抑菌防结垢功能管.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910031542.8 (22)申请日 2019.01.14 (71)申请人 上海伟星新型建材有限公司 地址 201404 上海市奉贤区大叶公路4601 号 (72)发明人 应淑妮薛冠陈国贵 (51)Int.Cl. F16L 9/147(2006.01) C08L 23/06(2006.01) C08L 59/00(2006.01) C08L 23/14(2006.01) C08K 3/08(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 9/02(200。

2、6.01) C08K 3/34(2006.01) C08K 7/10(2006.01) (54)发明名称 一种抑菌防结垢功能管 (57)摘要 本发明涉及一种抑菌防结垢功能管， 其特征 在于， 所述管材， 内层为具有抑菌防结垢功能的 改性聚烯烃材料， 第二层为热熔胶， 第三层为纤 维增强POM材料， 第四层为热熔胶层， 第五层为聚 烯烃材料。 本发明的优点： 该新型给水管道中， 通 过在基体树脂中引入微纳米铜粉或载铜蒙脱石， 可实现抑菌防结垢的效果； 同时， 中间层引入纤 维增强聚甲醛材料， 提高了整体管材的强度， 进 一步实现管材的更高耐压的能力。 该发明可应用 用于建筑管道制备， 特别是具有。

3、卫生性能要求的 生活给水管、 具有更高耐压要求的建筑立管。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 111434966 A 2020.07.21 CN 111434966 A 1.一种抑菌防结垢功能管， 管材内层为具有抑菌防结垢功能的改性聚烯烃材料， 第二 层为热熔胶， 第三层为纤维增强POM材料， 第四层为热熔胶层， 第五层为聚烯烃材料； 其中： 内层树脂中引入微纳米铜粉， 载铜蒙脱石或者载铜蒙脱石杂化材料； 中间层引入纤维 增强聚甲醛材料。 2.如权利要求1所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 所述管材第三层为增强 层， 通过共挤加工温度接近的纤维增强POM， 在第二、 第四层使。

4、用热熔胶保证与基体树脂之 间的结合力。 3.如权利要求1所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 所述管材各层材料质量之 间的比例为： 内层520； 第二层010； 第三层040； 第四层010； 第五层25 80。 4.如权利要求1所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 所述的管材内层的基体树 脂材料是PPR、 PE、 PERT、 PB中的一种， 且加入抑菌防结垢改性材料。 5.如权利要求1所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 所述管材内层的抑菌防结 垢改性材料为微纳米铜粉， 载铜蒙脱石或者载铜蒙脱石杂化材料中的一种。 6.如权利要求1所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 。

5、选用微纳米铜粉的粒径为 100800nm， 微纳米铜粉在管材内层中的质量分数为0.11。 7.如权利要求1所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 载铜蒙脱石的铜离子含量 为50100mg/g， 粒径为500纳米1微米， 载铜蒙脱石在管材内层中的质量分数为0.5 5。 8.如权利要求1所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 载铜蒙脱石杂化材料， 粒 径为500纳米1微米， 载铜蒙脱石杂化材料在管材内层中的质量分数为0.55。 9.如权利要求8所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 载铜蒙脱石杂化材料的制 备方法， 其具体步骤为： 首先将蒙脱石加入五水硫酸铜的溶液中， 进行微波搅拌， 。

6、在4060条件反应6h， 通过 离心处理至蒙脱石完全沉淀， 然后用去离子水清洗， 并保留部分水， 形成悬浮液， 得到载铜 蒙脱石初产物； 再加入氨基硅烷的乙醇溶液中， 采用用冰醋酸调节pH值为35， 80回流搅 拌6h； 反应结束后过滤、 用去离子水清洗， 加水形成载铜有机改性蒙脱石悬浮液； 最后与氧 化石墨烯悬浮液共混， 超声1h后继续搅拌2h， 然后沉淀、 过滤、 冷冻干燥， 制成载铜蒙脱石杂 化材料。 10.如权利要求1所述的一种抑菌防结垢功能管， 其特征在于， 所述管材外层基体树脂 材料是PPR、 PE、 PERT、 PB中的一种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111434966。

7、 A 2 一种抑菌防结垢功能管 技术领域 0001 本发明涉及管材生产技术领域， 具体的说， 一种抑菌防结垢功能管。 背景技术 0002 传统给水管道在使用过程中因有害细菌、 霉菌等微生物的滋生蔓延会造成饮用水 的二次污染， 对人们生活健康造成危害。 赋予管道抗菌功能则可以有效抑制有害细菌在管 道中的生长， 从而保证饮用水的健康、 安全。 近几年的抗菌管主要推行的是纳米银抗菌管， 纳米银具有很好的抗菌效果， 但是其安全性一直受国内外研究人员的质疑。 研究认为， 银离 子具有很强的氧化性, 进入人体内的银离子积累过多还会引起内脏器官水肿等症状。 而纳 米微粒的强渗透性不仅仅为药物的使用提供了有效。

