本发明涉及pe管材技术领域，特别是一种防霉抑菌抗病毒pe管材。
背景技术：
pe(聚乙烯)是指由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，是产量最大的通用塑料之一，是具有质轻、无毒、较好的机械强度、优良的电绝缘性和耐化学腐蚀性能的热塑性塑料。
pe管是以聚乙烯颗粒为主，多种原料混合在型材成型机中成型的管材。广泛的应用于建筑给水，建筑排水、城市供水、埋地排水管、建筑采暖、燃气输配、输气管、电工与电讯保护套管、工业用管、农业用管等。
在pe管材的应用中，与水较长接触后，容易滋生细菌，产生滑腻手感，导致严重的细菌污染。现有的pe管抗菌技术一般采用纳米抗菌和银离子抗菌，实际上就是将金属离子添加到塑料制品里达到一定的抗菌性能。这些方法能产生抗菌效果，但是其添加的银离子与聚乙烯没有充分融合，从而降低了韧性和抗断裂性能，降低了pe管材的综合力学性能。
如专利号2013105721187提供了一种抗菌pe管，该专利采用双层结构，机100%的聚乙烯树脂组成的外层和95%的聚乙烯树脂和5%的纳米抗菌剂组成的内层，其内层是将聚乙烯树脂和抗菌剂经过搅拌机高低速搅拌制粒，再将制得的粒子与用做外层原料的聚乙烯树脂共挤成型，采用高低速搅拌、二层共挤等技术，从而增加了pe管的抗菌能力。但是其纳米抗菌剂没有与聚乙烯充分融合，内层与外层更加无法融合，使得pe管在整体上降低了韧性和抗断裂性能，缩短了使用寿命。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是正对上述实际问题提供一种具有高韧性的，能够有效减少断裂的防霉抑菌抗病毒pe管材，以便更好地满足实际工程应用。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种防霉抑菌抗病毒pe管材，其特征在于原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛树脂60-80份、陶瓷微粒60-80份、碳纤维8-16份、石墨8-16份、玻璃纤维6-12份、纳米竹炭纤维0.8-1.2份、纳米银粉末0.8-1.2份、相容剂5-7份、抗氧剂0.5-0.7份。
优选的，该原材料成分及其重量是：聚乙烯100份、酚醛树脂70份、陶瓷微粒70份、碳纤维12份、石墨12份、玻璃纤维9份、纳米竹炭纤维1.0份、纳米银粉末1.0份、相容剂6份、抗氧剂0.6份。
所述碳纤维的纤维径为5μm-9μm，纤维长度为170μm--410μm。
所述相容剂为马来酸酐或丙烯酸酯。
所述抗氧剂为高分子量受阻酚类抗氧剂，优选ps802抗氧剂，也可采用1010抗氧剂、1076抗氧剂。
所述防霉抑菌抗病毒pe管材的制备方法包括如下步骤。
⑴按照所述的成分及重量分数备料。
⑵将聚乙烯、酚醛树脂、相容剂、抗氧剂放入高混机中混合3～5分钟，然后加入到螺杆挤出机中，通过螺杆挤出机塑化后，输送到转体式高温熔体压延浸润槽内；得到包容性pe材料；所述螺杆挤出机温度为257-261℃。
⑶将陶瓷微粒、碳纤维、石墨、玻璃纤维、纳米竹炭纤维、纳米银粉末输送到转体式高温熔体压延浸润槽内，与包容性pe材料高温混熔，进行充分压延浸润，然后投入到螺杆挤出机中冷却造粒，得到抗菌高韧性pe材料；所述浸润槽温度为261-333℃。
⑷将抗菌高韧性pe材料通过管材成型机进行初步成型-真空冷却成型-缓速牵引缩型-水冷定型-同速牵引出定型管材-切割，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品；所述缓速牵引缩型指牵引速度为挤出速度的90%-98%。
在步骤⑷中，将抗菌高韧性pe材料通过管材成型机进行初步成型，初步成型时设定挤出模头温度为163℃-173℃，挤出速度为0.2-1.0m/min；初步成型后进行真空冷却成型，设定真空度为0.03mpa-0.05mpa，冷却温度为48℃-52℃；真空冷却成型后由引出机进行牵引，设定牵引速度为0.18-0.98m/min；再继续进行水冷定型，控制水冷温度为13℃-17℃；再按照同样的速度牵引出定型的pe管材，再经切割机根据要求的长度切断，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
