一种抗菌增韧聚乙烯塑料管材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌增韧聚乙烯塑料管材及其制备方法。所述的管材包含以下重量份的原料：高密度聚乙烯100～150份、改性聚苯乙烯10～20份、酮/硅烷化聚酰亚胺共混物10～20份、HFR‑3000 5～10份、碱式硫酸镁晶须5～10份、纳米氧化锌1～4份、阻燃剂1～3份、润滑剂1～5份和抗氧化剂1～5份。本发明专利技术提供的聚乙烯塑料管材具有优异的刚性、韧性和柔性，耐用度和实用性大幅增强，抗冲击性能优异，并且具备良好的抗菌性能，解决了现有的高密度聚乙烯管材易开裂、抗冲击差、韧性低的技术问题，满足国内抗菌塑料管材的生产要求。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌增韧聚乙烯塑料管材及其制备方法
本专利技术涉及塑料管材
，具体涉及一种抗菌增韧聚乙烯塑料管材及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯(PE)管材具有突出的耐化学腐蚀性、耐低温性、耐热、耐磨、焊接性能好、对输送介质无污染、使用寿命长、制造安装费用低等优异性能，越来越广泛地应用于燃气输送、供水、排污、供热、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送，以及油田、化工和邮电通讯等领域。高密度聚乙烯(HDPE)以较高的强度和模量，被广泛应用于生产塑料管材。目前，在欧洲市场，HDPE管材在各种管材中所占比例近30％，HDPE管材在城际埋地燃气管道这种的占有量已达90％以上，在供水管中占有量已达60％，并且已经建立成熟的施工工艺和标准规范。在我国，随着镀锌管被禁用，HDPE管材在建筑供水等领域具有明显的竞争优势，在燃气、工业供排水、通讯、农业灌溉等领域也呈迅速增长的态势。但是高密度聚乙烯也存在一定的缺点限制了它在农业、工业、生活、军事、航天各个领域的应用，比如它存在韧性低、硬度低、环境应力开裂能差。另一方面，PE管材大量用于输送饮用水，对PE管材的抗菌和抑菌作用也提出了较高要求。对于提高PE管材的抗菌和抑菌效果，现有技术主要是通过添加有机和无机抗菌剂而实现。无机抗菌剂主要为金属离子类抗菌剂(如银、铜、锌、钛离子)，具有长效、不产生耐药性等优点，在塑料用抗菌剂的发展中占有很大优势，但是各金属离子的抑菌效果差异显著。有机抗菌剂包括壳聚糖、季铵盐类、双胍类、酚类、咪唑类、吡啶类等，其灭菌速度快，但存在耐热性差、易水解、使用寿命短的问题。公开号为CN107828118A的中国专利申请公开了一种抗菌耐磨塑料管材及其制备方法，该塑料管材由以下原料制备而成：高密度聚乙烯、乙酰单酸甘油乙酯、古马隆树脂、抗氧剂1010、空心玻璃微珠、纳米银、氯化聚乙烯、高耐磨炭黑、硅烷偶联剂、纳米二氧化钛、氧化锌、丙烯酸树脂和助剂，所述的助剂由下列原料制成：纳米碳酸钙、沸石粉、石墨烯、纳米二氧化硅、聚乙烯蜡、铝酸酯偶联剂、聚氧乙烯脂肪酸脂和硬脂酸钙。该专利技术通过纳米碳酸钙在塑料树脂中的充分分散，有效地提高了塑料管材的耐热和耐磨性能，通过硅烷偶联剂将高密度聚乙烯和纳米碳酸钙界面耦合起来，从而提高了复合材料的性能、增加了黏接强度；同时添加的纳米银可增加管材的抗菌防霉能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗菌增韧聚乙烯塑料管材及其制备方法。所述的聚乙烯塑料管材具有优异的刚性、韧性和柔性，耐用度和实用性大幅增强，并且具备良好的抗菌性能。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种抗菌增韧聚乙烯塑料管材，包含以下重量份的原料：高密度聚乙烯100～150份、改性聚苯乙烯10～20份、酮/硅烷化聚酰亚胺共混物10～20份、HFR-30005～10份、碱式硫酸镁晶须5～10份、纳米氧化锌1～4份、阻燃剂1～3份、润滑剂1～5份和抗氧化剂1～5份。优选，所述的改性聚苯乙烯为烯烃嵌段共聚物共混改性聚苯乙烯。更优选，所述的改性聚苯乙烯为聚苯乙烯、烯烃嵌段共聚物和具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯按质量比(4～7):(3～6):(0.1～0.3)共混熔融挤出制得。所述的烯烃嵌段共聚物中聚乙烯硬段和乙烯共聚物软段的嵌段比为1:9～9:1。具体的，所述的烯烃嵌段共聚物为陶氏化学公司(Dow化学)生产的商标为InfuseTM，牌号为9010、9007、9077或9100的烯烃嵌段共聚物。所述的具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯为2-异氰酸酯乙基丙烯酸酯或2-(2-甲基丙烯酰氧基乙基氧基)乙基异氰酸酯。