阅读说明：本技术 纳米抗菌陶瓷复合管及其制造方法 (Nano antibacterial ceramic composite pipe and manufacturing method thereof ) 是由 彭成义 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：本发明适用于复合管技术领域。本发明公开一种纳米抗菌陶瓷复合管及其制造方法,其中该纳米抗菌陶瓷复合管,该复合管道从外至内依次包括耐磨耐蚀金属陶瓷层、粘接剂层、管道本体和纳米抗菌层以组成,与现有技术相比,本发明的有益效果如下：生产成本低,管道内外表面质量高,同时对管道水中的细菌有抑制作用,避免管道中的水遭受多次污染,同时降低金属基体的颗粒直径,使得金属颗粒与陶瓷微粒可以很好的接触且分布均匀,制备的金属陶瓷材料具有抗压强度高、抗折强度高的性能,并且其制造方法简单、高效。(The invention is suitable for the technical field of composite pipes. The invention discloses a nano-antibacterial ceramic composite pipe and a manufacturing method thereof, wherein the nano-antibacterial ceramic composite pipe comprises a wear-resistant and corrosion-resistant metal ceramic layer, an adhesive layer, a pipe body and a nano-antibacterial layer from outside to inside in sequence, and compared with the prior art, the nano-antibacterial ceramic composite pipe has the following beneficial effects that: the production cost is low, the quality of the inner surface and the outer surface of the pipeline is high, bacteria in the water of the pipeline are inhibited, the water in the pipeline is prevented from being polluted for many times, and the particle diameter of the metal matrix is reduced, so that metal particles and ceramic particles can be well contacted and uniformly distributed, the prepared metal ceramic material has the performance of high compressive strength and high breaking strength, and the manufacturing method is simple and efficient.)

纳米抗菌陶瓷复合管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合管材技术领域，特别涉及一种纳米抗菌陶瓷复合管及其制造方法。

背景技术

目前，金属陶瓷是由金属和陶瓷作为原料制成的一种复合材料，兼具金属和陶瓷的优点，克服了陶瓷的脆性也弥补了金属在高强、高硬、耐高温、耐磨损等方面的不足，得到人们的广泛关注和研究，应用极其广泛，常用的管道包括衬胶管道、衬塑管道、不锈钢管道和陶瓷片管道由于橡胶、塑料和陶瓷片的剥落，使用寿命普遍不足半年。影响管道系统的正常、连续、稳定运行，造成巨大的经济损失和重大的环境污染，现有的一些金属陶瓷材料其在烧结时，金属与陶瓷颗粒不能充分的混匀，导致耐磨复合材料的金属和陶瓷相分布不均，导致复合材料的使用耐磨性较差，在后期制造管道的时候容易降低器具的折断度，同时现有的塑料管材生产没有自洁功能和灭杀细菌功能，水源的污染，使所用的管道成为细菌滋长地，严重影响使用效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述不足而提供纳米抗菌陶瓷复合管及其工艺技术，用以解决以上背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案纳米抗菌陶瓷复合管：该复合管道从外至内依次包括耐磨耐蚀金属陶瓷层、粘接剂层、管道本体和纳米抗菌层以组成。

作为优选，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层包括按照质量份数组成为：35～60 份金属基体、20～30份陶瓷微粒、3～7份高岭土、1～3份结合剂。

作为优选，所述抗菌层中各组分的质量份数还包括有：1～5份纳米银抗菌母粒，1～5份表面活性剂。

作为优选，所述防粘耐磨耐蚀金属陶瓷层的制备步骤包括：

S1，按要求称量各组分原料并进行混料处理并进行混料处理；

S2，打开球磨机，将金属基体进行干法球磨，球磨得到小料；

S3，将陶瓷微粒、结合剂与小料混合均匀后，在30～42℃条件下进行困料，困料时间为16～48h，困料结束后混合均匀，得到颗粒料；

S4，将颗粒料放入模具中，放入烘干炉中，得到干坯；

S5，将步骤S3中干坯放入到热压炉内，先将热压炉升温至750℃、加压 5.0MPa，并在保温烧结30分钟后，再将热压炉升温至1100～1300℃，同时向其中持续注入氢气并保温烧结120分钟，最后停止注入氢气并降温至900℃，待保温烧结60分钟后泄至常压，以完成高温烧结操作；

