一种抗菌高强度型HDPE管的制备方法与流程

本发明涉及塑料管的制备方法领域，具体涉及一种抗菌高强度型hdpe管的制备方法。

背景技术：

目前，塑料制品在人们的日常生活中占有十分重要的地位，但是随着人们健康观念的改变，逐渐认识到塑料制品表面会大量滋生各类对人体健康有害的治病细菌，人们为有效防除及杀灭塑料表面附生的细菌，通常采用在塑料中添加抗菌剂制成抗菌塑料；有的塑料用抗菌剂使用有机抗菌剂，有机抗菌剂除使用的安全性较差外，还存在耐热性差、易水解、使用寿命短的问题，而且有机抗菌剂针对不同的有机抗菌剂，且使用时间久后细菌会产生耐药性；

现有的给塑料管广泛用于公路、铁路路基、地铁工程、废弃物填埋场、隧道、绿化带、运动场等给排水领域，长埋地下的塑料管经常会受到地面上的压力易于遭到破坏，造成的经济损失巨大；

为了制造塑料管，申请号为cn201610022915.1的专利公开了一种塑料挤出机，包括有模具分配器、水模温机、剪板机和控制系统，该发明结构合理、工作效率高，所成型的塑料板材质量优良、尺寸标准，但是仍然存在以下问题：该挤出机挤出的只是熔融的塑料原料，塑料管生产过程中需要再使用一个模具进行冷却成型，自动化程度低，而且两种装置占地空间大，塑料原料从挤出机到模具的运输时间久，工作效率低。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种抗菌高强度型hdpe管的制备方法：(1)通过内管层、外管层的原料中的纳米氧化锌粉、硬脂酸锌提供了大量的锌离子，锌离子与细菌细胞中酶的结合，破坏了酶的空间结构和活性，使微生物的新陈代谢不可能进行，从而起到杀菌和抑菌的作用，解决了塑料制品表面会大量滋生各类对人体健康有害的治病细菌、以及使用有机抗菌剂的安全性较差，耐热性差、易水解、使用寿命短，使用时间久后细菌会产生耐药性的问题；通过将单层hdpe水管改制成三层复合结构的hdpe水管，通过在内管层、外管层之间设置金属层，金属层的使用增加了hdpe水管耐压强度，使得该hdpe水管不易发生破裂，具有良好的抗冲击性能，解决了现有塑料管经常会受到地面上的压力，易于遭到破坏，造成的经济损失巨大的问题；(2)通过将原料依次放入混合箱中，通过搅拌，混合均匀，加热的过程后，通过内出料口进入成型箱体，第一电机转动带动了第一转动轴以及其上的螺旋叶转动，将混合料向前输送，混合料通过挤压料板进入成型区域，使用制冷设备制造的的冷空气，对高温的混合料进行冷气降温，在成型区域中进行凝固，经过冷却、凝固定型后，得到成品，该装置完成了从原料到塑料管成品的自动生产过程，解决了现有装置自动化程度低的问题；(3)该装置中的成型区域起到模具的作用，解决了塑料管生产过程中使用挤出机后需要再使用一个模具进行冷却成型，塑料原料从挤出机到模具的运输时间久，工作效率低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种抗菌高强度型hdpe管的制备方法，该抗菌高强度型hdpe管包括内管层、金属层、外管层，所述内管层外壁包覆有金属层，所述金属层外壁包覆有外管层；

所述抗菌高强度型hdpe管包括以下步骤制得：

步骤一：称取原料；

步骤二：将原料中的十二烷基三甲基氯化铵、聚六亚甲基胍、甜菜碱和抗氧剂放入hdpe管挤出装置中，进行预混合，搅拌均匀，得到预混合料；

步骤三：将预混合料与高密度聚乙烯、纳米氧化锌粉、电气石粉、偶联剂、二亚苄基山梨醇、乙烯-辛烯共聚物进行混合，搅拌均匀后，加入硬脂酸锌、白油，搅拌均匀后，加入苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物和增塑剂，搅拌均匀，得到混合料；

