專利名稱：抗菌硬聚氯乙烯給水管材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗菌硬聚氯乙烯給水管材(以下簡稱抗菌PVC-U給水管)的制備方法。
背景技術(shù)：
塑料主要是以石油或煤為原料制得的一類高分子材料，塑料管道是塑料的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。而硬聚氯乙烯(簡稱PVC-U)管是國內(nèi)外產(chǎn)量最大，使用最為廣泛的塑料管道之一。我國60年代開始使用，廣泛用于建筑和市政給、排水領(lǐng)域。
硬聚氯乙烯管材是以PVC-U樹脂為主要原料，加入熱穩(wěn)定劑、填充劑、潤滑劑、著色劑，經(jīng)高速混合機(jī)混合物料，雙螺桿擠出機(jī)擠出成型而成。此種管材以其質(zhì)量輕、安裝方便、水流阻力小、使用壽命長、不含有重金屬鉛、鎘等優(yōu)點(diǎn)，作為傳統(tǒng)鍍鋅鋼管的替代品，越來越受到廣泛的采用。但是伴隨著2003年初一場(chǎng)突如其來的“非典”疫情，使得人們對(duì)公共衛(wèi)生的安全越米越關(guān)注，特別是日常生活的生命線——水，水質(zhì)的衛(wèi)生就顯得尤為重要，因此抗菌產(chǎn)品包括抗菌塑料管為人類抗拒細(xì)菌樹起了一道健康屏障。而相比于其它抗菌塑料管材，本發(fā)明提供的抗菌PVC-U給水管價(jià)格低廉，以2004年4月份市場(chǎng)價(jià)為參考PVC-U樹脂(SG-5)(國產(chǎn))8350元/噸，北歐化工PP-R樹脂為13000元/噸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抗菌硬聚氯乙烯給水管材的制備方法，以達(dá)到在輸水的同時(shí)防止水體二次污染。
本發(fā)明的目的通過下面兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)(一)生產(chǎn)抗菌PVC-U給水管原料的高速混合。(二)抗菌PVC-U給水管的擠出。具體實(shí)施過程是在PVC樹脂中直接加入0.92％的銀系抗菌劑，與熱穩(wěn)定劑、填充劑、潤滑劑、著色劑經(jīng)高速混合機(jī)混合，錐形雙螺桿擠出機(jī)擠出成型?？咕鶳VC-U給水管中各原料的(重量份)配比是PVC樹脂200～220、銀系抗菌劑1.5～2.6、填充劑5～12、熱穩(wěn)定劑0.6～1.2、潤滑劑2.8～5.0、著色劑0.3～0.65。本發(fā)明抗菌PVC-U給水管中各原料的(重量份)較佳配比是PVC樹脂220、銀系抗菌劑2.2、填充劑10、熱穩(wěn)定劑1.0、潤滑劑4.6、著色劑0.415。
本發(fā)明中使用的塑料抗菌劑是一種超細(xì)無機(jī)鋅銀抗菌劑，為載銀/鋅沸石和載銀/鋅氧化物的復(fù)合抗菌劑，其抗菌機(jī)理是復(fù)合抗菌劑中的銀、鋅抗菌離子作用在細(xì)菌的細(xì)胞膜上，高濃度時(shí)可直接破壞細(xì)菌細(xì)胞膜、導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)溶物滲出，金屬離子與細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)及核酸結(jié)合，細(xì)胞死亡。低濃度和極低濃度時(shí)，金屬離子吸附在細(xì)胞膜上，阻礙細(xì)菌對(duì)氨基酸、尿嘧啶等生長必需的營養(yǎng)物的吸收，從而抑制細(xì)菌的生長。另外，金屬離子的正電荷還吸引細(xì)菌細(xì)胞膜表面的負(fù)電荷，阻止細(xì)菌的移動(dòng)，使其失去營養(yǎng)而死亡。此類抗菌劑的特點(diǎn)是應(yīng)用廣泛，廣譜抗菌，安全性好，目前已成為塑料行業(yè)使用較廣的抗菌劑之一，其對(duì)常見的細(xì)菌、霉菌均有較強(qiáng)的抑制和殺滅作用。
本發(fā)明中的PVC-U樹脂為SG-5型樹脂，各項(xiàng)指標(biāo)要求為表觀密度≥0.4g/ml；粘數(shù)107-118ml/g；揮發(fā)份≤0.5％。除上述指標(biāo)外，為保證管材的衛(wèi)生級(jí)，要求樹脂中殘留氯乙烯(VCM)單體含量≤5ppm。
本發(fā)明中使用的填充劑為碳酸鈣，可以是活性碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣。加入填充劑的目的有以下兩個(gè)方面1)增加容量，降低成本。
2)改善塑料制品的加工性能，物理力學(xué)性能和耐化學(xué)性能。
