避免了饮水的二次污染，符合了卫生和健康要求，制造工艺简便，具有广阔的市场前景，可应用于城镇给水管网、灌溉引水工程及农业喷灌工程等领域。
28.4.本发明在裸露在外的管材本体外壁上卡接多个c型卡板，然后将后一个c型卡板的支柱旋入前一个c型卡板上的连接孔内，从而方便根据管材本体的尺寸，加长或缩短加强构件的使用长度，进而可对管材本体进行外部防护，拆装简单。
29.5.本发明中防护阶段c型缓冲板的内侧面紧紧贴合管材本体的外表面，进而提高管材本体使用期间对外部冲击力进行有效减弱缓冲和抗压性，缓冲效果好，达到增强管材本体受力强度的目的。
附图说明
30.图1为本发明提出的一种纳米级抗菌pe管材的截面结构示意图；
31.图2为本发明提出的一种纳米级抗菌pe管材的加强构件结构示意图；
32.图3为本发明提出的一种纳米级抗菌pe管材的制备工艺的流程示意图。
33.图中：1管材本体、101管材外层、102管材内层、2c型卡板、201连接孔、202支柱、203c型缓冲板。
具体实施方式
34.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
35.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
36.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
37.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
38.实施例1：
39.一种纳米级抗菌pe管材，如图1所示，包括管材本体1，所述管材本体1由管材外层101和管材内层102组成，其中，管材外层101包括以下重量比原料：基料50-80份、强化组合剂2.5-4份和辅料1-1.5份；
40.进一步的，所述管材本体1的选型为pe100，基料为第一pe材料，第一pe材料优选为hdpe树脂，分子量大，机械性能好；
41.进一步的，所述强化组合剂为质量比1:0.5:0.5:0.8:1的增塑剂、抗氧剂、抗紫外线吸收剂、抗静电添加剂和热稳定剂；通过添加抗氧剂可防止管材本体1在使用期间氧化；通过添加抗静电添加剂可减少管材本体1对灰尘、污物等的吸附；通过添加抗紫外线吸收剂可提高管材本体1使用时的耐气候性和抗紫外线，进而可多方面提高管材本体1的使用性能。
42.进一步的，所述辅料为质量比0.5:0.8:1.5:1的色母料、偶联剂、润滑剂和催化剂，润滑剂为脂酸钙、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸甘油酯、石蜡等中的一种；偶联剂为kh550、kh560、kh570、kh792等中的一种。
43.所述管材内层102包括以下重量比原料：第二pe材料15-30份和纳米级抗菌白色母粒1-3份，第二pe材料优选为hdpe树脂。
44.进一步的，所述抗菌白色母粒为抗菌剂与载体的浓缩体，抗菌剂包括纳米银、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米二氧化钛等中的一种；载体为基体树脂；以实现管材本体1内壁面的灭杀细菌等功能。
45.所述管材本体1的接头连接方式为热熔、电熔和法兰连接等中的一种或组合，实现接口与管材本体1的一体化，保证使用时的密封性，并可有效抵抗管材本体1内压产生的外向应力及轴向的抗冲应力。
46.所述管材本体1的外径为φ630mm-φ633.8mm；管材本体1的壁厚为57.2mm-63.1mm；管材本体1的标准重量为103.734kg/m；管材本体1的最大不圆度偏差为≤22.1mm。
47.本实施例在使用时，本技术的管材本体1可应用于城镇给水管网、灌溉引水工程及农业喷灌工程等领域，通过设置管材外层101和管材内层102的结合，在起到防止管材本体1
