納米增韌增強塑料管材管件及其生產方法
2023-06-27 19:00:16 2
專利名稱：納米增韌增強塑料管材管件及其生產方法
技術領域：
一種塑料供水管道器件及其生產方法，特別涉及納米技術在塑料管材管件中的應用。
背景技術：
納米材料被科學家譽為「21世紀最有前途的材料」。我國的「863計劃」及「九五」、「十五」規劃均將納米材料技術研究列為國家重點項目。世界各國都對納米材料技術給予極大的關注，紛紛將這一先進的材料技術列入近期高新技術開發項目，如美國的「星球大戰」計劃、西歐的「尤裡卡」計劃，日本正實施為期10年、耗資2.25億美元的納米技術研究開發計劃。我國在納米材料技術研究方面儘管起步較晚，但是已研究出納米抗菌劑，現有銀系、鋅系、銅系、氧化鈦等納米級抗菌劑產品；開發了納米材料如納米碳酸鈣、納米二氧化矽、納米碳黑、納米滑石粉等。
現有的各種供水用的塑料管都無殺菌功能，且易脆易碎，強度差。01244314號實用新型專利提供了一種「納米抗菌塑料管」，它的管體內管壁表面有一層保護膜，該保護膜為複合納米材料薄膜。它利用薄膜表面光潔度高，不易結垢的特點達到抗菌之目的。其缺陷是保護膜本身無抗菌作用，仍然存在塑料管壁強度不高、易發脆、不耐碰撞的缺陷。另外，該實用新型沒有提出塑料複合管材的製作方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種納米增韌增強塑料管材管件及其生產方法，做到管子內壁本身具有抗菌性，且耐衝擊、強度高。
技術方案是採用雙層共擠工藝生產納米增韌增強塑料複合管材，採用注塑機生產納米增韌增強塑料管件。複合管材內壁是含納米抗菌劑0.3～2.5％的納米抗菌塑料，外壁是含納米材料3～30％的納米增韌增強塑料。內壁厚度為0.1～0.6毫米，納米抗菌劑為銀系、鋅系、銅系、氧化鈦系納米級抗菌劑中的一種。納米材料為納米碳酸鈣、納米二氧化矽、納米碳黑、納米滑石粉中的一種。
納米增韌增強塑料管材的生產方法有兩種。第一種方法的生產步驟如下a、按納米抗菌劑0.3～2.5％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物1～10％，其餘為塑料母粒的比例配備納米抗菌塑料原料；按納米材料3～30％、偶聯劑、硬脂酸、色母混合物1～10％，其餘為塑料母粒的比例配備納米增韌增強塑料原料。
b、將配備好的原料分別放入雙螺杆擠塑機，分別熔融共混，工作溫度為165～230℃。
c、採用雙層共擠工藝，在18～25MPa擠出壓力下，直接將混合好的納米抗菌塑料擠入複合到內壁，同時直接將混合好的納米增韌增強塑料擠入複合到外壁，形成複合管材。
第二種方法的生產步驟如下a、按納米抗菌劑20～30％、偶聯劑、硬脂酸混合物0.1～1.5％、其餘為塑料母粒的比例配備納米抗菌塑料母粒原料；按納米材料65～85％，偶聯劑、硬脂酸混合物0.1～1.5％，其餘為塑料母粒的比例配備納米增韌增強塑料母粒原料；b、分別將上述母粒原料放入雙螺杆擠塑機，在165～230℃溫度下熔融共混，分別擠壓、切粒、烘乾成納米抗菌塑料母粒和納米增韌增強塑料母粒待用；c、通過計算，按納米抗菌塑料母粒1.5～8.3％，色母3～7％，其餘為塑料母粒的比例配製納米抗菌塑料原料，使納米抗菌劑為原料總量的0.3～2.5％，將配備好的原料放入單螺杆擠塑機中熔融共混成納米抗菌塑料。
d、通過計算，按納米增韌增強母粒4.6～35％，色母3～7％，其餘為塑料母粒的比例配製納米增韌增強塑料原料，使納米材料為原料總量的3～30％，將配備好的原料放入單螺杆擠塑機中熔融共混成納米增韌增強塑料；e、採用雙層共擠工藝，在18～25MPa擠出壓力下將納米抗菌塑料擠入複合到內壁，將納米增韌增強塑料擠入複合到外壁，形成複合管材。
與現有技術相比，本發明有下列特點1、抗菌率高。由於納米粉末粒徑極小，產生非常規的表面效應，體積及量子效應等，把這些特殊效應與塑料結合，抗菌率可達70～99％。
2、韌度好、強度高，耐衝擊力強。經過試驗，納米增韌增強塑料複合管的耐衝擊強度比普通塑料管提高50～200％，整體強度和性能都有大的提高，是替代各種金屬供水管的理想材料。
具體實施例方式