8、性， 同时， 也对人体健康提出了潜在威 胁。 因此， 开发一种具有一定抗菌功能又安全健康的管材， 是非常有意义的课题。 铜是人类 最早发现和使用的金属材料， 几千年的使用认证了其安全可靠， 而铜离子又是人类不可或 缺的元素， 且铜材料的抗菌性能早已得到认证。涉水产品分类目录 中， 明确了其为输配水 的使用材料之一。 因此， 将铜材料应用到输水管道中具有一定的开发价值。 0003 市场上， 含铜管道主要是铜管和铜塑复合管。 但是铜管的成本高， 其连接处容易出 现漏水； 而铜塑复合管是在塑料管内内衬铜管， 虽然成本略有下降， 但其铜塑界面处仍存在 分层隐患。 因此开发一种全新的含铜管道产品。 因此。

9、， 我们提出， 将铜粉微粒与聚烯烃树脂 共混复合作为抗菌层材料制备新型抗菌管道， 作为抗菌管开发的迭代升级。 0004 此外， 为了进一步提高管材的耐压性能， 又区别于传统的金属材料增强复合管， 本 发明还引入具有高强度的工程塑料POM的纤维增强改性材料作为增强层， 通过多层共挤， 生 产工艺简单， 而改性材料能够更好的与基体树脂相结合， 从而保证该新型管材具有稳定的 耐压性能。 发明内容 0005 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种抑菌防结垢功能管。 0006 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 0007 一种抑菌防结垢功能管， 管材内层为具有抑菌防结垢功能的改性聚烯烃材料。

10、， 第 二层为热熔胶， 第三层为纤维增强POM材料， 第四层为热熔胶层， 第五层为聚烯烃材料； 其 中： 0008 内层树脂中引入微纳米铜粉或载铜蒙脱石， 可实现抑菌防结垢的效果； 同时， 中间 层引入纤维增强聚甲醛材料， 提高了整体管材的强度， 进一步实现管材的更高耐压的能力。 0009 所述的管材内层的基体树脂材料是PPR、 PE、 PERT、 PB中的一种， 且加入抑菌防结垢 改性材料。 0010 所述管材内层的抑菌防结垢改性材料为微纳米铜粉， 载铜蒙脱石或者载铜蒙脱石 杂化材料中的一种。 其中选用微纳米铜粉的粒径为100800nm， 微纳米铜粉在管材内层中 的质量分数为0.11； 说明。

11、书 1/5 页 3 CN 111434966 A 3 0011 载铜蒙脱石的铜离子含量为50100mg/g， 粒径为500纳米1微米， 载铜蒙脱石在 管材内层中的质量分数为0.55。 0012 载铜蒙脱石杂化材料， 粒径为500纳米1微米， 载铜蒙脱石杂化材料在管材内层 中的质量分数为0.55。 0013 载铜蒙脱石杂化材料的制备方法， 其具体步骤为： 0014 首先将蒙脱石加入五水硫酸铜的溶液中， 进行微波搅拌， 在4060条件反应6h， 通过离心处理至蒙脱石完全沉淀， 然后用去离子水清洗， 并保留部分水， 形成悬浮液， 得到 载铜蒙脱石初产物； 再加入氨基硅烷的乙醇溶液中， 采用用冰醋酸调。

12、节pH值为35， 80回 流搅拌6h； 反应结束后过滤、 用去离子水清洗， 加水形成载铜有机改性蒙脱石悬浮液； 最后 与氧化石墨烯悬浮液共混， 超声1h后继续搅拌2h， 然后沉淀、 过滤、 冷冻干燥， 制成载铜蒙脱 石杂化材料。 0015 蒙脱石与五水硫酸铜的质量比为1:2； 0016 载铜蒙脱石初产物在悬浮液中的质量分数为510； 0017 氨基硅烷的在乙醇中的质量分数为5； 0018 载铜蒙脱石初产物的悬浮液和氨基硅烷的乙醇溶液的质量比为5:1； 0019 氧化石墨烯在氧化石墨烯悬浮液中的质量分数为15； 氧化石墨烯悬浮液是将 氧化石墨烯溶于水中形成悬浮液； 0020 载铜有机改性蒙脱石悬。

13、浮液与氧化石墨烯悬浮液的质量比为3:1； 0021 氧化石墨烯具有独特的二维(2D)蜂窝状疏水平面结构和亲水基团， 其边缘含有羧 基(COOH)和羟基(OH)基团， 使其有备优异的抗菌活性。 氧化石墨烯可以对细菌薄膜进 行机械破坏而达到抗菌功能。 0022 载铜蒙脱石杂化材料： 为核壳双层结构， 其表层为石墨烯包裹， 其内层为载铜有机 改性蒙脱石复合材料。 0023 所述管材第三层为增强层， 通过共挤加工温度接近的纤维增强POM， 实现管材整体 强度的提升， 为保证与基体树脂之间不分层， 在第二、 第四层使用热熔胶保证与基体树脂直 接的结合力。 其中， 所使用的纤维可为玻璃纤维、 玄武岩纤维、。