步骤四：将得到的混合料在温度为180-200℃、螺杆转速为400r/min的条件下挤出塑料管，经过冷却定型后，得到内管层；

步骤五：内管层用牵引机拉动向前运动的过程中，使用绕线装置在内管层外壁上缠绕金属丝，形成金属层，得到含有金属层的hdpe水管；

步骤六：使用hdpe管挤出装置挤出混合料将hdpe水管外壁上金属层上的空隙填满，经过冷却定型后，得到外管层，即制得hdpe管。

作为本发明进一步的方案：所述内管层、外管层包括以下按重量份的原料：高密度聚乙烯120-160份，十二烷基三甲基氯化铵5-7份，聚六亚甲基胍3-6份，甜菜碱2-5份，纳米氧化锌粉3-5份，电气石粉4-7份，硬脂酸锌0.8-1.8份，白油1-2份，偶联剂0.55-3.5份，二亚苄基山梨醇0.5-2份，乙烯-辛烯共聚物0.3-1.2份，抗氧剂0.5-1份，苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物0.2-2份，增塑剂0.5-2份。

作为本发明进一步的方案：所述内管层的厚度为1.0-3.0mm，所述外管层的厚度为0.5-1.5mm,所述金属层的厚度为0.4-1.2mm。

作为本发明进一步的方案：所述金属层由铝、铁、铜、镁、镍、锡、钽、钛、锌、钼、锆中一种或多种金属材质制成。

作为本发明进一步的方案：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的组合，二者的配比为2：1，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂bht的组合，二者配比为1：1。

作为本发明进一步的方案：所述hdpe管挤出装置制造内管层的工作过程如下：

按照重量份称取原料，将原料中的十二烷基三甲基氯化铵、聚六亚甲基胍、甜菜碱和抗氧剂通过进料口放入混合箱中，启动第二电机，第二电机转动带动第二转动轴转动，从而带动搅拌叶转动将放入混合箱的原料进行预混合，搅拌均匀，得到预混合料；

将原料中的高密度聚乙烯、纳米氧化锌粉、电气石粉、偶联剂、二亚苄基山梨醇、乙烯-辛烯共聚物加入混合箱，通过搅拌叶进行混合，搅拌均匀后，加入硬脂酸锌、白油，搅拌均匀后，加入苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物和增塑剂，继续搅拌，得到混合料，通过加热槽中的加热丝，将混合料加热至180-200℃，通过内出料口进入成型箱体；

启动第一电机，第一电机转动通过变速箱调节使得第一电机转速为400r/min，带动了第一转动轴以及其上的螺旋叶以400r/min的转速转动，进入成型箱体的混合料通过旋转的螺旋叶向前输送，当混合料输送至挤压料板，混合料通过第一挤料口和第二挤料口进入成型区域，启动制冷设备，通过送风机连接l型管将冷气混合料输送至冷气通道中，高温的混合料遇到冷气降温凝固，通过成型区域起到模具的作用将混合料形成柔软性的hdpe管，经过冷却、凝固定型后，得到内管层。

本发明的有益效果：

(1)本发明的一种抗菌高强度型hdpe管的制备方法，通过内管层、外管层的原料中的纳米氧化锌粉、硬脂酸锌提供了大量的锌离子，锌离子易与蛋白质结合，所以当生长在塑料表面的微生物接触到塑料中的锌离子时，锌离子强烈吸附细菌，由于锌离子与细菌细胞中酶的结合，破坏了酶的空间结构和活性，使微生物的新陈代谢不可能进行，从而起到杀菌和抑菌的作用，提高了hdpe管的抗菌性能(标准编号：gb/t31402-2015)，保护人体健康；抗菌性能可以达到的结果：金黄色葡萄球菌的抗菌率96.7-97.4％、大肠杆菌的抗菌率97.9-98.6％、肺炎球菌的抗菌率98.6-99.3％；而且使用锌离子这种无机抗菌剂，使得这种抗菌剂270℃以上温度上仍然存在效果，耐热性好，用于pe、hdpe、pvc、ps、abs聚酯等塑料中，具有长效、不产生耐药性等优点；

通过将单层hdpe水管改制成三层复合结构的hdpe水管，通过在内管层、外管层之间设置金属层，金属层的使用增加了hdpe水管耐压强度(标准编号cb/t3616-2017)，使得该hdpe水管不易发生破裂，具有良好的抗冲击性能(标准编号gb/t19712-2005)，延长了hdpe水管的使用寿命；该hdpe水管可以达到的效果，在80℃，4.5mpa条件下进行液压试验，280h内未脆性破坏；爆破压力很高；

(2)本发明中的hdpe管挤出装置，通过将原料依次放入混合箱中通过第二电机转动带动第二转动轴转动，从而带动搅拌叶转动将放入原料搅拌，混合均匀，加热，通过内出料口进入成型箱体，第一电机转动带动了第一转动轴以及其上的螺旋叶转动，将混合料向前输送，混合料通过挤压料板上的第一挤料口和第二挤料口进入成型区域，使用制冷设备制造的的冷空气，通过送风机连接l型管将冷气混合料输送至冷气通道中，对高温的混合料进行冷气降温，在成型区域中进行凝固，经过冷却、凝固定型后，得到成品，该装置完成了从原料到塑料管成品的自动生产过程，自动化程度高，提高了工作效率；