S6，将热压后的金属陶瓷材料以15℃/分钟的速率降至常温，送入挤压机进行热挤压，即得耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料；

S7、将步骤S6中的耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层，其中挤出机的机筒和机头温度分别设置为：175℃～200℃、175 ℃～190℃。

作为优选，所述纳米抗菌陶瓷复合管的制备步骤包括：

S1，将抗菌层物料混合后的原料分别放入冷拌锅中，冷混到45-55℃时出料，得抗菌层混配料。

S2，将抗菌层混配料和磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管，其中挤出机各区温度设置为160～220 ℃；

S3，将挤出的抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管送入真空定型机中定型；

S4，将定型后的复合管放在冷却水中冷却至25℃以下；

S5、将复合管放入牵引机中牵引下经模头、真空冷却定型，挤出机的机筒和机头温度分别设置为：165℃～190℃、175℃～190℃。

作为优选，所述粘结剂层为α-氰基丙烯酸酯粘结剂、聚氨酯粘结剂、环氧树脂粘结剂中的至少一种。

作为优选，所述润结合剂原料包括聚乙烯醇、黄糊精、硅酸钠、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素、硅溶胶中的至少一种。

作为优选，所述表面活性剂保罗直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、月桂酰基谷氨酸、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐和烷基磺酸盐中的至少一种。

作为优选，所述防粘耐磨耐蚀金属陶瓷层的制备步骤S2中金属基体在球磨机中球磨2～4h，球磨比例25:1，且粒径不大于15μm。

作为优选，所述防粘耐磨耐蚀金属陶瓷层的制备步骤S3中烘干炉温度为 100～120℃，烘干时长为3小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明中的纳米抗菌陶瓷复合管，生产成本低，管道内外表面质量高，同时对管道水中的细菌有抑制作用，避免管道中的水遭受多次污染，同时降低金属基体的颗粒直径，使得金属颗粒与陶瓷微粒可以很好的接触且分布均匀，制备的金属陶瓷材料具有抗压强度高、抗折强度高的性能，并且其制造方法简单、高效。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的权利要求做进一步的详细说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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出所获得的所有其他实施例，也都属于本发明保护的范围。

需要理解的是，在本发明的描述中，所有方向性指示的术语，如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系所示的方位或位置关系或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。仅用于解释在所示下各部件之产的相对位置关系，运动情况等，当该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也可能随之改变。

此外，本发明中序数词，如“第一”、“第二”等描述仅用于区分目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或隐含指示所指示的技术特征的数量。由此限定“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含和至少一个该技术特征。在本发明描述中，“多个”的含义是至少两个，即两个或两个以上，除非另有明确体的限定外；“至少一个”的含义是一个或一个以及上。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

纳米抗菌陶瓷复合管，该复合管道从外至内依次包括耐磨耐蚀金属陶瓷层、粘接剂层、管道本体和纳米抗菌层以组成。

其中，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层包括按照质量份数组成为：35份金属基体、20份陶瓷微粒、3份高岭土、1份结合剂。

其中，所述抗菌层中各组分的质量份数还包括有：1份纳米银抗菌母粒，1份表面活性剂。

其中，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层的制备步骤包括：

S1，按要求称量各组分原料并进行混料处理并进行混料处理；

S2，打开球磨机，将金属基体进行干法球磨2h，以球磨比例25:1方式进行球磨得到小料；

S3，将陶瓷微粒、结合剂与小料混合均匀后，在30℃条件下进行困料，困料时间为16h，困料结束后混合均匀，得到颗粒料；

S4，将颗粒料放入模具中，放入温度为100℃烘干炉中，烘干时长为3小时，得到干坯；

S5，将步骤S3中干坯放入到热压炉内，先将热压炉升温至750℃、加压 5.0MPa，并在保温烧结30分钟后，再将热压炉升温至1100℃，同时向其中持续注入氢气并保温烧结120分钟，最后停止注入氢气并降温至900℃，待保温烧结60分钟后泄至常压，以完成高温烧结操作；