本发明的有益效果是：在聚乙烯中混入酚醛树脂、相容剂和抗氧剂，可以大大提高聚乙烯的包容性；结合陶瓷微粒和石墨的刚度特性，以及碳纤维和玻璃纤维的拉伸特性，再加上纳米竹炭纤维、纳米银粉末的抗菌特性，不仅可以大大提高聚乙烯的韧性和抗断裂性能，还可使管材具有防霉抑菌抗病毒性能；在制备过程中将原材料各组分进行分步混熔，可使各原材料物质得到充分熔融，有效提高生产质量，提高韧性效果；特定的温度可以提高相容性，特定的速度可以提高拉伸强度和弯曲强度；特定的原材料配备结合制备方法使得pe管材在拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率方面得到了良好的平衡增长，有效提高了综合力学性能并具有了防霉抑菌抗病毒性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1。
一种防霉抑菌抗病毒pe管材，其原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛树脂60份、陶瓷微粒60份、碳纤维8份、石墨8份、玻璃纤维6份、纳米竹炭纤维0.8份、纳米银粉末0.8份、相容剂5份、抗氧剂0.5份。
所述碳纤维的纤维径为5μm-6μm，纤维长度为170μm--250μm。
所述相容剂为马来酸酐。
所述抗氧剂为1010抗氧剂。
实施例2。
一种防霉抑菌抗病毒pe管材，其原材料成分及其重量是：聚乙烯100份、酚醛树脂70份、陶瓷微粒70份、碳纤维12份、石墨12份、玻璃纤维9份、纳米竹炭纤维1.0份、纳米银粉末1.0份、相容剂6份、抗氧剂0.6份。
所述碳纤维的纤维径为7μm-8μm，纤维长度为250μm--330μm。
所述相容剂为马来酸酐。
所述抗氧剂为ps802抗氧剂。
实施例3。
一种防霉抑菌抗病毒pe管材，其原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛树脂80份、陶瓷微粒80份、碳纤维16份、石墨16份、玻璃纤维12份、纳米竹炭纤维1.2份、纳米银粉末1.2份、相容剂7份、抗氧剂0.7份。
所述碳纤维的纤维径为8μm-9μm，纤维长度为330μm--410μm。
所述相容剂为丙烯酸酯。
所述抗氧剂为1076抗氧剂。
实施例4。
制备一种防霉抑菌抗病毒pe管材，包括如下步骤。
⑴按照实施例1所述的成分及重量分数备料。
⑵将聚乙烯、酚醛树脂、相容剂、抗氧剂放入高混机中混合3分钟，然后加入到螺杆挤出机中，通过螺杆挤出机塑化后，输送到转体式高温熔体压延浸润槽内；得到包容性pe材料；所述螺杆挤出机温度为257℃。
⑶将陶瓷微粒、碳纤维、石墨、玻璃纤维、纳米竹炭纤维、纳米银粉末输送到转体式高温熔体压延浸润槽内，与包容性pe材料高温混熔，进行充分压延浸润，然后投入到螺杆挤出机中冷却造粒，得到抗菌高韧性pe材料；所述浸润槽温度为261℃。
⑷将抗菌高韧性pe材料通过管材成型机进行初步成型，初步成型时设定挤出模头温度为163℃，挤出速度为0.2m/min；初步成型后进行真空冷却成型，设定真空度为0.03mpa，冷却温度为48℃；真空冷却成型后由引出机进行牵引，设定牵引速度为0.18m/min；再继续进行水冷定型，控制水冷温度为13℃；再按照0.18m/min的速度牵引出定型的pe管材，再经切割机根据要求的长度切断，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
实施例5。
制备一种防霉抑菌抗病毒pe管材，包括如下步骤。
⑴按照实施例2所述的成分及重量分数备料。
⑵将聚乙烯、酚醛树脂、相容剂、抗氧剂放入高混机中混合4分钟，然后加入到螺杆挤出机中，通过螺杆挤出机塑化后，输送到转体式高温熔体压延浸润槽内；得到包容性pe材料；所述螺杆挤出机温度为258℃。
⑶将陶瓷微粒、碳纤维、石墨、玻璃纤维、纳米竹炭纤维、纳米银粉末输送到转体式高温熔体压延浸润槽内，与包容性pe材料高温混熔，进行充分压延浸润，然后投入到螺杆挤出机中冷却造粒，得到抗菌高韧性pe材料；所述浸润槽温度为289℃。
⑷将抗菌高韧性pe材料通过管材成型机进行初步成型，初步成型时设定挤出模头温度为168℃，挤出速度为0.50m/min；初步成型后进行真空冷却成型，设定真空度为0.04mpa，冷却温度为49℃；真空冷却成型后由引出机进行牵引，设定牵引速度为0.48m/min；再继续进行水冷定型，控制水冷温度为15℃；再按照0.48m/min的速度牵引出定型的pe管材，再经切割机根据要求的长度切断，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
实施例6。
制备一种防霉抑菌抗病毒pe管材，包括如下步骤。
⑴按照实施例2所述的成分及重量分数备料。
⑵将聚乙烯、酚醛树脂、相容剂、抗氧剂放入高混机中混合4分钟，然后加入到螺杆挤出机中，通过螺杆挤出机塑化后，输送到转体式高温熔体压延浸润槽内；得到包容性pe材料；所述螺杆挤出机温度为259℃。
