本發明涉及pe管材技術領域，特別是一種防霉抑菌抗病毒pe管材。
背景技術：
pe(聚乙烯)是指由乙烯單體自由基聚合而成的聚合物，是產量最大的通用塑料之一，是具有質輕、無毒、較好的機械強度、優良的電絕緣性和耐化學腐蝕性能的熱塑性塑料。
pe管是以聚乙烯顆粒為主，多種原料混合在型材成型機中成型的管材。廣泛的應用于建筑給水，建筑排水、城市供水、埋地排水管、建筑采暖、燃氣輸配、輸氣管、電工與電訊保護套管、工業用管、農業用管等。
在pe管材的應用中，與水較長接觸后，容易滋生細菌，產生滑膩手感，導致嚴重的細菌污染。現有的pe管抗菌技術一般采用納米抗菌和銀離子抗菌，實際上就是將金屬離子添加到塑料制品里達到一定的抗菌性能。這些方法能產生抗菌效果，但是其添加的銀離子與聚乙烯沒有充分融合，從而降低了韌性和抗斷裂性能，降低了pe管材的綜合力學性能。
如專利號2013105721187提供了一種抗菌pe管，該專利采用雙層結構，機100%的聚乙烯樹脂組成的外層和95%的聚乙烯樹脂和5%的納米抗菌劑組成的內層，其內層是將聚乙烯樹脂和抗菌劑經過攪拌機高低速攪拌制粒，再將制得的粒子與用做外層原料的聚乙烯樹脂共擠成型，采用高低速攪拌、二層共擠等技術，從而增加了pe管的抗菌能力。但是其納米抗菌劑沒有與聚乙烯充分融合，內層與外層更加無法融合，使得pe管在整體上降低了韌性和抗斷裂性能，縮短了使用壽命。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是正對上述實際問題提供一種具有高韌性的，能夠有效減少斷裂的防霉抑菌抗病毒pe管材，以便更好地滿足實際工程應用。
為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是一種防霉抑菌抗病毒pe管材，其特征在于原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛樹脂60-80份、陶瓷微粒60-80份、碳纖維8-16份、石墨8-16份、玻璃纖維6-12份、納米竹炭纖維0.8-1.2份、納米銀粉末0.8-1.2份、相容劑5-7份、抗氧劑0.5-0.7份。
優選的，該原材料成分及其重量是：聚乙烯100份、酚醛樹脂70份、陶瓷微粒70份、碳纖維12份、石墨12份、玻璃纖維9份、納米竹炭纖維1.0份、納米銀粉末1.0份、相容劑6份、抗氧劑0.6份。
所述碳纖維的纖維徑為5μm-9μm，纖維長度為170μm--410μm。
所述相容劑為馬來酸酐或丙烯酸酯。
所述抗氧劑為高分子量受阻酚類抗氧劑，優選ps802抗氧劑，也可采用1010抗氧劑、1076抗氧劑。
所述防霉抑菌抗病毒pe管材的制備方法包括如下步驟。
⑴按照所述的成分及重量分數備料。
⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機中混合3～5分鐘，然后加入到螺桿擠出機中，通過螺桿擠出機塑化后，輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機溫度為257-261℃。
⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維、納米竹炭纖維、納米銀粉末輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內，與包容性pe材料高溫混熔，進行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機中冷卻造粒，得到抗菌高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為261-333℃。
⑷將抗菌高韌性pe材料通過管材成型機進行初步成型-真空冷卻成型-緩速牽引縮型-水冷定型-同速牽引出定型管材-切割，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品；所述緩速牽引縮型指牽引速度為擠出速度的90%-98%。
在步驟⑷中，將抗菌高韌性pe材料通過管材成型機進行初步成型，初步成型時設定擠出模頭溫度為163℃-173℃，擠出速度為0.2-1.0m/min；初步成型后進行真空冷卻成型，設定真空度為0.03mpa-0.05mpa，冷卻溫度為48℃-52℃；真空冷卻成型后由引出機進行牽引，設定牽引速度為0.18-0.98m/min；再繼續進行水冷定型，控制水冷溫度為13℃-17℃；再按照同樣的速度牽引出定型的pe管材，再經切割機根據要求的長度切斷，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
本發明的有益效果是：在聚乙烯中混入酚醛樹脂、相容劑和抗氧劑，可以大大提高聚乙烯的包容性；結合陶瓷微粒和石墨的剛度特性，以及碳纖維和玻璃纖維的拉伸特性，再加上納米竹炭纖維、納米銀粉末的抗菌特性，不僅可以大大提高聚乙烯的韌性和抗斷裂性能，還可使管材具有防霉抑菌抗病毒性能；在制備過程中將原材料各組分進行分步混熔，可使各原材料物質得到充分熔融，有效提高生產質量，提高韌性效果；特定的溫度可以提高相容性，特定的速度可以提高拉伸強度和彎曲強度；特定的原材料配備結合制備方法使得pe管材在拉伸強度、彎曲強度和斷裂伸長率方面得到了良好的平衡增長，有效提高了綜合力學性能并具有了防霉抑菌抗病毒性能。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明，以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定，不應以此限制本發明的保護范圍。