實施例一採用第一種生產方法，其中納米抗菌塑料原料配比是銀系納米級抗菌劑1％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物6％，其餘為PE聚乙烯母粒，納米增韌增強塑料原料配比是納米碳酸鈣22.5％，偶聯劑、硬脂酸、色母混和物6％，其餘為PE聚乙烯塑料母粒。本例為最佳實施例之一。
實施例二採用第一種生產方法，其中納米抗菌塑料原料配比是鋅系納米級抗菌劑0.3％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物10％，其餘為PE聚乙烯塑料母粒。
納米增韌增強塑料原料配比是納米碳黑30％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物10％、其餘為PE聚乙烯塑料母粒。
實施例三採用第一種生產方法，其中納米抗菌塑料原料配比是銅系納米級抗菌劑2.5％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物1％，其餘為PP聚丙烯塑料母粒。
納米增韌增強塑料原料配比是納米二氧化矽3％、偶聯劑、硬脂酸、色母混合物1％，其餘為PP聚丙烯塑料母粒。
實施例四採用第一種生產方法，其中納米抗菌塑料原料配比是氧化鈦系納米級抗菌劑1.2％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物5％、其餘為PP聚丙烯塑料母粒。
納米增韌增強塑料原料配比是納米滑石粉4.5％、偶聯劑、硬脂酸、色母4％、其餘為PP聚丙烯塑料母粒。
實施例五採用第一種生產方法，其中納米抗菌塑料原料配比是銀系納米級抗菌劑8％、偶聯劑、硬脂酸、色母混合物6％，其餘為PVCU聚氯乙烯塑料母粒。
納米增韌增強塑料原料配比是納米碳酸鈣12.5％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物6％，其餘為PVCU聚氯乙烯塑料母粒。本例亦為最佳實施例之一。
實施例六採用第一種生產方法，其中納米抗菌塑料原料配比是銀系納米級抗菌劑1％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物6％，其餘為PP聚丙烯塑料母粒。
納米增韌增強塑料原料配比是納米碳酸鈣4.5％，偶聯劑、硬脂酸、色母6％，其餘為PP聚丙烯塑料母粒。本例亦為最佳實施例之一。
實施例七採用第二種生產方法，其中納米抗菌塑料母粒原料的配比是銀系納米級抗菌劑25％，偶聯劑、硬脂酸混合物1％，其餘為塑料母粒。
通過計算，納米抗菌塑料原料的配比是納米抗菌塑料母粒4％、色母5％，其餘為塑料母粒。
納米增韌增強塑料母粒原料配比是納米碳酸鈣70％、偶聯劑、硬脂酸混合物1％，其餘為塑料母粒。
通過計算，納米增韌增強塑料原料的配比是納米增韌增強塑料母料30％，色母5％，其餘為塑料母粒。
實施例八採用第二種生產方法，其中納米抗菌塑料母粒原料的配比是銀系納米級抗菌劑20％，偶聯劑、硬脂酯混合物0.1％，其餘為塑料母粒。
通過計算，納米抗菌塑料原料的配比是納米抗菌塑料母粒1.5％，色母3％，其餘為塑料母粒。
納米增韌增強塑料母粒原料配比是納米碳酸鈣65％，偶聯劑、硬脂酸混合物0.1％，其餘為塑料母粒。
通過計算，納米增韌增強塑料原料的配比是納米增韌增強塑料母粒4.6％，色母3％，其餘為塑料母粒。
實施例九採用第二種生產方法，其中納米抗菌塑料母粒原料的配比是銀系納米級抗菌劑30％，偶聯劑、硬脂酸混合物1.5％，其餘為塑料母粒。
通過計算，納米抗菌塑料原料的配比是納米抗菌塑料母粒8.3％，色母7％，其餘為塑料母粒。
納米增韌增強塑料母粒原料配比是納米碳酸鈣85％，偶聯劑、硬脂酸混合物1.5％，其餘為塑料母粒。
通過計算，納米增韌增強塑料原料的配比是納米增韌增強塑料母粒35％，色母3％，其餘為塑料母粒。
實施例十採用第二種生產方法。本實施例與實施例七基本相同，不同之處是用普通塑料原料替代納米增韌增強塑料原料。
