一种pe高压供水管及其制备方法
阅读说明：本技术 一种pe高压供水管及其制备方法 (PE high-pressure water supply pipe and preparation method thereof ) 是由 申建 王多文 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种PE高压供水管及其制备方法,该PE高压供水管包括由抗菌改性PE材料制备而成的抗菌内管,以及由增强改性PE材料加工制备而成的防护外管,其中抗菌改性PE材料以沸石作为载体,锌离子作为杀菌剂,一方面对PE材料起到增强的效果,另一方面使PE材料具有抑菌灭菌的效果,能够有效避免PE管道在长时间工作过程中自身大量细菌的情况,增强改性PE材料将改性处理后的玻璃微珠与碳纳米管在十二烷基苯磺酸钠水溶液中均匀分散混合,再将分散混合后的两者作为改性填充料与PE材料混合,其中玻璃微珠材料提升PE管道的抗冲击强度,碳纳米管提升PE管道的韧性,通过设置两层结构,使管道的内层不易自身细菌,且PE管道的本身具备良好的强度与韧性。(The invention discloses a PE high-pressure water supply pipe and a preparation method thereof, the PE high-pressure water supply pipe comprises an antibacterial inner pipe prepared by antibacterial modified PE material and a protective outer pipe prepared by processing reinforced modified PE material, wherein the antibacterial modified PE material takes zeolite as a carrier, zinc ions as a bactericide, on one hand, the antibacterial modified PE material has the effect of reinforcing the PE material, on the other hand, the PE material has the effect of bacteriostasis and sterilization, the condition that a large amount of bacteria exist in the PE pipeline in the long-time working process can be effectively avoided, the reinforced modified PE material uniformly disperses and mixes the modified glass beads and carbon nano tubes in sodium dodecyl benzene sulfonate aqueous solution, and then the dispersed and mixed glass beads and the carbon nano tubes are mixed with the PE material as modified fillers, wherein the glass bead material improves the impact strength of the PE pipeline, the carbon nano tubes improve the toughness of the PE pipeline, and by arranging a two-layer structure, the inner layer of the pipeline is not easy to generate bacteria, and the PE pipeline has good strength and toughness.)
技术领域
本发明属于输水管材技术领域，具体的，涉及一种PE高压供水管及其制备方法。
背景技术
聚乙烯，简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，其最低使用温度可达-100～-70℃，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
由于聚乙烯材料的优良性质，其现在取代绝大多数的金属管道被广泛应用在输水管道中，其中在作为供水管进行使用时，根据现在的输水环境，输水管道需要具备良好的耐高压能力，一方面要提升管道的强度与韧性，避免管道在长期的高压输水环境中出现形变、开裂的现象，另一方面，还需要避免供水管在长期的使用过程中出现内管壁滋生微生物，对所传输水资源造成污染的情况，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PE高压供水管及其制备方法。
本发明需要解决的技术问题为：