14、 碳纤维中的一种。 0024 所述管材各层之间的比例为： 内层520； 第二层010； 第三层0 40； 第 四层010； 第五层2580。 0025 所述管材内层， 外层基体树脂材料是PPR、 PE、 PERT、 PB中的一种。 0026 与现有技术相比， 本发明的积极效果是： 0027 1.引用无毒、 安全的微纳米铜材料作为抗菌成分应用于生活用管道中， 使新一代 抑菌防结垢管道产品的卫生性能优异， 是原有抗菌产品的迭代升级。 0028 2.选用与聚烯烃加工温度接近的POM改性材料作为增强层， 通过共挤既保证了与 基体树脂间的作用力， 保证产品不分层； 又可以实现管材与管件的热熔连接， 保证。

15、管道产品 施工便利， 且稳定可靠。 0029 3.抗菌材料可以制备成母粒， 也可以直接共混挤出； POM增强材料可制成改性粒料 直接用于生产； 整个生产过程可以沿用原有挤出设备， 工艺操作简单， 可实现工业化生产。 说明书 2/5 页 4 CN 111434966 A 4 附图说明 0030 图1为一种抑菌防结垢功能管示意图； 0031 附图中： 1管材内层， 2第二层， 3第三层， 4第四层， 5第五层。 具体实施方式 0032 以下提供本发明一种抑菌防结垢功能管的具体实施方式。 0033 实施例1 0034 一种抑菌防结垢功能管， 管材内层为微纳米铜粉改性HDPE管材， 第三层为玻璃纤 维。

16、增强POM材料， 两者之间通过热熔胶粘结， 最外层为HDPE基材。 其中： 0035 管材内层中， 添加的微纳米铜粉的粒径为500nm， 通过先制备10的改性母粒， 然 后以8的添加比例与HDPE基料进行共混。 0036 管材第三层为玻璃纤维增强POM， 其中纤维含量为25， 该改性料中含有8的相 容剂， 保证纤维与POM基体之间的结合力。 为了降低POM的结晶速率， 适当添加5的TPU进行 调整。 0037 所述管材各层之间的比例为： 内层1为10； 第二层2为10； 第三层 3为40； 第 四层4为10； 第五层5为30。 0038 该管材可以通过五层共挤设备直接挤出成型。 0039 内层。

17、的材料的抗菌性能的测试指标为： 表1 0040 实验菌种 抗菌性能值 大肠杆菌 6.3 金黄色葡萄球菌 6.2 0041 实施例2 0042 一种抑菌防结垢功能管， 管材内层为载铜蒙脱石的改性PPR管材， 第三层为玻璃纤 维增强POM材料， 两者之间通过热熔胶粘结， 最外层为PPR基材。 其中： 0043 管材内层中， 添加的载铜蒙脱石的粒径为800nm， 通过先制备10的改性母粒， 然 后以10的添加比例与HDPE基料进行共混。 0044 管材第三层为玻璃纤维增强POM， 其纤维含量为25， 该改性料中含有8的相容 剂， 保证纤维与POM基体之间的结合力。 为了降低POM的结晶速率， 适当添。

18、加5的TPU进行调 整。 0045 所述管材各层之间的比例为： 内层12； 第二层8； 第三层32； 第四层8； 第五 层40。 0046 该管材可以通过五层共挤设备直接挤出成型。 0047 内层的材料的抗菌性能的测试指标为： 表2 0048 实验菌种 抗菌性能值 大肠杆菌 3.2 金黄色葡萄球菌 2.9 0049 实施例3 说明书 3/5 页 5 CN 111434966 A 5 0050 一种抑菌防结垢功能管， 管材内层为载铜蒙脱石杂化材料的改性HDPE 管材， 第三 层为玄武岩纤维增强POM材料， 两者之间通过热熔胶粘结， 最外层为HDPE基材。 其中： 0051 管材内层中， 添加的载。

19、铜蒙脱石杂化材料的粒径为200nm， 通过先制备 10的改 性母粒， 然后以5的添加比例与HDPE基料进行共混。 0052 管材第三层为玄武岩纤维增强POM， 其纤维含量为25， 该改性料中含有8的相 容剂， 保证纤维与POM基体之间的结合力。 为了降低POM的结晶速率， 适当添加5的TPU进行 调整。 0053 所述管材各层之间的比例为： 内层20； 第二层10； 第三层30； 第四层10； 第 五层30。 0054 该管材可以通过五层共挤设备直接挤出成型。 0055 载铜蒙脱石杂化材料的制备方法， 其具体步骤为： 0056 首先将蒙脱石加入五水硫酸铜的溶液中， 进行微波搅拌， 在4060条。