优选，所述的改性聚苯乙烯的制备包括以下步骤：将聚苯乙烯、烯烃嵌段共聚物和具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯按质量比(4～7):(3～6):(0.1～0.3)混合，然后加入至双螺杆挤出机中熔融共混，在190～210℃，螺杆转速为200～300r/min下挤出造粒，干燥，即得到改性聚苯乙烯。优选，所述的酮/硅烷化聚酰亚胺共混物为甲基异噻唑啉酮/异噻唑啉酮与硅烷化聚酰亚胺共混挤出制得。优选，所述的酮/硅烷化聚酰亚胺共混物的制备包括以下步骤：将芳香族四羧酸酐、二氨基硅氧烷和芳香族二胺混合，溶于溶剂，制成浓度为10～20wt％的前驱物溶液，在氮气保护下，室温搅拌12～24h进行聚合反应，反应结束后干燥除去溶剂，得到硅烷化聚酰亚胺树脂；然后将甲基异噻唑啉酮/异噻唑啉酮加至硅烷化聚酰亚胺树脂中，经高速混合机混合均匀后，投入双螺旋挤出机中熔融共混挤出，挤出温度设定140～200℃，主机转速100r/min，喂料转速40r/min，即得到酮/硅烷化聚酰亚胺共混物。其中，所述的芳香族四羧酸酐、二氨基硅氧烷和芳香族二胺的摩尔比为1:(0.8～0.96):(0.2～0.24)；所述的甲基异噻唑啉酮/异噻唑啉酮的加入量为硅烷化聚酰亚胺树脂重量的1～10wt％。所述的芳香族四羧酸酐为3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐或3,3′,4,4′-二苯基四甲酸二酐；所述的二氨基硅氧烷为氨丙基聚二甲基硅氧烷；所述的芳香族二胺为2′-甲氧基-4,4′-二氨基苯甲酰苯胺、4,4′-亚甲基二邻甲苯胺、3,3′-二氨基二苯基乙烷或4,4′-二氨基二苯基甲烷。所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基-2-吡咯烷酮、2-丁酮、二甲基亚砜、硫酸二甲酯、环己酮、二恶烷、四氢呋喃、二乙二醇二甲醚或三乙二醇二甲醚。优选，所述的阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸酯类、多磷酸盐、红磷、硅油、硅树脂、硅橡胶和有机硅烷醇酰胺中的至少一种。优选，所述的润滑剂选自石蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡、硬脂酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸钡和硬脂酸锌中的至少一种。优选，所述的润滑剂为聚乙烯蜡和硬脂酸锌以质量比1:1组成。优选，所述的抗氧化剂选自BHT抗氧化剂、抗氧化剂1010和抗氧化剂1076中的至少一种。一种制备上述的抗菌增韧聚乙烯塑料管材的方法，其包括以下步骤：将高密度聚乙烯、改性聚苯乙烯、酮/硅烷化聚酰亚胺共混物、HFR-3000、碱式硫酸镁晶须、纳米氧化锌、阻燃剂、润滑剂和抗氧化剂混合均匀，加温至170-210℃后经双螺杆挤出机挤出，冷却真空定型即得抗菌增韧聚乙烯塑料管材。本专利技术中添加的改性聚苯乙烯可明显改善聚乙烯塑料管材的力学性能，提高管材的弹塑性、韧性和抗冲击能力。所述的改性聚苯乙烯为烯烃嵌段共聚物共混改性聚苯乙烯，具有良好的抗冲击性，其中烯烃嵌段共聚物具有明显软硬段交替的多嵌段结构，即为可结晶聚乙烯“硬段”和无定形乙烯共聚物“软段”多嵌段聚合形成的烯烃共聚物，该烯烃嵌段共聚物在拉伸强度、断裂伸长率和弹性恢复等方面具有优越的性能，并且在刚性和韧性之间具有良好的平衡性，将其与聚苯乙烯共混改性，不仅可以改善聚苯乙烯的韧性，还能提高聚苯乙烯的环境应力开裂性能。但是本专利技术人发现，将烯烃嵌段共聚物和聚苯乙烯直接简单共混改性，得不到理想的增韧剂，通过大量的试验意外发现，添加具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯作为相容剂，可获得具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌增韧聚乙烯塑料管材，其特征在于，包含以下重量份的原料：高密度聚乙烯100～150份、改性聚苯乙烯10～20份、酮/硅烷化聚酰亚胺共混物10～20份、HFR-30005～10份、碱式硫酸镁晶须5～10份、纳米氧化锌1～4份、阻燃剂1～3份、润滑剂1～5份和抗氧化剂1～5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌增韧聚乙烯塑料管材，其特征在于，包含以下重量份的原料：高密度聚乙烯100～150份、改性聚苯乙烯10～20份、酮/硅烷化聚酰亚胺共混物10～20份、HFR-30005～10份、碱式硫酸镁晶须5～10份、纳米氧化锌1～4份、阻燃剂1～3份、润滑剂1～5份和抗氧化剂1～5份。