實施例十一首先按納米碳酸鈣65～85％，偶聯劑、硬脂酸混合物0.1～1.5％，其餘為塑料母粒配方配製納米增韌增強塑料母粒原料，將其加入雙螺杆擠塑機熔融共混，擠壓、切粒、烘乾成納米增韌增強塑料母粒；然後按納米增韌增強塑料母粒4.6～35％、色母3～7％，其餘為塑料母粒配方配製納米增韌增強塑料原料；最後將配好的原料放入注塑機，注塑成彎頭、三通、接頭等納米增韌增強塑料管件。因此得到的管件各組分重量比是納米材料3～30％，色母3～7％，其餘為塑料母粒和微量偶聯劑、硬脂酸混合物。
實施例十二基本生產步驟與實施例十一相同，不同之處是將配好的納米增韌增強塑料原料放入單螺杆擠塑機，經熔融共混擠壓出納米增韌增強塑料管材。因此得到的管材各組分重量比是納米材料3～30％，色母3～7％，其餘為塑料母粒和微量偶聯劑、硬脂酸混合物。
權利要求
1.一種納米增韌增強塑料管材，其特徵在於內壁是含納米抗菌劑0.3～2.5％的納米抗菌塑料，外壁是含納米材料3～30％的納米增韌增強塑料。
2.根據權利要求1所述的納米增韌增強塑料管材，其特徵在於內壁厚度為0.1～0.6毫米。
3.根據權利要求1所述的納米增韌增強塑料管材，其特徵在於納米抗菌劑為銀系、鋅系、銅系、氧化鈦系納米級抗菌劑中的一種。
4.根據權利要求1或2所述的納米塑料管材，其特徵在於外壁用普通塑料替代納米增韌增強塑料。
5.一種納米增韌增強塑料管材生產方法，其特徵在於生產步驟如下a、按納米抗菌劑0.3～2.5％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物1～10％，其餘為塑料母粒的比例配備納米抗菌塑料原料；按納米材料3～30％，偶聯劑、硬脂酸、色母混合物1～10％，其餘為塑料母粒的比例配備納米增韌增強塑料原料；b、配備好的原料分別放入雙螺杆擠塑機，分別熔融共混，工作溫度為165～230℃；c、採用雙層共擠工藝，在18～25MPa擠出壓力下，直接將混合好的納米抗菌塑料擠入複合到內壁，同時直接將混合好的納米增韌增強塑料擠入複合到外壁，形成複合管材。
6.一種納米增韌增強塑料管材生產方法，其特徵在於生產步驟如下a、按納米抗菌劑20～30％、偶聯劑、硬脂酸混合物0.1～1.5％，其餘為塑料母粒的比例配備納米抗菌塑料母粒原料；按納米材料65～85％，偶聯劑、硬脂酸混合物0.1～1.5％，其餘為塑料母粒的比例配備納米增韌增強塑料母粒原料；b、分別將上述母粒原料放入雙螺杆擠塑機，在65～230℃溫度下熔融共混、分別擠壓、切粒、烘乾成納米抗菌塑料母粒和納米增韌增強塑料母粒待用；c、通過計算，按納米抗菌塑料母粒1.5～8.3％、色母3～7％，其餘為塑料母粒的比例配製納米抗菌塑料原料，使納米抗菌劑為原料總量的0.3～2.5％，將配備好的原料放入單螺杆擠塑機中熔融共混成納米抗菌塑料；d、通過計算，按納米增韌增強塑料母粒4.6～35％，色母3～7％，其餘為塑料母粒的比例配製納米增韌增強塑料原料，使納米材料為原料總量的3～30％，將配備好的原料放入單螺杆擠塑機中熔融共混成納米增韌增強塑料；e、採用雙層共擠工藝，在18～25MPa擠出壓力下將納米抗菌塑料擠入複合到內壁，將納米增韌增強塑料擠入複合到外壁，形成複合管材。
7.根據權利要求6所述的納米增韌增強管材生產方法，其特在於用普通塑料原料替代納米增韌增強塑料原料。
8.一種納米增韌增強塑料管件，其特徵在於各組分的重量比是納米材料3～30％、色母3～7％，其餘為塑料母粒和微量偶聯劑、硬脂酸混合物。
9.一種納米增韌增強塑料管材，其特徵在於各組份的重量比是納米材料3～30％，色母3～7％，其餘為塑料母粒和微量偶聯劑、硬脂酸混合物。
全文摘要
一種納米增韌增強塑料管材管件及其生產方法，是採用雙層共擠工藝生產納米增韌增強塑料複合管材，採用注塑機生產納米增韌增強塑料管件。複合管材內壁是含納米抗菌劑0.3～2.5％的納米抗菌塑料，外壁是含納米材料3～30％的納米增韌增強塑料。本發明生產的納米增韌增強塑料管材具有抗菌率高達70～99％的特點，韌度好、強度高、耐衝擊強度比普通塑料管提高50～200％，是替代各種金屬供水管的理想材料。
文檔編號F16L58/04GK1430006SQ0213978
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月2日 優先權日2002年12月2日
發明者喻國英 申請人:喻國英