20、件反应6h， 通过离心处理至蒙脱石完全沉淀， 然后用去离子水清洗， 并保留部分水， 形成悬浮液， 得到 载铜蒙脱石初产物； 再加入氨基硅烷的乙醇溶液中， 采用用冰醋酸调节pH值为35， 80回 流搅拌6h； 反应结束后过滤、 用去离子水清洗， 加水形成载铜有机改性蒙脱石悬浮液； 最后 与氧化石墨烯悬浮液共混， 超声1h后继续搅拌2h， 然后沉淀、 过滤、 冷冻干燥， 制成载铜蒙脱 石杂化材料。 0057 蒙脱石与五水硫酸铜的质量比为1:2； 0058 载铜蒙脱石初产物在悬浮液中的质量分数为7； 0059 氨基硅烷的在乙醇中的质量分数为5； 0060 载铜蒙脱石初产物的悬浮液和氨基硅烷的乙醇溶液。

21、的质量比为5:1； 0061 氧化石墨烯在氧化石墨烯悬浮液中的质量分数为15； 氧化石墨烯悬浮液是将 氧化石墨烯溶于水中形成悬浮液； 0062 载铜有机改性蒙脱石悬浮液与氧化石墨烯悬浮液的质量比为3:1； 0063 内层的材料的抗菌性能的测试指标为： 表3 0064 实验菌种 抗菌性能值 大肠杆菌 5.5 金黄色葡萄球菌 5.7 0065 实施例4 0066 一种抑菌防结垢功能管， 管材内层为载铜蒙脱石杂化材料的改性HDPE 管材， 第三 层为玄武岩纤维增强POM材料， 两者之间通过热熔胶粘结， 最外层为HDPE基材。 其中： 0067 管材内层中， 添加的载铜蒙脱石杂化材料的粒径为200nm。

22、， 通过先制备10的改性 母粒， 然后以5的添加比例与HDPE基料进行共混。 0068 管材第三层为玄武岩纤维增强POM， 其纤维含量为25， 该改性料中含有8的相 容剂， 保证纤维与POM基体之间的结合力。 为了降低POM的结晶速率， 适当添加5的TPU进行 调整。 0069 所述管材各层之间的比例为： 内层20； 第二层10； 第三层30； 第四层10； 第 五层30。 说明书 4/5 页 6 CN 111434966 A 6 0070 该管材可以通过五层共挤设备直接挤出成型。 0071 载铜蒙脱石杂化材料的制备方法， 其具体步骤为： 0072 首先将蒙脱石加入五水硫酸铜的溶液中， 进行微。

23、波搅拌， 在4060条件反应6h， 通过离心处理至蒙脱石完全沉淀， 然后用去离子水清洗， 并保留部分水， 形成悬浮液， 得到 载铜蒙脱石初产物； 再加入氨基硅烷的乙醇溶液中， 采用用冰醋酸调节pH值为35， 80回 流搅拌6h； 反应结束后过滤、 用去离子水清洗， 加水形成载铜有机改性蒙脱石悬浮液； 然后 用去离子水清洗， 过滤、 冷冻干燥， 制成载铜蒙脱石杂化材料。 0073 蒙脱石与五水硫酸铜的质量比为1:2； 0074 载铜蒙脱石初产物在悬浮液中的质量分数为7； 0075 氨基硅烷的在乙醇中的质量分数为5； 0076 载铜蒙脱石初产物的悬浮液和氨基硅烷的乙醇溶液的质量比为5:1； 007。

24、7 内层的材料的抗菌性能的测试指标为： 表4 0078 实验菌种 抗菌性能值 大肠杆菌 4.8 金黄色葡萄球菌 5.1 0079 从抗菌性能， 与实施例3相比， 抗菌性能下降了10左右， 主要是原因是氧化石墨 烯的协同作用。 0080 实施例5 0081 一种抑菌防结垢功能管， 管材内层为微纳米铜粉改性HDPE管材， 最外层为HDPE基 材。 其中： 0082 管材内层中， 添加的微纳米铜粉的粒径为500nm， 通过先制备10的改性母粒， 然 后以8的添加比例与HDPE基料进行共混。 0083 所述管材各层之间的比例为： 内层10； ； 第五层90。 0084 该管材可以通过二层共挤设备直接挤出成型。 0085 内层的材料的抗菌性能的测试指标为： 表1 0086 实验菌种 抗菌性能值 大肠杆菌 6.8 金黄色葡萄球菌 6.5 0087 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围内。 说明书 5/5 页 7 CN 111434966 A 7 图1 说明书附图 1/1 页 8 CN 111434966 A 8 。