⑶将陶瓷微粒、碳纤维、石墨、玻璃纤维、纳米竹炭纤维、纳米银粉末输送到转体式高温熔体压延浸润槽内，与包容性pe材料高温混熔，进行充分压延浸润，然后投入到螺杆挤出机中冷却造粒，得到抗菌高韧性pe材料；所述浸润槽温度为297℃。
⑷将抗菌高韧性pe材料通过管材成型机进行初步成型，初步成型时设定挤出模头温度为169℃，挤出速度为0.63m/min；初步成型后进行真空冷却成型，设定真空度为0.04mpa，冷却温度为50℃；真空冷却成型后由引出机进行牵引，设定牵引速度为0.61m/min；再继续进行水冷定型，控制水冷温度为15℃；再按照0.61m/min的速度牵引出定型的pe管材，再经切割机根据要求的长度切断，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
实施例7。
制备一种防霉抑菌抗病毒pe管材，包括如下步骤。
⑴按照实施例3所述的成分及重量分数备料。
⑵将聚乙烯、酚醛树脂、相容剂、抗氧剂放入高混机中混合5分钟，然后加入到螺杆挤出机中，通过螺杆挤出机塑化后，输送到转体式高温熔体压延浸润槽内；得到包容性pe材料；所述螺杆挤出机温度为261℃。
⑶将陶瓷微粒、碳纤维、石墨、玻璃纤维、纳米竹炭纤维、纳米银粉末输送到转体式高温熔体压延浸润槽内，与包容性pe材料高温混熔，进行充分压延浸润，然后投入到螺杆挤出机中冷却造粒，得到抗菌高韧性pe材料；所述浸润槽温度为333℃。
⑷将抗菌高韧性pe材料通过管材成型机进行初步成型，初步成型时设定挤出模头温度为173℃，挤出速度为1.0m/min；初步成型后进行真空冷却成型，设定真空度为0.05mpa，冷却温度为52℃；真空冷却成型后由引出机进行牵引，设定牵引速度为0.98m/min；再继续进行水冷定型，控制水冷温度为17℃；再按照0.98m/min的速度牵引出定型的pe管材，再经切割机根据要求的长度切断，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
按照现有方法生产抗菌pe管材，并进行对照试验。
对照实施例8。
按照常规方法制备抗菌pe管；采用双层结构，其外层为100%的聚乙烯树脂，内层由95%的聚乙烯树脂和5%的抗菌剂组成；内层和外层的重量比为1:10；该抗菌剂的重量成分为二氧化硅0.5份、纳米银粉末0.025份、钛酸四丁酯0.3份、丙醇0.1份、冰醋酸0.1份，其制备步骤为：①将二氧化硅送入反应釜中，加水搅拌均匀，升温到150℃；②将纳米银粉末加入反应釜中与二氧化硅溶液充分混合、反应，2h后冷却温度至50摄氏度，得到混合物料a；③将钛酸四丁酯、丙醇和冰醋酸铵按2：1：1混合，放入恒温电磁搅拌器上搅拌1h，得到混合物料b；④将混合物料b滴入混合物料a中，搅拌均匀后，对其进行干燥处理；⑤对混合物料进行烘干、研磨处理，得到成品抗菌剂粉末；⑥将9.5份聚乙烯树脂和制好的抗菌剂粉末0.5份经搅拌机高低速搅拌后制粒；⑦采用二层共挤复合挤出机组，主挤出机内为聚乙烯树脂100份，辅挤出机内为9.5份聚乙烯树脂和制好的抗菌剂粉末0.5份制好的粒子，两层物料在挤出机组实现复合共挤出；⑧随后对其进行切割，冷却即可得到抗菌pe管成品。
对照实施例9。
按照常规方法制备抗菌pe管；采用双层结构，其外层为100%的聚乙烯树脂，内层由95%的聚乙烯树脂和5%的抗菌剂组成；内层和外层的重量比为2:13；该抗菌剂的重量成分为二氧化硅0.5份、纳米银粉末0.025份、钛酸四丁酯0.3份、丙醇0.1份、冰醋酸0.1份，其制备步骤为：①将二氧化硅送入反应釜中，加水搅拌均匀，升温到150℃；②将纳米银粉末加入反应釜中与二氧化硅溶液充分混合、反应，2h后冷却温度至50摄氏度，得到混合物料a；③将钛酸四丁酯、丙醇和冰醋酸铵按2：1：1混合，放入恒温电磁搅拌器上搅拌1h，得到混合物料b；④将混合物料b滴入混合物料a中，搅拌均匀后，对其进行干燥处理；⑤对混合物料进行烘干、研磨处理，得到成品抗菌剂粉末；⑥将9.5份聚乙烯树脂和制好的抗菌剂粉末0.5份经搅拌机高低速搅拌后制粒；⑦采用二层共挤复合挤出机组，主挤出机内为聚乙烯树脂65份，辅挤出机内为9.5份聚乙烯树脂和制好的抗菌剂粉末0.5份制好的粒子，两层物料在挤出机组实现复合共挤出；⑧随后对其进行切割，冷却即可得到抗菌pe管成品。
对上述各实施例生产的管材进行测定和评价。
由上表可知，本发明各实施例生产的防霉抑菌抗病毒pe管材产品与对照实施例生产的抗菌pe管材产品相比较，抗菌性能略有提高，但在拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率方面均得到了平衡增长，有效提高了韧性和抗断裂性能。