本發(fā)明中的熱穩(wěn)定劑可以是復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑、有機(jī)錫穩(wěn)定劑。熱穩(wěn)定劑是指能改善聚合物熱穩(wěn)定性的助劑，它是聚氯乙烯、氯乙烯共聚物等含氯樹脂的專用助劑，是其加工中必不可少的。由于PVC分子是極性較強(qiáng)的分子，分子間作用力較大，一般需加熱到150～160℃以上才能使其塑化加工，故通常加工溫度在160～210℃之間。而PVC樹脂本身對(duì)熱極不穩(wěn)定，當(dāng)受熱溫度超過90℃就開始分解，顏色逐漸變深，且隨著溫度升高分解加劇。為阻止在加工過程中PVC樹脂的受熱分解，就需要加入熱穩(wěn)定劑。主要起兩方面的作用1)在樹脂加工過程中，防止或抑制其降解脫HCL。
2)在制品的有效使用期內(nèi)，保持足夠的熱穩(wěn)定性并減緩熱(光)作用引起的降解，延長使用壽命。
常用的熱穩(wěn)定劑主要有鉛鹽類、金屬皂類、有機(jī)錫化合物類、和鈣鋅穩(wěn)定劑，在上述熱穩(wěn)定劑中鉛鹽類熱穩(wěn)定性好、價(jià)格低，但含重金屬鉛，不符合環(huán)保要求；鈣鋅穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定性好，用量大，不含重金屬鉛，無毒無害，但因價(jià)格太高，市場(chǎng)尚不能接受。有機(jī)錫穩(wěn)定劑，熱穩(wěn)定性好，用量少，不含鉛，無毒，目前多采用此系列穩(wěn)定劑。
本發(fā)明中潤滑劑可以是硬脂酸鹽、硬脂酸、石蠟、聚乙烯蠟和氧化聚乙烯蠟。加入潤滑劑的作用有以下兩個(gè)方面1)防止塑料熔體與金屬之間的黏附，提高熔體的流動(dòng)速率。
2)降低加工中物料熔體本身的位移阻力。
本發(fā)明中使用的著色劑為鈦白粉和碳黑。物料中加入著色劑的目的是1)使制品美觀，提高商品價(jià)值。
2)提高制品的耐侯性，改善制品的光學(xué)性能。
本發(fā)明的制備方法分為兩大部分，一部分是物料的混配；第二部分是抗菌PVC-U給水管的制造。
1、原料PVC-U(SG-5)樹脂 滄井化工有限公司有機(jī)錫T-178 美國阿托菲納活性碳酸鈣 石家莊博達(dá)鈣業(yè)石蠟 北京燕山石化硬脂酸鈣 石家莊博達(dá)鈣業(yè)氧化聚乙烯蠟 北京化工大學(xué)高分子蠟 北京博亞匯豐鈦白粉 美國科美基顏料有限公司碳黑 河北宣化銀系抗菌劑 北京崇高納米科技有限公司2、主要設(shè)備高速混料系統(tǒng)德國萊梅特混料系統(tǒng) 型號(hào)M600S/K2400；錐形雙螺桿擠出機(jī)上海申威達(dá)機(jī)械 型號(hào)SJSZK65，螺桿直徑65/120mm；3、生產(chǎn)工藝流程如下(1)首先是將PVC-U樹脂、銀系抗菌劑、熱穩(wěn)定劑、填充劑、潤滑劑、著色劑加入到熱混機(jī)中，熱混機(jī)組通過攪拌器攪動(dòng)物料高速旋轉(zhuǎn)，通過物料間的摩擦產(chǎn)生的摩擦熱，達(dá)到物料的快速升溫，當(dāng)物料溫度升到115～120℃時(shí)，低熔點(diǎn)的原料如石蠟便會(huì)被熔化而包在樹脂顆粒的表面，形成非常均勻的混合物。
(2)熱混結(jié)束后物料被放入冷混機(jī)，通過冷凍水將熱量帶走，當(dāng)溫度降至45℃時(shí)，將干混料放至中間料斗，并被輸送至干料倉中，這樣的溫度既不會(huì)導(dǎo)致干料倉中熱量的積累而使物料分解，也不會(huì)使物料黏附在輸料管壁而使管道堵塞。
(3)干混料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出管材。
(4)擠出的管材經(jīng)真空定徑冷卻成型。
(5)成型的管材定長切割，經(jīng)擴(kuò)口成型。
(6)成型后的管材再經(jīng)包裝、檢驗(yàn)、入庫。


說明書附圖為生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
以生產(chǎn)Dn110*2.7mm抗菌PVC-U給水管為例，管材執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T10002.1-1996，按比例加入抗菌劑，(1)將PVC樹脂220份、有機(jī)錫1份、活性碳酸鈣10份、石蠟2份、硬脂酸鈣1.4份、氧化聚乙烯蠟0.8份、高分子蠟0.4份、鈦白粉0.4份、碳黑0.015份、銀系抗菌劑2.2份放入混合機(jī)中混合。
(2)將混好后的物料在錐形雙螺桿擠出機(jī)中擠出，其工藝條件如下螺桿轉(zhuǎn)速15-17轉(zhuǎn)/分；溫度控制如下表

(4)將擠出的抗菌PVC-U給水管進(jìn)行冷卻真空定徑、二級(jí)冷卻、噴碼印刷、牽引機(jī)牽引、定長切割、擴(kuò)口成型、檢驗(yàn)包裝入庫得抗菌PVC-U給水管。