在使用期间氧化，提高使用时的耐气候性和抗紫外线功能以外，也可减少管材本体1对灰尘、污物等的吸附，保证管材本体1外壁的洁净度，而且管材本体1内壁添加纳米级抗菌白色母粒，对管材本体1内壁起到杀菌、防霉、除臭以及自洁等作用，使其配合以高密度的hdpe树脂作为基料使用，使得最终得到的pe管材的耐磨性、韧性及耐寒性等较好，提高管材本体1的热氧化作用，达到整体提高管材本体1使用寿命的目的。
48.实施例2：
49.一种纳米级抗菌pe管材，如图1-2所示，为了提高管材本体1受力时的强度，所述管材本体1的外壁包裹有加强构件，加强构件包括c型卡板2、多个呈环形阵列式转动连接于c型卡板2一侧面的支柱202、多个呈环形阵列式开设于c型卡板2另一侧面的连接孔201，且支柱202和连接孔201相适配，支柱202和连接孔201数量相同，且c型卡板2为弹性材质；
50.进一步的，多个所述支柱202的外壁套设有同一个c型缓冲板203；管材本体1进行给水管网使用期间，可直接在裸露在外的管材本体1外壁上卡接多个c型卡板2，然后将后一个c型卡板2的支柱202旋入前一个c型卡板2上的连接孔201内，从而方便根据管材本体1的尺寸，加长或缩短加强构件的使用长度，进而可对管材本体1进行外部防护，拆装简单，防护阶段c型缓冲板203的内侧面紧紧贴合管材本体1的外表面，进而提高管材本体1使用期间对外部冲击力进行有效减弱缓冲和抗压性，缓冲效果好，达到增强管材本体1受力强度的目的。
51.实施例3：
52.一种实施例1所述纳米级抗菌pe管材的制备工艺，如图1和图3所示，包括以下步骤：
53.s1：制备原料：先后在干燥混炼机中配制管材外层101原料和管材内层102原料，然后将得到的管材外层101原料和管材内层102原料输送至挤出机中；
54.s2：混炼：经运输、缩小、熔融、均化，使得原料完成由固态颗粒物料
→
高弹态
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粘性流体的转化，并持续挤压得到混炼料；
55.s3：制作管坯：将从挤出机中挤压的挤出料在牵引机的牵引下进入模具中，在成型段融合压实为管状型坯，然后从口模挤压；
56.s4：定型冷却：挤压得到的管坯在负压情况下通过真空定径设备进行定型，再经喷淋制冷设备使内部缓缓降温至15-35℃；
57.s5：定长切割：根据设计长度，在计米轮的操纵下，依据行星切割设备完成对管材的定长切割，得到管材本体1；
58.s6：检验包装：检测合格进行包装入库，反之，回收粉碎再利用。
59.所述挤出机包括主挤出机和共挤出机，主挤出机采用双螺杆挤出机，共挤出机采用单螺杆挤出机，主挤出机的工作转速为120转/分，主挤出机的料筒温度为195～225℃，机头的温度为200～205℃；共挤出机的工作转速为50转/分，共挤出机的料筒温度为195～215℃。
60.注：工艺中的挤出机、真空定径设备、喷淋制冷设备、计米轮、行星切割设备等均引用现有技术，故不再赘述。
61.本实施例在使用时，生产过程中不添加重金属及铅盐稳定剂，材质无毒、不结垢、不滋生细菌，避免了饮水的二次污染，符合了卫生和健康要求；制造工艺简便，具有广阔的
市场前景。
62.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种纳米级抗菌pe管材，包括管材本体(1)，其特征在于，所述管材本体(1)由管材外层(101)和管材内层(102)组成，管材外层(101)包括以下重量比原料：基料50-80份、强化组合剂2.5-4份和辅料1-1.5份；所述基料为第一pe材料；所述管材内层(102)包括以下重量比原料：第二pe材料15-30份和纳米级抗菌白色母粒1-3份；所述抗菌白色母粒为抗菌剂与载体的浓缩体；所述第一pe材料和第二pe材料均为hdpe树脂。2.根据权利要求1所述的一种纳米级抗菌pe管材，其特征在于，所述强化组合剂为质量比1:0.5:0.5:0.8:1的增塑剂、抗氧剂、抗紫外线吸收剂、抗静电添加剂和热稳定剂。