[发明专利]一种高强度抗菌型高密度聚乙烯管

说明书

本发明涉及一种高强度抗菌型高密度聚乙烯管，其原料重量份组成为：高密度聚乙烯树脂100份，紫外线吸收剂0.3‑0.5份，抗氧剂0.2‑0.5份，改性抗菌碳纳米管1.5‑2份。本发明通过在高密度聚乙烯树脂中引入活性银离子改性的碳纳米管，在管材挤出过程中碳纳米管的诱导结晶效应大幅提升了高密度聚乙烯管材的机械强度和耐热性，而且由于改性碳纳米管上活性银离子的引入使得管道具备一定的抗菌性能，具有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及聚乙烯管道领域，具体是一种高强度抗菌型高密度聚乙烯管。

背景技术

高密度聚乙烯(HDPE)管材由于耐腐蚀、水力特性好、重量轻、使用寿命长等诸多优点，近年来大量运用在市政给水管网、海绵城市、燃气输送、石油化工等领域。基于美国机械工程师协会(ASME)大量研究和实际工程应用表明HDPE管材非常适合替代核电站循环水冷却系统中现有的碳钢管及衬塑钢管，以解决碳钢管和衬塑钢管的海水腐蚀问题。

由于HDPE管道拉伸屈服强度一般在22～24MPa左右，机械强度偏弱。且核电站的循环水冷却系统采用海水介质，实际工程运用中体积较小的海洋微生物会通过过滤系统进入HDPE循环水水管道，时间久了会影响管道的通流能力和卫生性能。因此，如何在实现HDPE管道机械强度增强的同时能提升管道的抗菌性是目前核电站循环水系统面临的重要问题。

碳纳米管是以碳原子SP²杂化为主，混合有SP³杂化的理想结构，具有优异的耐冲击性、强度高、传热和导电性好等特殊性能。由于其纳米结构的团聚效应，分散状态是其良好性能体现的关键。银离子能吸引蛋白酶中带有负电荷的硫醇基(-SH)的特异性结合，有效地刺穿细胞壁与细胞膜外表，进一步使得细菌蛋白质变性，直至死亡，达到抗菌的效果。因此本发明专利将活性银离子引入到表面改性的碳纳米管中，然后将改性的碳纳米管和HDPE熔融共混后挤出成型HDPE管，提升HDPE管的机械强度和抗菌性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种机械强度增强且具备抗菌功能的高密度聚乙烯管，有助于提升核电站循环冷却水系统HDPE管道的安全性。

本发明一种高强度抗菌型高密度聚乙烯管，由如下重量份的原料组成：

高密度聚乙烯树脂：100份

紫外线吸收剂：0.3-0.5份

抗氧剂：0.2-0.5份

改性碳纳米管：1.5-2份

1.所述的高密度聚乙烯树脂优先为熔体流动速率4-20g/10min(190℃/21.6kg)，密度0.956-0.968g/cm³。

2.所述的紫外线吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮，2-羟基-4甲氧基二苯甲酮或2-(2-羟基-3，5二羟叔丁基苯基)苯并三唑中的至少一种。

3.所述的抗氧剂优先为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸脂和2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚复配使用，复配比例1∶2。

4.所述的改性碳纳米管的表面处理剂为钛酸酯偶联剂，硅烷偶联剂，十八烷基胺，异氰酸中的一种或多种，优先选用钛酸四丁酯。

5.所述的改性碳纳米管的分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和二-(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠的一种或多种，优先使用十六烷基三甲基溴化铵。

6.所述的改性碳纳米管的醇溶剂优先选用乙醇(≥95％)。

7.本发明所述的高强度抗菌型高密度聚乙烯管的制备方法为：

1)将碳纳米管、表面处理剂和分散剂放置于乙醇溶剂中超声2.5-3h，得到碳纳米管的稳定悬浮液；