S6，将热压后的金属陶瓷材料以15℃/分钟的速率降至常温，送入挤压机进行热挤压，即得耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料；

S7、将步骤S6中的耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层，其中挤出机的机筒和机头温度分别设置为：175℃℃、175℃℃。

其中，所述纳米抗菌陶瓷复合管的制备步骤包括：

S1，将抗菌层物料混合后的原料分别放入冷拌锅中，冷混到45℃时出料，得抗菌层混配料。

S2，将抗菌层混配料和磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管，其中挤出机各区温度设置为160℃；

S3，将挤出的抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管送入真空定型机中定型；

S4，将定型后的复合管放在冷却水中冷却至25℃以下；

S5、将复合管放入牵引机中牵引下经模头、真空冷却定型，挤出机的机筒和机头温度分别设置为：165℃、175℃。

实施例2

纳米抗菌陶瓷复合管，该复合管道从外至内依次包括耐磨耐蚀金属陶瓷层、粘接剂层、管道本体和纳米抗菌层以组成。

其中，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层包括按照质量份数组成为：45份金属基体、22份陶瓷微粒、4份高岭土、2.5份结合剂。

其中，所述抗菌层中各组分的质量份数还包括有：2份纳米银抗菌母粒， 2份表面活性剂。

其中，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层的制备步骤包括：

S1，按要求称量各组分原料并进行混料处理并进行混料处理；

S2，打开球磨机，将金属基体进行干法球磨2.5h，以球磨比例25:1方式进行球磨得到小料；

S3，将陶瓷微粒、结合剂与小料混合均匀后，在33℃条件下进行困料，困料时间为24h，困料结束后混合均匀，得到颗粒料；

S4，将颗粒料放入模具中，放入温度为105℃烘干炉中，烘干时长为3小时，得到干坯；

S5，将步骤S3中干坯放入到热压炉内，先将热压炉升温至750℃、加压 5.0MPa，并在保温烧结30分钟后，再将热压炉升温至1180℃，同时向其中持续注入氢气并保温烧结120分钟，最后停止注入氢气并降温至900℃，待保温烧结60分钟后泄至常压，以完成高温烧结操作；

S6，将热压后的金属陶瓷材料以15℃/分钟的速率降至常温，送入挤压机进行热挤压，即得耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料；

S7、将步骤S6中的耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层，其中挤出机的机筒和机头温度分别设置为：180℃、180℃。

其中，所述纳米抗菌陶瓷复合管的制备步骤包括：

S1，将抗菌层物料混合后的原料分别放入冷拌锅中，冷混到47℃时出料，得抗菌层混配料。

S2，将抗菌层混配料和磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管，其中挤出机各区温度设置为180℃；

S3，将挤出的抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管送入真空定型机中定型；

S4，将定型后的复合管放在冷却水中冷却至25℃以下；

S5、将复合管放入牵引机中牵引下经模头、真空冷却定型，挤出机的机筒和机头温度分别设置为：180℃、180℃。

实施例3

纳米抗菌陶瓷复合管，该复合管道从外至内依次包括耐磨耐蚀金属陶瓷层、粘接剂层、管道本体和纳米抗菌层以组成。

其中，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层包括按照质量份数组成为：50份金属基体、25份陶瓷微粒、5份高岭土、2.7份结合剂。

其中，所述抗菌层中各组分的质量份数还包括有：4份纳米银抗菌母粒， 4份表面活性剂。

其中，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层的制备步骤包括：

S1，按要求称量各组分原料并进行混料处理并进行混料处理；

S2，打开球磨机，将金属基体进行干法球磨3.5h，以球磨比例25:1方式进行球磨得到小料；

S3，将陶瓷微粒、结合剂与小料混合均匀后，在38℃条件下进行困料，困料时间为36h，困料结束后混合均匀，得到颗粒料；

S4，将颗粒料放入模具中，放入温度为117℃烘干炉中，烘干时长为3小时，得到干坯；

S5，将步骤S3中干坯放入到热压炉内，先将热压炉升温至750℃、加压 5.0MPa，并在保温烧结30分钟后，再将热压炉升温至1230℃，同时向其中持续注入氢气并保温烧结120分钟，最后停止注入氢气并降温至900℃，待保温烧结60分钟后泄至常压，以完成高温烧结操作；

