低成本高效抗菌PPR管材的生产技术开发.doc

低成本高效抗菌PP-R管的生产技术开发 李泽国 赵国安 路明洁 阳文 李毕忠 （北京崇高纳米科技有限公司，北京100094） 摘要：本文采用抗菌母粒技术路线开发和生产抗菌PP-R管道、管件。通过调整抗菌母粒物料配方，管道挤出生产工艺参数和管件注塑生产工艺参数，开发出含沸石载银锌型无机复合抗菌剂的抗菌母粒安迪美-PG1，并在添加抗菌母粒6.0-8.0%时，生产出抗菌管道和抗菌管件。结果表明，抗菌管材的抗菌率大于99%，并且抗菌耐久性能良好，符合抗菌塑料管的抗菌性能指标。与使用进口抗菌剂相比，所开发的管材具有显著的性能/成本比优势。这种低成本高效抗菌PP-R管具有大面积推广的可能性，市场发展前景广阔。 关键词：抗菌，PP-R，低成本，高效 前言 PP-R管发源于在西欧发达国家PP-R管材在给水管道中的应用量占第一位；在美发达国家PP-R管材在给水管道中的应用量占第二位。它以卓越的卫生、环保性能和耐热、耐压、耐腐、柔韧抗震等性能而被世界各国所重视，PP－R管材在冷热水输送工程中采用热熔接技术，其综合技术性能和经济指标优于镀锌管、UPVC管、PEX管、聚乙烯管及铝塑复合管在长期连续工作水压、水温高达95情况下，使用寿命可以长达50年60％以上的疾病是通过饮水传播的。为了防止水管带来的“二次污染”，抗菌塑料水管应运而生。抗菌水管是在管材中植入抗菌剂的功能型管道产品。抗菌塑料管中抗菌组分对一些滋生的细菌等微生物具有抑制作用，保持良好的卫生状态。 用常规塑料管道加工成型工艺，可将预先制好的抗菌塑料加工成抗菌管道，其中，抗菌母粒生产技术是抗菌塑料生产的高新技术。含银、铜、锌的高效无机抗菌剂和特定的树脂，先制成高浓度抗菌剂的母粒，然后和普通塑料共混挤出成型，就生产出抗菌PP-R管。 抗菌管道的成本增加主要来自与成本较高的抗菌剂以及抗菌母粒。早期以日本为代表的载银无机抗菌剂价格为1000元/kg，后来部分产品降至300-400元/kg。这令很多管材制造厂望而生畏，无法接受市场的挑战，所以抗菌塑料管材目前市场占有份额不大。 北京崇高纳米科技有限公司10年来一直致力于抗菌材料、纳米复合材料的研究和应用开发，目前已成功开发出了几十种可规模生产的抗菌母粒，每一种抗菌母粒都对应一种以上的抗菌制品。为了解决抗菌PP-R管道的生产成本，本公司开发了新型抗菌母粒技术，从抗菌剂原料体系入手，在改进无机复合抗菌剂性能的基础上，既保证管材高效抗菌性能，同时大幅度降低了材料成本。目前，抗菌PP-R塑料管的制造成本仅比普通塑料水管的制造成本略有增加，其性价比有显著提高。随着我国建筑给水管的快速发展，抗菌型塑料管的应用有着巨大的市场。[1，2，3，4] 抗菌PP-R管材的制备 原材料 PP-R树脂：韩国晓星公司； HDPE树脂：燕山石化公司； PP-R管专用白色母粒：市售； 安迪美-PG1抗菌母粒：北京崇高纳米公司； 安迪美-PP-Pg抗菌母粒：北京崇高纳米公司（进口抗菌剂）。 仪器设备 SJ-65(30)/SJ-30(28)复合管道成型机 生产工艺流程 图1，抗菌PP-R管道、管件生产工艺流程图 抗菌PP-R管材的抗菌性能评价 抗菌PP-R管道、管件抗菌性能测试参照中国建材行业标准JC/T939-2004《建筑用抗细菌塑料管抗细菌性能） 图2，抗菌PP-R管对大肠杆菌（ATCC25922）的抗菌率和抗菌母粒添加量的关系 图3，抗菌PP-R管对金黄色葡萄球菌(ATCC6538)的抗菌率和抗菌母粒添加量的关系 从图2和图3可以看出，随着抗菌母粒PG1添加比例的增大，抗菌PP-R管的抗菌效果增强：当抗菌母粒PG1添加比例小于4%时，抗菌效果不好，达不到90%；当抗菌母粒PG1添加比例达到4%时，抗菌率达到94%以上，但是当经水处理后的耐久性抗菌率较低，降至90%以下；当抗菌母粒PG1添加比例达到6%时，经水处理抗菌PP-R管的耐久抗菌率大于90%；当抗菌母粒PG1添加比例达到8%以上时，经水处理抗菌PP-R管的耐久抗菌率大于99%。 抗菌PP-R管材成本分析 当前抗菌材料的推广应用的一个最大障碍就是成本问题，其中占成本影响因素最大的是抗菌剂的成本，一些进口抗菌剂和国产抗菌剂成本较高，很多管道生产企业无法让市场接受。 所以在抗菌PP-R管材、管件中还可考虑对结构进行设计优化，如可以将PP-R管道制成多层复合结构，在内层使用抗菌母粒成分，而在外层不添加抗菌成分，这样既保证了抗菌管道的抗菌性能得到有效发挥，又合理地控制了成本。 表1，不同抗菌体系抗菌PP-R管的成本分析（PP-R管规格20X2.8mm,0.151kg/m） ） 2008年中国塑料管业的发展概况和前景调研报告北京塑料工业协会2008-3）。 [2]CN169945