根据现在的输水环境，输水管道需要具备良好的耐高压能力，一方面要提升管道的强度与韧性，避免管道在长期的高压输水环境中出现形变、开裂的现象，另一方面，还需要避免供水管在长期的使用过程中出现内管壁滋生微生物，对所传输水资源造成污染的情况，而现有技术中一种材料无法满足多种需要，导致成型的PE管具有明显的缺点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种PE高压供水管，包括抗菌内管与包覆在抗菌内管表面的防护外管，其中抗菌内管由抗菌改性PE材料制备而成，所述防护外管由增强改性PE材料加工制备而成；
所述抗菌改性PE材料的制备方法为：
S1、将沸石粉碎研磨至粒径小于1μm，然后将粉碎的沸石加入去离子水中加热煮沸后过滤烘干，然后在马弗炉中以300-450℃温度焙烧2-3h；
S2、将步骤S1中处理得到的沸石加入硝酸锌水溶液中，超声处理10-20min，过滤后在60-90℃烘干1-3h后，400-500℃焙烧1.5-2h，得到抗菌沸石填料；
S3、将80-99重量份的聚乙烯、1-15重量份的抗菌沸石填料、3-10重量份的聚乙烯蜡以及0.5-2重量份的KH-570熔融混合后挤出得到抗菌改性PE材料。
在该步骤中，以沸石作为载体，锌离子作为杀菌剂，具有杀菌效果的锌离子均匀分散在沸石的微孔结构中，再将沸石均匀分散在PE材料中，一方面对PE材料起到增强的效果，另一方面使PE材料具有抑菌灭菌的效果，能够有效避免PE管道在长时间工作过程中自身大量细菌的情况。
该PE高压供水管的制备方法，包括如下步骤：
第一步，制备抗菌改性PE材料，将抗菌改性PE加入挤出机中挤出成型，得到内管；
第二步，制备增强改性PE材料，然后将内管加热至表面温度为50-80℃，将熔融状态的增强改性抗菌材料涂覆在内管表面，定型形成PE高压供水管。
作为本发明的进一步方案，所述内管的表面为螺纹结构。
作为本发明的进一步方案，所述增强改性PE材料的制备方法为：
SS1、配制质量浓度为0.4％-5％的十二烷基磺酸钠水溶液，水浴加热并保温在50-60℃，向其中加入质量分数为7％-12％的玻璃微珠，保温搅拌处理10-30min，过滤取出玻璃微珠后在50-70℃的温度下烘干10-30min；
通过十二烷基磺酸钠对玻璃微珠的表面进行处理，改善玻璃微珠亲水疏油的性质；
SS2、将处理过的玻璃微珠中间体加入油相中混合均匀待用，油相由苯乙烯与正十六烷按照体积比1：1-3混合制成，玻璃微珠在油相中的质量分数为6％-13％；
向去离子水中加入十二烷基磺酸钠与碳酸氢钠溶解得到水相，其中十二烷基磺酸钠的质量浓度为1％-5％，碳酸氢钠的质量浓度为2％-4％，将油相加入水相中，超声并搅拌15-30min得到乳液，其中油相与水相的体积比为1：0.4-1；
SS3、将上一步骤得到的乳液水浴加热升温至70-75℃，向其中加入过硫酸铵引发剂，加热反应3.5-4.5h后，过滤烘干干燥得到改性玻璃微珠；
通过将玻璃微珠均匀分散在乳液中，再对乳液进行聚合，从而提升使聚合生成的聚苯乙烯均匀复合在玻璃微珠的表面，从而使玻璃微珠具有良好的分散性质；
SS4、配制质量浓度为0.4％-5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，水浴加热并保温在50-60℃，向其中加入质量分数为0.1％-1％的碳纳米管，超声分散处理0.5-3h后，保持超声处理，分多次向其中加入步骤SS3中处理得到的改性玻璃微珠填料，其中改性玻璃微珠填料与碳纳米管的重量比为10-20:1，待改性玻璃微珠完全加入其中后，继续超声处理20-60min，过滤后在50-90℃的温度下烘干干燥，得到改性填充料；
SS5、将85-99重量份的聚乙烯、0.3-1重量份的抗氧剂与1-15重量份的改性填充料熔融混合后挤出得到增强改性PE材料。
将改性处理后的玻璃微珠与碳纳米管在十二烷基苯磺酸钠水溶液中均匀分散混合，再将分散混合后的两者作为改性填充料与PE材料混合，其中玻璃微珠材料能够有效提升将PE管道的抗冲击强度，碳纳米管能够有效提升PE管道的韧性。
本发明的有益效果：
本发明所述PE高压供水管，包括由抗菌改性PE材料制备而成的抗菌内管，以及由增强改性PE材料加工制备而成的防护外管，其中抗菌改性PE材料以沸石作为载体，锌离子作为杀菌剂，具有杀菌效果的锌离子均匀分散在沸石的微孔结构中，再将沸石均匀分散在PE材料中，一方面对PE材料起到增强的效果，另一方面使PE材料具有抑菌灭菌的效果，能够有效避免PE管道在长时间工作过程中自身大量细菌的情况，增强改性PE材料通过将玻璃微珠均匀分散在乳液中，再对乳液进行聚合，从而提升使聚合生成的聚苯乙烯均匀复合在玻璃微珠的表面，从而使玻璃微珠具有良好的分散性质；将改性处理后的玻璃微珠与碳纳米管在十二烷基苯磺酸钠水溶液中均匀分散混合，再将分散混合后的两者作为改性填充料与PE材料混合，其中玻璃微珠材料能够有效提升将PE管道的抗冲击强度，碳纳米管能够有效提升PE管道的韧性，通过设置两层结构的管道，使管道的内层不易自身细菌，且PE管道的本身具备良好的强度与韧性。
具体实施方式
下面将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