S6，将热压后的金属陶瓷材料以15℃/分钟的速率降至常温，送入挤压机进行热挤压，即得耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料；

S7、将步骤S6中的耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层，其中挤出机的机筒和机头温度分别设置为：195℃、185℃。

其中，所述纳米抗菌陶瓷复合管的制备步骤包括：

S1，将抗菌层物料混合后的原料分别放入冷拌锅中，冷混到50℃时出料，得抗菌层混配料。

S2，将抗菌层混配料和磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管，其中挤出机各区温度设置为210℃；

S3，将挤出的抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管送入真空定型机中定型；

S4，将定型后的复合管放在冷却水中冷却至25℃以下；

S5、将复合管放入牵引机中牵引下经模头、真空冷却定型，挤出机的机筒和机头温度分别设置为：185℃、185℃。

实施例4

纳米抗菌陶瓷复合管，该复合管道从外至内依次包括耐磨耐蚀金属陶瓷层、粘接剂层、管道本体和纳米抗菌层以组成。

其中，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层包括按照质量份数组成为：60份金属基体、30份陶瓷微粒、7份高岭土、3份结合剂。

其中，所述抗菌层中各组分的质量份数还包括有：5份纳米银抗菌母粒， 5份表面活性剂。

其中，所述耐磨耐蚀金属陶瓷层的制备步骤包括：

S1，按要求称量各组分原料并进行混料处理并进行混料处理；

S2，打开球磨机，将金属基体进行干法球磨4h，以球磨比例25:1方式进行球磨得到小料；

S3，将陶瓷微粒、结合剂与小料混合均匀后，在42℃条件下进行困料，困料时间为48h，困料结束后混合均匀，得到颗粒料；

S4，将颗粒料放入模具中，放入温度为120℃烘干炉中，烘干时长为3小时，得到干坯；

S5，将步骤S3中干坯放入到热压炉内，先将热压炉升温至750℃、加压 5.0MPa，并在保温烧结30分钟后，再将热压炉升温至1300℃，同时向其中持续注入氢气并保温烧结120分钟，最后停止注入氢气并降温至900℃，待保温烧结60分钟后泄至常压，以完成高温烧结操作；

S6，将热压后的金属陶瓷材料以15℃/分钟的速率降至常温，送入挤压机进行热挤压，即得耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料；

S7、将步骤S6中的耐磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层，其中挤出机的机筒和机头温度分别设置为：200℃、190℃。

其中，所述纳米抗菌陶瓷复合管的制备步骤包括：

S1，将抗菌层物料混合后的原料分别放入冷拌锅中，冷混到55℃时出料，得抗菌层混配料。

S2，将抗菌层混配料和磨耐蚀金属陶瓷复合材料加入挤出机的加料斗中，挤出抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管，其中挤出机各区温度设置为220℃；

S3，将挤出的抗菌层管道和磨耐蚀金属陶瓷管送入真空定型机中定型；

S4，将定型后的复合管放在冷却水中冷却至25℃以下；

S5、将复合管放入牵引机中牵引下经模头、真空冷却定型，挤出机的机筒和机头温度分别设置为：190℃、190℃。

实施例1-4制备的导热PE-RT管材和普通的PE-RT管材均按 GB/T28799.1-2012和GB/T10297-1998检测样管的各项性能指标，检测结果如下表所示：

通过比较实施例1～4的实验检测结果，从各项性能来看，实施例1～4的复合管均复合要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明中的纳米抗菌陶瓷复合管，生产成本低，管道内外表面质量高，同时对管道水中的细菌有抑制作用，避免管道中的水遭受多次污染，同时降低金属基体的颗粒直径，使得金属颗粒与陶瓷微粒可以很好的接触且分布均匀，制备的金属陶瓷材料具有抗压强度高、抗折强度高的性能，并且其制造方法简单、高效。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。