實施例1。
一種防霉抑菌抗病毒pe管材，其原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛樹脂60份、陶瓷微粒60份、碳纖維8份、石墨8份、玻璃纖維6份、納米竹炭纖維0.8份、納米銀粉末0.8份、相容劑5份、抗氧劑0.5份。
所述碳纖維的纖維徑為5μm-6μm，纖維長度為170μm--250μm。
所述相容劑為馬來酸酐。
所述抗氧劑為1010抗氧劑。
實施例2。
一種防霉抑菌抗病毒pe管材，其原材料成分及其重量是：聚乙烯100份、酚醛樹脂70份、陶瓷微粒70份、碳纖維12份、石墨12份、玻璃纖維9份、納米竹炭纖維1.0份、納米銀粉末1.0份、相容劑6份、抗氧劑0.6份。
所述碳纖維的纖維徑為7μm-8μm，纖維長度為250μm--330μm。
所述相容劑為馬來酸酐。
所述抗氧劑為ps802抗氧劑。
實施例3。
一種防霉抑菌抗病毒pe管材，其原材料成分及其重量比是：聚乙烯100份、酚醛樹脂80份、陶瓷微粒80份、碳纖維16份、石墨16份、玻璃纖維12份、納米竹炭纖維1.2份、納米銀粉末1.2份、相容劑7份、抗氧劑0.7份。
所述碳纖維的纖維徑為8μm-9μm，纖維長度為330μm--410μm。
所述相容劑為丙烯酸酯。
所述抗氧劑為1076抗氧劑。
實施例4。
制備一種防霉抑菌抗病毒pe管材，包括如下步驟。
⑴按照實施例1所述的成分及重量分數備料。
⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機中混合3分鐘，然后加入到螺桿擠出機中，通過螺桿擠出機塑化后，輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機溫度為257℃。
⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維、納米竹炭纖維、納米銀粉末輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內，與包容性pe材料高溫混熔，進行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機中冷卻造粒，得到抗菌高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為261℃。
⑷將抗菌高韌性pe材料通過管材成型機進行初步成型，初步成型時設定擠出模頭溫度為163℃，擠出速度為0.2m/min；初步成型后進行真空冷卻成型，設定真空度為0.03mpa，冷卻溫度為48℃；真空冷卻成型后由引出機進行牽引，設定牽引速度為0.18m/min；再繼續進行水冷定型，控制水冷溫度為13℃；再按照0.18m/min的速度牽引出定型的pe管材，再經切割機根據要求的長度切斷，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
實施例5。
制備一種防霉抑菌抗病毒pe管材，包括如下步驟。
⑴按照實施例2所述的成分及重量分數備料。
⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機中混合4分鐘，然后加入到螺桿擠出機中，通過螺桿擠出機塑化后，輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機溫度為258℃。
⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維、納米竹炭纖維、納米銀粉末輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內，與包容性pe材料高溫混熔，進行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機中冷卻造粒，得到抗菌高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為289℃。
⑷將抗菌高韌性pe材料通過管材成型機進行初步成型，初步成型時設定擠出模頭溫度為168℃，擠出速度為0.50m/min；初步成型后進行真空冷卻成型，設定真空度為0.04mpa，冷卻溫度為49℃；真空冷卻成型后由引出機進行牽引，設定牽引速度為0.48m/min；再繼續進行水冷定型，控制水冷溫度為15℃；再按照0.48m/min的速度牽引出定型的pe管材，再經切割機根據要求的長度切斷，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
實施例6。
制備一種防霉抑菌抗病毒pe管材，包括如下步驟。
⑴按照實施例2所述的成分及重量分數備料。
⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機中混合4分鐘，然后加入到螺桿擠出機中，通過螺桿擠出機塑化后，輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機溫度為259℃。
⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維、納米竹炭纖維、納米銀粉末輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內，與包容性pe材料高溫混熔，進行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機中冷卻造粒，得到抗菌高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為297℃。
⑷將抗菌高韌性pe材料通過管材成型機進行初步成型，初步成型時設定擠出模頭溫度為169℃，擠出速度為0.63m/min；初步成型后進行真空冷卻成型，設定真空度為0.04mpa，冷卻溫度為50℃；真空冷卻成型后由引出機進行牽引，設定牽引速度為0.61m/min；再繼續進行水冷定型，控制水冷溫度為15℃；再按照0.61m/min的速度牽引出定型的pe管材，再經切割機根據要求的長度切斷，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
實施例7。
制備一種防霉抑菌抗病毒pe管材，包括如下步驟。
⑴按照實施例3所述的成分及重量分數備料。
⑵將聚乙烯、酚醛樹脂、相容劑、抗氧劑放入高混機中混合5分鐘，然后加入到螺桿擠出機中，通過螺桿擠出機塑化后，輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內；得到包容性pe材料；所述螺桿擠出機溫度為261℃。
⑶將陶瓷微粒、碳纖維、石墨、玻璃纖維、納米竹炭纖維、納米銀粉末輸送到轉體式高溫熔體壓延浸潤槽內，與包容性pe材料高溫混熔，進行充分壓延浸潤，然后投入到螺桿擠出機中冷卻造粒，得到抗菌高韌性pe材料；所述浸潤槽溫度為333℃。
⑷將抗菌高韌性pe材料通過管材成型機進行初步成型，初步成型時設定擠出模頭溫度為173℃，擠出速度為1.0m/min；初步成型后進行真空冷卻成型，設定真空度為0.05mpa，冷卻溫度為52℃；真空冷卻成型后由引出機進行牽引，設定牽引速度為0.98m/min；再繼續進行水冷定型，控制水冷溫度為17℃；再按照0.98m/min的速度牽引出定型的pe管材，再經切割機根據要求的長度切斷，得到防霉抑菌抗病毒pe管材成品。
按照現有方法生產抗菌pe管材，并進行對照試驗。
對照實施例8。
按照常規方法制備抗菌pe管；采用雙層結構，其外層為100%的聚乙烯樹脂，內層由95%的聚乙烯樹脂和5%的抗菌劑組成；內層和外層的重量比為1:10；該抗菌劑的重量成分為二氧化硅0.5份、納米銀粉末0.025份、鈦酸四丁酯0.3份、丙醇0.1份、冰醋酸0.1份，其制備步驟為：①將二氧化硅送入反應釜中，加水攪拌均勻，升溫到150℃；②將納米銀粉末加入反應釜中與二氧化硅溶液充分混合、反應，2h后冷卻溫度至50攝氏度，得到混合物料a；③將鈦酸四丁酯、丙醇和冰醋酸銨按2：1：1混合，放入恒溫電磁攪拌器上攪拌1h，得到混合物料b；④將混合物料b滴入混合物料a中，攪拌均勻后，對其進行干燥處理；⑤對混合物料進行烘干、研磨處理，得到成品抗菌劑粉末；⑥將9.5份聚乙烯樹脂和制好的抗菌劑粉末0.5份經攪拌機高低速攪拌后制粒；⑦采用二層共擠復合擠出機組，主擠出機內為聚乙烯樹脂100份，輔擠出機內為9.5份聚乙烯樹脂和制好的抗菌劑粉末0.5份制好的粒子，兩層物料在擠出機組實現復合共擠出；⑧隨后對其進行切割，冷卻即可得到抗菌pe管成品。
對照實施例9。
按照常規方法制備抗菌pe管；采用雙層結構，其外層為100%的聚乙烯樹脂，內層由95%的聚乙烯樹脂和5%的抗菌劑組成；內層和外層的重量比為2:13；該抗菌劑的重量成分為二氧化硅0.5份、納米銀粉末0.025份、鈦酸四丁酯0.3份、丙醇0.1份、冰醋酸0.1份，其制備步驟為：①將二氧化硅送入反應釜中，加水攪拌均勻，升溫到150℃；②將納米銀粉末加入反應釜中與二氧化硅溶液充分混合、反應，2h后冷卻溫度至50攝氏度，得到混合物料a；③將鈦酸四丁酯、丙醇和冰醋酸銨按2：1：1混合，放入恒溫電磁攪拌器上攪拌1h，得到混合物料b；④將混合物料b滴入混合物料a中，攪拌均勻后，對其進行干燥處理；⑤對混合物料進行烘干、研磨處理，得到成品抗菌劑粉末；⑥將9.5份聚乙烯樹脂和制好的抗菌劑粉末0.5份經攪拌機高低速攪拌后制粒；⑦采用二層共擠復合擠出機組，主擠出機內為聚乙烯樹脂65份，輔擠出機內為9.5份聚乙烯樹脂和制好的抗菌劑粉末0.5份制好的粒子，兩層物料在擠出機組實現復合共擠出；⑧隨后對其進行切割，冷卻即可得到抗菌pe管成品。
對上述各實施例生產的管材進行測定和評價。
由上表可知，本發明各實施例生產的防霉抑菌抗病毒pe管材產品與對照實施例生產的抗菌pe管材產品相比較，抗菌性能略有提高，但在拉伸強度、彎曲強度和斷裂伸長率方面均得到了平衡增長，有效提高了韌性和抗斷裂性能。