3.根据权利要求2所述的一种纳米级抗菌pe管材，其特征在于，所述辅料为质量比0.5:0.8:1.5:1的色母料、偶联剂、润滑剂和催化剂。4.根据权利要求3所述的一种纳米级抗菌pe管材，其特征在于，所述抗菌剂包括纳米银、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米二氧化钛中的一种；载体为基体树脂。5.根据权利要求1所述的一种纳米级抗菌pe管材，其特征在于，所述管材本体(1)的外径为φ630mm-φ633.8mm；所述管材本体(1)的壁厚为57.2mm-63.1mm；所述管材本体(1)的标准重量为103.734kg/m；所述管材本体(1)的不圆度偏差为≤22.1mm。6.根据权利要求1所述的一种纳米级抗菌pe管材，其特征在于，所述管材本体(1)的外壁设置有加强构件，加强构件包括c型卡板(2)、呈环形阵列式转动连接于c型卡板(2)一侧面的支柱(202)、呈环形阵列式设置于c型卡板(2)另一侧面的连接孔(201)，且支柱(202)和连接孔(201)相适配，支柱(202)和连接孔(201)数量相同，c型卡板(2)为弹性材质。7.根据权利要求6所述的一种纳米级抗菌pe管材，其特征在于，所述支柱(202)的外壁设置有c型缓冲板(203)。8.根据权利要求1所述的一种纳米级抗菌pe管材，其特征在于，所述管材本体(1)的接头连接方式为热熔、电熔和法兰连接中的一种或两种以上组合。9.一种纳米级抗菌pe管材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1：制备原料：先后在干燥混炼机中配制管材外层(101)原料和管材内层(102)原料，然后将得到的管材外层(101)原料和管材内层(102)原料输送至挤出机中；s2：混炼：经运输、缩小、熔融、均化，使得原料完成由固态颗粒物料
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高弹态
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粘性流体的转化，并持续挤压得到混炼料；s3：制作管坯：将从挤出机中挤压的挤出料在牵引机的牵引下进入模具中，在成型段融合压实为管状型坯，然后从口模挤压；s4：定型冷却：挤压得到的管坯在负压情况下通过真空定径设备进行定型，再经喷淋制冷设备降温至15-35℃；s5：定长切割：根据设计长度，在计米轮的操纵下，依据行星切割设备完成对管材的定长切割，得到管材本体(1)；s6：检验包装：检测合格进行包装入库，反之，回收粉碎再利用。10.根据权利要求9所述的一种纳米级抗菌pe管材的制备工艺，其特征在于，所述挤出机包括主挤出机和共挤出机，主挤出机的工作转速为120转/分，主挤出机的料筒温度为195～225℃，机头的温度为200～205℃；共挤出机的工作转速为50转/分，共挤出机的料筒温度为195～215℃。
技术总结本发明公开了一种纳米级抗菌PE管材及其制备工艺，涉及给水管技术领域；为了解决PE管内壁易滋生细菌的问题；该管材，包括管材本体，所述管材本体由管材外层和管材内层组成，管材外层包括以下重量比原料：基料50-80份、强化组合剂2.5-4份和辅料1-1.5份；所述基料为第一PE材料。该管材的制备工艺，包括以下步骤：制备原料：先后在干燥混炼机中配制管材外层原料和管材内层原料。本发明在保证管材本体外部质量的同时，对管材本体内壁起到杀菌、防霉、除臭以及自洁等作用，使其配合以高密度的HDPE树脂作为基料使用，使得最终得到的PE管材的耐磨性、韧性及耐寒性等较好，达到整体提高管材本体使用寿命的目的。寿命的目的。寿命的目的。
技术研发人员：陈红春
受保护的技术使用者：山东珑耀塑胶有限公司
技术研发日：2022.07.12
技术公布日：2022/11/1