(3)该装置中的成型区域起到模具的作用，使得塑料管生产过程中不需要使用挤出机后再使用一个模具进行冷却成型，节省了两种机器占用的空间，通过节省了从挤出机到模具的运输时间，进一步提高了工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中hdpe管挤出装置的结构示意图；

图2是本发明中一种抗菌高强度型hdpe管的结构示意图；

图3是本发明中混合箱体的内部结构示意图；

图4是本发明中成型箱体的内部结构示意图；

图5是本发明中图4中a处的放大示意图；

图6是本发明中挤压料板处的侧视图；

图7是本发明中冷气通道处的侧视图。

图中：101、内管层；102、金属层；103、外管层；1、第一电机；2、变速箱；3、第一转动轴；4、混合箱体；5、第二电机；6、进料口；7、成型箱体；8、送风机；9、塑料管出口；10、第二转动轴；11、加热槽；12、加热丝；13、搅拌叶；14、内出料口；15、螺旋叶；16、保温层；17、制冷管；18、冷气通道；19、成型区域；20、l型管；21、挤压料板；22、第一挤料口；23、第二挤料口；24、制冷设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-7所示，一种抗菌高强度型hdpe管的制备方法，该抗菌高强度型hdpe管包括内管层、金属层、外管层，所述内管层外壁包覆有金属层，所述金属层外壁包覆有外管层；

所述抗菌高强度型hdpe管包括以下步骤制得：

步骤一：称取原料；

步骤二：将原料中的十二烷基三甲基氯化铵、聚六亚甲基胍、甜菜碱和抗氧剂放入hdpe管挤出装置中，进行预混合，搅拌均匀，得到预混合料；

步骤三：将预混合料与高密度聚乙烯、纳米氧化锌粉、电气石粉、偶联剂、二亚苄基山梨醇、乙烯-辛烯共聚物进行混合，搅拌均匀后，加入硬脂酸锌、白油，搅拌均匀后，加入苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物和增塑剂，搅拌均匀，得到混合料；

步骤四：将得到的混合料在温度为180-200℃、螺杆转速为400r/min的条件下挤出塑料管，经过冷却定型后，得到内管层；

步骤五：内管层用牵引机拉动向前运动的过程中，使用绕线装置在内管层外壁上缠绕金属丝，形成金属层，得到含有金属层的hdpe水管；

步骤六：使用hdpe管挤出装置挤出混合料将hdpe水管外壁上金属层上的空隙填满，经过冷却定型后，得到外管层，即制得hdpe管。

所述内管层、外管层包括以下按重量份的原料：高密度聚乙烯120份，十二烷基三甲基氯化铵5份，聚六亚甲基胍3份，甜菜碱2份，纳米氧化锌粉3份，电气石粉4份，硬脂酸锌0.8份，白油1份，偶联剂0.55份，二亚苄基山梨醇0.5份，乙烯-辛烯共聚物0.3份，抗氧剂0.5份，苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物0.2份，增塑剂0.5份。

所述内管层的厚度为1.0mm，所述外管层的厚度为0.5mm,所述金属层的厚度为0.4mm。

所述金属层由铝、铁、铜、镁、镍、锡、钽、钛、锌、钼、锆中一种或多种金属材质制成。

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的组合，二者的配比为2：1，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂bht的组合，二者配比为1：1。

实施例1的检测结果：

s1、抗菌性能检测结果：金黄色葡萄球菌的抗菌率96.7％、大肠杆菌的抗菌率97.9％、肺炎球菌的抗菌率98.6％；

s2、强度性能检测结果：在80℃，4.5mpa条件下进行液压试验，280h内未脆性破坏；爆破压力很高。

实施例2：

请参阅图1-7所示，一种抗菌高强度型hdpe管的制备方法，该抗菌高强度型hdpe管包括内管层、金属层、外管层，所述内管层外壁包覆有金属层，所述金属层外壁包覆有外管层；

所述抗菌高强度型hdpe管制得步骤与实施例1相同。

所述内管层、外管层包括以下按重量份的原料：高密度聚乙烯160份，十二烷基三甲基氯化铵7份，聚六亚甲基胍6份，甜菜碱5份，纳米氧化锌粉5份，电气石粉7份，硬脂酸锌1.8份，白油2份，偶联剂3.5份，二亚苄基山梨醇2份，乙烯-辛烯共聚物1.2份，抗氧剂1份，苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物2份，增塑剂2份。