2.根据权利要求1所述的抗菌增韧聚乙烯塑料管材，其特征在于，所述的改性聚苯乙烯为聚苯乙烯、烯烃嵌段共聚物和具有异氰酸酯基的丙烯酸酯按质量比(4～7):(3～6):(0.1～0.3)共混熔融挤出制得。


3.根据权利要求2所述的抗菌增韧聚乙烯塑料管材，其特征在于，所述的烯烃嵌段共聚物为InfuseTM9010、InfuseTM9007、InfuseTM9077或InfuseTM9100；所述的具有异氰酸酯基的丙烯酸酯为2-异氰酸酯乙基丙烯酸酯或2-(2-甲基丙烯酰氧基乙基氧基)乙基异氰酸酯。


4.根据权利要求1-3任一所述的抗菌增韧聚乙烯塑料管材，其特征在于，所述的改性聚苯乙烯的制备包括以下步骤：将聚苯乙烯、烯烃嵌段共聚物和具有异氰酸酯基的丙烯酸酯混合，然后加入至双螺杆挤出机中熔融共混，在190～210℃，螺杆转速为200～300r/min下挤出造粒，干燥，即得到改性聚苯乙烯。


5.根据权利要求1所述的抗菌增韧聚乙烯塑料管材，其特征在于，所述的酮/硅烷化聚酰亚胺共混物为甲基异噻唑啉酮/异噻唑啉酮与硅烷化聚酰亚胺共混挤出制得。


6.根据权利要求1或5所述的抗菌增韧聚乙烯塑料管材，其特征在于，所述的酮/硅烷化聚酰亚胺共混物的制备包括以下步骤：将芳香族四羧酸酐、二氨基硅氧烷和芳香族二胺混合，溶于溶剂，制成浓度为10～20wt％的前驱物溶液，在氮气保护下，室温搅拌12～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洁琼，
申请(专利权)人：陈洁琼，
类型：发明
国别省市：广东;44