一种PE高压供水管，包括抗菌内管与包覆在抗菌内管表面的防护外管，其中抗菌内管有抗菌改性PE材料制备而成，所述防护外管由增强改性PE材料加工制备而成；
上述PE高压供水管的制备方法为：
第一步，制备抗菌改性PE材料，将抗菌改性PE加入挤出机中挤出成型，得到内管；
第二步，制备增强改性PE材料，然后将内管加热至表面温度为80℃，将熔融状态的增强改性抗菌材料涂覆在内管表面，定型形成PE高压供水管。
所述抗菌改性PE材料的制备方法为：
S1、将沸石粉碎研磨至粒径小于1μm，然后将粉碎的沸石加入去离子水中加热煮沸后过滤烘干，然后在马弗炉中以350℃温度焙烧3h；
S2、将步骤S1中处理得到的沸石加入硝酸锌水溶液中，超声处理20min，过滤后在70℃烘干2h后，450℃焙烧2h，得到抗菌沸石填料；
S3、将85重量份的聚乙烯、12重量份的抗菌沸石填料、4重量份的聚乙烯蜡以及1重量份的KH-570熔融混合后挤出得到抗菌改性PE材料。
所述增强改性PE材料的制备方法为：
SS1、配制质量浓度为3％的十二烷基磺酸钠水溶液，水浴加热并保温在60℃，向其中加入质量分数为10％的玻璃微珠，保温搅拌处理20min，过滤取出玻璃微珠后在70℃的温度下烘干20min；
SS2、将处理过的玻璃微珠中间体加入油相中混合均匀待用，油相由苯乙烯与正十六烷按照体积比1：2混合制成，玻璃微珠在油相中的质量分数为8％；
向去离子水中加入十二烷基磺酸钠与碳酸氢钠溶解得到水相，其中十二烷基磺酸钠的质量浓度为3％，碳酸氢钠的质量浓度为3％，将油相加入水相中，超声并搅拌20min得到乳液，其中油相与水相的体积比为1：0.6；
SS3、将上一步骤得到的乳液水浴加热升温至70℃，向其中加入过硫酸铵引发剂，加热反应4h后，过滤烘干干燥得到改性玻璃微珠；
SS4、配制质量浓度为3％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，水浴加热并保温在60℃，向其中加入质量分数为0.4％的碳纳米管，超声分散处理1h后，保持超声处理，分3次向其中加入步骤SS3中处理得到的改性玻璃微珠填料，其中改性玻璃微珠填料与碳纳米管的重量比为15:1，待改性玻璃微珠完全加入其中后，继续超声处理40min，过滤后在60℃的温度下烘干干燥，得到改性填充料；
SS5、将90重量份的聚乙烯、0.5重量份的抗氧剂与8重量份的改性填充料熔融混合后挤出得到增强改性PE材料。
实施例2
一种PE高压供水管，包括抗菌内管与包覆在抗菌内管表面的防护外管，其中抗菌内管有抗菌改性PE材料制备而成，所述防护外管由增强改性PE材料加工制备而成；
上述PE高压供水管的制备方法为：
第一步，制备抗菌改性PE材料，将抗菌改性PE加入挤出机中挤出成型，得到内管；
第二步，制备增强改性PE材料，然后将内管加热至表面温度为60℃，将熔融状态的增强改性抗菌材料涂覆在内管表面，定型形成PE高压供水管。
所述抗菌改性PE材料的制备方法为：
S1、将沸石粉碎研磨至粒径小于1μm，然后将粉碎的沸石加入去离子水中加热煮沸后过滤烘干，然后在马弗炉中以400℃温度焙烧2h；
S2、将步骤S1中处理得到的沸石加入硝酸锌水溶液中，超声处理15min，过滤后在70℃烘干2h后，450℃焙烧2h，得到抗菌沸石填料；
S3、将90重量份的聚乙烯、10重量份的抗菌沸石填料、5重量份的聚乙烯蜡以及1.5重量份的KH-570熔融混合后挤出得到抗菌改性PE材料。
所述增强改性PE材料的制备方法为：
SS1、配制质量浓度为2％的十二烷基磺酸钠水溶液，水浴加热并保温在60℃，向其中加入质量分数为9％的玻璃微珠，保温搅拌处理20min，过滤取出玻璃微珠后在60℃的温度下烘干20min；
SS2、将处理过的玻璃微珠中间体加入油相中混合均匀待用，油相由苯乙烯与正十六烷按照体积比1：2混合制成，玻璃微珠在油相中的质量分数为10％；
向去离子水中加入十二烷基磺酸钠与碳酸氢钠溶解得到水相，其中十二烷基磺酸钠的质量浓度为2％，碳酸氢钠的质量浓度为3％，将油相加入水相中，超声并搅拌20min得到乳液，其中油相与水相的体积比为1：0.6；
SS3、将上一步骤得到的乳液水浴加热升温至70℃，向其中加入过硫酸铵引发剂，加热反应4h后，过滤烘干干燥得到改性玻璃微珠；
SS4、配制质量浓度为3％的十二烷基苯磺酸钠水溶液，水浴加热并保温在60℃，向其中加入质量分数为0.6％的碳纳米管，超声分散处理2h后，保持超声处理，分3次向其中加入步骤SS3中处理得到的改性玻璃微珠填料，其中改性玻璃微珠填料与碳纳米管的重量比为15:1，待改性玻璃微珠完全加入其中后，继续超声处理40min，过滤后在70℃的温度下烘干干燥，得到改性填充料；
SS5、将90重量份的聚乙烯、0.6重量份的抗氧剂与10重量份的改性填充料熔融混合后挤出得到增强改性PE材料。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，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，只要不偏离发明的结构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。