本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)是所制得的抗菌PVC-U給水管具有較佳的抗菌性能，經(jīng)《建筑材料工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心》檢測(cè)，抗菌率達(dá)到98％以上，并且具有良好的物理機(jī)械性能，生產(chǎn)過程中未增加任何輔助設(shè)備，工藝簡單，成本低。
用本發(fā)明方法制得的抗菌PVC-U給水管的檢測(cè)情況如下(1)、抗菌性能實(shí)驗(yàn)方法參照J(rèn)C/T897-2002《抗菌陶瓷制品抗菌性能》

(2)、物理機(jī)械性能測(cè)試方法依據(jù)GB/T10002.1-1996《給水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材》抗菌PVC-U給水管物理機(jī)械性能

權(quán)利要求
1.一種抗菌PVC-U給水管，它含有(按重量份計(jì))PVC-U樹脂200～220份，銀系抗菌劑1.5～2.6份，填充劑5～12份，熱穩(wěn)定劑0.6～1.2份，潤滑劑2.8～5.0份，著色劑0.3～0.65份。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述抗菌PVC-U給水管，其特征在于所述組份含量為(按重量份計(jì))PVC-U樹脂210～220份，銀系抗菌劑2.2～2.6份，填充劑10～12份，熱穩(wěn)定劑1.0～1.2份，潤滑劑4.0～4.6份，著色劑0.40～0.42份。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述抗菌PVC-U給水管，其特征在于所述組份含量為(按重量份計(jì))PVC-U樹脂220份，銀系抗菌劑2.2.份，填充劑10份，熱穩(wěn)定劑1.0份，潤滑劑4.6份，著色劑0.415份。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的抗菌PVC-U給水管，其特征在于所述的抗菌劑為銀系抗菌劑。
5.按照權(quán)利要求書1所述的抗菌PVC-U給水管，其特征在于所述的填充劑為輕質(zhì)碳酸鈣或活性碳酸鈣或超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣。
6.按照權(quán)利要求書1所述的抗菌PVC-U給水管，其特征在于所述的熱穩(wěn)定劑為有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑或復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑。
7.按照權(quán)利要求書1所述的抗菌PVC-U給水管，其特征在于所述的潤滑劑為硬脂酸鹽、硬脂酸、石蠟、聚乙烯蠟和氧化聚乙烯蠟的混合物。
8.按照權(quán)利要求書1所述的抗菌PVC-U給水管，其特征在于所述的著色劑為鈦白粉與碳黑的混合物。
9.按照權(quán)利要求書1-6所述抗菌PVC-U給水管的制備方法，其步驟依序?yàn)閍、將塑料抗菌劑、PVC-U樹脂、填充劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、著色劑通過自動(dòng)上料系統(tǒng)加入到熱混機(jī)中，在115～120℃混合均勻，形成非常均勻的混合料。b、將上述混合物冷混至45℃，并輸送至干料倉中。c、將干料倉中混合料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出管材，工藝參數(shù)如下螺桿轉(zhuǎn)速15～17轉(zhuǎn)/分；
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抗菌PVC－U給水管的制備方法，包括物料的混合、雙螺桿擠出機(jī)擠出、真空冷卻定徑、定長切割、擴(kuò)口成型、檢驗(yàn)、包裝入庫。它含有PVC－U樹脂200～220、銀系抗菌劑1.5～2.6、填充劑5～12、熱穩(wěn)定劑0.6～1.2、潤滑劑2.8～5.0、著色劑0.3～0.65。本發(fā)明生產(chǎn)的PVC－U抗菌管材具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能和抗菌性能，抗菌率達(dá)到98％以上，能保證輸水的同時(shí)抑制細(xì)菌繁殖，以避免水體二次污染；且未增加任何設(shè)備，成本低廉。
文檔編號(hào)C08L27/00GK1706884SQ200410037200
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者勾邁, 高長全, 彭正清, 王文革, 劉全寶, 趙鋒 申請(qǐng)人:河北寶碩管材有限公司