所述内管层的厚度为3.0mm，所述外管层的厚度为1.5mm,所述金属层的厚度为1.2mm。

所述金属层由铝、铁、铜、镁、镍、锡、钽、钛、锌、钼、锆中一种或多种金属材质制成。

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的组合，二者的配比为2：1，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂bht的组合，二者配比为1：1。

实施例2的检测结果：

s3、抗菌性能检测结果：金黄色葡萄球菌的抗菌率97.4％、大肠杆菌的抗菌率98.6％、肺炎球菌的抗菌率99.3％；

s4、强度性能检测结果：在80℃，4.5mpa条件下进行液压试验，280h内未脆性破坏；爆破压力很高。

请参阅图1-7所示，该hdpe管挤出装置，包括混合箱体4、成型箱体7，所述混合箱体4顶部安装有第二电机5，所述混合箱体4顶部一侧安装有进料口6，所述混合箱体4底部连接到成型箱体7顶部一端，所述成型箱体7接近混合箱体4一侧设有变速箱2，所述变速箱2远离成型箱体7一端连接到第一电机1的输出轴上，所述成型箱体7中间位置顶部安装有制冷设备24(型号：zgly-330wno)和送风机8(型号：fv-20ns3c)，所述制冷设备24通过管道与送风机8连接，所述成型箱体7远离变速箱2一端设有塑料管出口9；

所述混合箱体4内腔设有搅拌叶13，所述搅拌叶13套接在第二转动轴10底端，所述搅拌叶13底部呈圆锥体状，所述第二转动轴10顶端活动贯穿混合箱体4顶部连接至第二电机5的输出轴上，所述混合箱体4内壁上设有加热槽11，所述加热槽11内部安装有加热丝12，所述加热槽11底部呈凹槽状，所述凹槽中心位置设有内出料口14，所述内出料口14底端贯通至成型箱体7内腔中；

所述成型箱体7内壁上安装有保温层16，所述保温层16由硅酸铝保温材料组成，所述成型箱体7内腔中设有第一转动轴3，所述第一转动轴3一端活动贯穿成型箱体7连接至变速箱2的输出轴上，所述第一转动轴3外部安装有螺旋叶15，所述第一转动轴3远离变速箱2一端设有挤压料板21，所述挤压料板21远离第一转动轴3一侧安装有制冷管17，所述制冷管17外壁与保温层16组合出成型区域19，所述制冷管17内部为冷气通道18，所述挤压料板21内部安装有l型管20，所述l型管20顶端贯穿成型箱体7顶部连通至送风机8的出风口，所述l型管20远离送风机8一端连通至冷气通道18，所述制冷管17远离挤压料板21一端连通至塑料管出口9；

所述挤压料板21外缘开设有若干第一挤料口22，所述挤压料板21于第一挤料口22内圈开设有若干第二挤料口23，所述第一挤料口22的直径大于第二挤料口23的直径。

请参阅图1-7所示，该hdpe管挤出装置制造内管层的工作过程如下：

按照重量份称取原料，将原料中的十二烷基三甲基氯化铵、聚六亚甲基胍、甜菜碱和抗氧剂通过进料口放入混合箱中，启动第二电机，第二电机转动带动第二转动轴转动，从而带动搅拌叶转动将放入混合箱的原料进行预混合，搅拌均匀，得到预混合料；

将原料中的高密度聚乙烯、纳米氧化锌粉、电气石粉、偶联剂、二亚苄基山梨醇、乙烯-辛烯共聚物加入混合箱，通过搅拌叶进行混合，搅拌均匀后，加入硬脂酸锌、白油，搅拌均匀后，加入苯乙烯与马来酸酐的无规共聚物和增塑剂，继续搅拌，得到混合料，通过加热槽中的加热丝，将混合料加热至180-200℃，通过内出料口进入成型箱体；

启动第一电机，第一电机转动通过变速箱调节使得第一电机转速为400r/min，带动了第一转动轴以及其上的螺旋叶以400r/min的转速转动，进入成型箱体的混合料通过旋转的螺旋叶向前输送，当混合料输送至挤压料板，混合料通过第一挤料口和第二挤料口进入成型区域，启动制冷设备，通过送风机连接l型管将冷气混合料输送至冷气通道中，高温的混合料遇到冷气降温凝固，通过成型区域起到模具的作用将混合料形成柔软性的hdpe管，经过冷却、凝固定型后，得到内管层。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。