一種抗菌耐老化pp-r管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料管材，具體地說是涉及一種抗菌耐老化PP-R管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]上個世紀(jì)80年代前，建筑工程中的給水系統(tǒng)基本上采用鍍鋅鋼管，因鍍鋅鋼管容易生銹，普遍出現(xiàn)水質(zhì)變成“紅水”、“黑水”等問題而在2006年被國家明令淘汰。我國就開始系統(tǒng)地研究在建筑工程中使用塑料管材，先后開發(fā)出PP-R管、PE-X管、PB管及UPVC管等品種。其中PP-R管是由無規(guī)共聚聚丙烯管材專用料經(jīng)擠出加工而成，它具有質(zhì)輕、化學(xué)性穩(wěn)定、耐腐蝕、耐沖擊性好、不會銹蝕、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于建筑、市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)的給水、排水、供熱等領(lǐng)域，尤其應(yīng)用于給水領(lǐng)域表現(xiàn)出更好的流水阻力小、安全衛(wèi)生等性能，在農(nóng)村安全飲水、城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)中被廣泛使用。但由于無規(guī)共聚聚丙烯分子鏈上含有不穩(wěn)定的叔碳原子，在熱、氧、光的長期作用下易老化變脆或粉化，甚至脆裂，使用壽命短。加之其不具有抗菌性能，在PP-R管內(nèi)壁容易滋生各種細(xì)菌、真菌等有害微生物，而且會積累水垢雜質(zhì)產(chǎn)生霉變，使得輸送的水質(zhì)衛(wèi)生狀況會下降，甚至水質(zhì)惡化，進(jìn)而威脅到人們的健康。
[0003]基于上述因素，近年來，國內(nèi)外學(xué)者研究開發(fā)具有抗菌功能的PP-R管的報道日趨增多。經(jīng)檢索，目前用于PP-R管的抗菌劑研究工作，主要圍繞無機(jī)抗菌劑、有機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑展開。無機(jī)抗菌劑是以銀、鋅、銅等金屬離子為抗菌劑，以磷酸鹽、膨潤土、沸石等材料為載體制得，具有抗菌效率高，耐熱性強(qiáng)，但其價格昂貴，在光照、熱等作用下易變色，使之抗菌效果明顯下降，長期飲用含有銀、鋅、銅等金屬離子的水，會對人體的肝臟造成負(fù)面影響。有機(jī)抗菌劑包括季胺鹽類、咪唑類、吡啶類、有機(jī)金屬類等，雖然殺菌速度快，抗菌效果顯著，但毒性大，穩(wěn)定性較差，加之經(jīng)常與水接觸，該抗菌劑會以較快的速度析出，不僅抗菌能力會消減，而且滲入到水中被人體吸收，對人體的健康構(gòu)成危害。與之相比，天然抗菌劑是從植物、動物或生物中提取的，其來源廣泛，成本低，具有安全無毒、抗菌效率高、耐熱性好、營養(yǎng)保健成分豐富、不易產(chǎn)生耐藥性和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用和研究越來越受到人們的重視。但天然抗菌劑通常是從一種植物、動物或生物中提取而成，抗菌活性成分較單一，抗菌譜窄，其與無規(guī)共聚聚丙烯之間的相容性差，易產(chǎn)生團(tuán)聚、分散不均勻等缺陷，且在使用過程中抗菌活性成分易析出，抗菌效果不能持久。此外，為了達(dá)到PP-R管所需的耐老化指標(biāo)，通常采用共混改性的方法往無規(guī)共聚聚丙烯中添加抗氧劑來提高其耐老化性能。但是公知的抗氧劑多為有一定毒性的小分子化合物，容易迀出至PP-R管的表面，不僅會降低其耐老化效果，而且還會對水造成二次污染，達(dá)不到衛(wèi)生和健康的基本要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種抗菌耐老化PP-R管及其制備方法，該方法的天然抗菌劑采用多種植物提取物負(fù)載于黃土均勻分散在PP-R管表面及內(nèi)部，既具有抗菌譜廣、高效、持久、安全的效果，又賦予耐老化、耐熱的同時具有更好的力學(xué)性能和加工性能，使用壽命長，且遠(yuǎn)紅外輻射效應(yīng)還起到自潔、凈化環(huán)境，消除異味的作用。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種抗菌耐老化PP-R管，該P(yáng)P-R管的原料配方按重量百分比計為:無規(guī)共聚聚丙烯75?90%，天然抗菌劑3?19.5%，牡丹籽油1.2?3%，偶聯(lián)劑0.8?2.5% ;所述天然抗菌劑是由重量百分含量75?85%的黃土粉、3?6%的血桐葉提取物、5?9%的赤楠葉提取物和7?10%的甘蔗葉提取物制得；所述無規(guī)共聚聚丙稀在230°C、2.16kg砝碼條件下的恪體流動速率為0.2?1.3g/10min ；其制備方法包括以下步驟:
[0006]①制備黃土粉:采集一定重量的黃土，粉碎過60?80目篩，加入黃土 3?10倍重量的濃度為0.1?20wt %的硫酸溶液中浸泡12h，控制浸泡液的pH值4.5?6，然后加入濃度為I?45wt%的氫氧化鈉溶液調(diào)整pH值至中性，在150°C?350 °C下焙烘2?5h，冷卻，用陶瓷珠磨機(jī)磨至粒徑1000?1800目，得到白色的黃土粉；
[0007]②制備血桐葉、赤楠葉、甘蔗葉提取物:采集無腐爛的血桐葉、赤楠葉、甘蔗葉分別洗凈，干燥，粉碎成20?50目碎片，再分別倒入各相對應(yīng)的浸提罐中，加入碎片6?12倍重量的濃度為60?85wt%的乙醇，浸泡30min，回流提取50min ;過濾，濾渣再加碎片3?10倍重量的濃度為60?85被％的乙醇，回流提取1.5h，過濾，合并兩次濾液濃縮至無醇味，過DlOl大孔吸附樹脂柱，先用水洗，棄去水洗液，再用濃度為30?85wt%的乙醇洗脫，收集醇洗脫液，減壓濃縮，噴霧干燥，粉碎，分別得到血桐葉提取物、赤楠葉提取物、甘蔗葉提取物；
[0008]③制備天然抗菌劑:按配方稱取黃土粉緩慢置于已加入6?12倍該黃土粉重量的水容器中，再加入黃土粉重量0.2?3%的十二烷基磺酸鈉和0.1?1.5%的聚乙二醇分散處理I?3h，加入配方量的血桐葉提取物、赤楠葉提取物、甘蔗葉提取物，加熱到65?80°C，攪拌I?3h，離心，所得固體物在95°C下真空干燥，粉碎，得到天然抗菌劑；
[0009]④制備牡丹籽油:采集飽滿、無腐爛的牡丹籽，去雜，加入2?5倍重量的水浸泡I?3h，濾去水分，再加入牡丹籽2?5倍重量的石油醚回流提取2?6次，每次2h，合并提取液，減壓回收石油醚，得到牡丹籽油；
[0010]⑤按配方稱取無規(guī)共聚聚丙烯、牡丹籽油、偶聯(lián)劑、天然抗菌劑加入高速混合機(jī)中，在80?95°C、800r/min下攪拌5?30min，冷卻至35 °C，送入到雙螺桿擠出機(jī)擠出管材，經(jīng)真空定徑冷卻成型，定長切割，擴(kuò)口成型，制得抗菌耐老化PP-R管。
[0011]本發(fā)明所述的偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、三硬脂?；佀岙惐?、Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的任意一種或兩種以上的混合。
[0012]上述方法所給出的配方是保證本發(fā)明產(chǎn)生所期望效果的基本配方，是本發(fā)明的技術(shù)核心，然而在實(shí)際應(yīng)用中，完全可以在本發(fā)明配方的基礎(chǔ)上，根據(jù)各種需要添加相容劑、增韌劑、著色劑等，這些都屬于本領(lǐng)域公知的常識，且只要控制適當(dāng)，也不會對本發(fā)明產(chǎn)生負(fù)面影響。
[0013]上述原料配方中偶聯(lián)劑的引入，提高了本發(fā)明的天然抗菌劑在無規(guī)共聚聚丙烯基體中的分散性能及其結(jié)合力，使得該天然抗菌劑在無規(guī)共聚聚丙烯基體中均勻分散，避免發(fā)生團(tuán)聚，同時還起到輔助調(diào)節(jié)天然抗菌劑向PP-R管表面迀移析出速率的作用，實(shí)現(xiàn)PP-R管抗菌耐老化的即效性、持續(xù)性和安全性。
[0014]上述原料配方中的血桐葉大戟科Euphorbia-ceae血桐屬植物血桐的葉片，血桐又稱橙欄、橙桐等，化學(xué)成分研究表明，血桐葉富含生物類黃酮、留體、鞣質(zhì)類、酚類和萜類等成分。對金黃色葡萄球菌、白色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、藤黃微球菌都有較強(qiáng)的抑菌作用，且防腐、抗氧化能力強(qiáng)[何帶桂等，“血桐葉提取物抑菌活性及抗氧化作用研究”《西北林學(xué)院學(xué)報》2013年第2期]。
[0015]上述原料配方中的赤楠葉是桃金娘科蒲桃屬赤楠(Syzygiumbuxifoliu mHook.et.Am)的葉子，赤楠又名小葉蒲桃、赤蘭、山烏珠等，廣布于浙江、湖南、江西等省，資源十分豐富，有研究表明，赤楠葉具有健脾、利濕、平喘之功效，赤楠葉黃酮含量豐富，具有較強(qiáng)的抗菌活性，對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、普通變形桿菌、八疊球菌等細(xì)菌具有較強(qiáng)的抗菌活性[黃曉冬，“赤楠葉醇提物抗菌活性及成分總黃酮的研究”《泉州師范學(xué)院學(xué)報》2007年第04期]。
[0016]上述原料配方中的甘鹿葉為禾本科(Poaceae ；Gramineae)甘鹿屬植物甘鹿的葉，含有豐富的黃酮類、葉綠素維生素C、烏頭酸、多糖等多種化學(xué)成分，甘蔗葉乙醇提取物對金黃色葡萄球菌、大腸埃希氏菌、銅綠假單胞菌、傷寒沙門氏菌、枯草芽孢桿菌和肺炎克雷伯氏菌均有不同程度的抑制作用[侯小濤等，“甘蔗葉提取物的體外抑菌作用”《研究華西藥學(xué)雜志》2010年第2期]，甘蔗葉乙醇提取物抗氧化能力大于香草酸、對香豆酸[楊新周，“甘蔗花與葉抗氧化活性研究”《云南化工》20