一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管及制备方法

摘要

本发明涉及纳米抗菌管道技术领域，具体涉及是一种基于nano‑antibacterial的HDPE给水管及制备方法，通过在管形层内壁涂覆包含纳米二氧化钛的纳米抗菌层使得其能够直接作用于管道内壁，使之能够直接抑制管道内的细菌繁殖，提高整体抗菌抑菌效果，通过分别对HDPE外层和金属内层进行加工，使之能够采用涂覆式的方式将纳米抗菌溶胶涂覆或者注射在管道内壁上形成薄膜。解决了解决了现有抗菌管道将纳米二氧化钛作为添加剂使用，并非直接作用于易发生细菌富集的管道内壁，使得抗菌效果不理想的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及纳米抗菌管道技术领域，具体涉及是一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管及制备方法。

背景技术

nano-antibacterial即纳米抗菌材料或纳米抗菌层，通常使用的是纳米二氧化钛，而HDPE管则是High Density Polyethylene，通常又被称作高密度聚乙烯，作为传统的钢铁管材、聚氯乙烯饮用水管的换代产品。

公开号为CN106317640A的中国专利公开了一种纳米抗菌管的制备方法，其中通过将纳米二氧化钛抗菌剂经硅烷偶联剂表面处理后，与无规共聚聚丙烯、色粉、抗氧剂放入高效搅拌机进行搅拌再造粒制管，既将纳米二氧化钛作为一种添加剂添加在管道制备的原料中，而作为给水管在经过长期使用后,积累的水垢杂质附着在管道内部,会滋生微生物，当管道中水流较慢或停流时,微生物将演变成细菌,附着在管壁内经过一段时间的繁殖会形成菌群,使水质下降，而将纳米二氧化钛作为添加剂使用，并非直接作用于易发生细菌富集的管道内壁，使得抗菌效果不理想。

发明内容

本发明针对以上问题，提供一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管。

采用的技术方案是，一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管包括给水管管体，其中给水管管体由多根首尾相连的给水管管段组成，且相邻的给水管管段间通过连接结构进行连接，给水管管段从外至内包括管形层和纳米抗菌层，且纳米抗菌层涂覆在管形层内壁上。

可选的，管形层内壁上设置有供纳米抗菌层附着的附着部。

进一步的，附着部为沿给水管管段轴向延伸的条状物，纳米抗菌层附着在相邻的条状物间。

可选的，连接结构包括连接部和一组固定套，一组固定套分别设于连接部的两侧，且位于连接部一侧的固定套与一根给水管管段的一端连接，位于连接部另一侧的固定套与另一根给水管管段的一端连接。

可选的，固定套内设置有插入腔，连接部内设置有环状柔性连接片，且环状柔性连接片与插入腔连通。

可选的，一根给水管管段的一端插入一侧固定套的插入腔内，并与环状柔性连接片相抵，另一个述给水管管段的一端插入另一侧固定套的插入腔内，并与环状柔性连接片相抵。

进一步的，环状柔性连接片与纳米抗菌层端部贴合。

本申请还提供了一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管制备方法，包括以下步骤：

S1.生成管形层，在热挤压设备上生成HDPE外层，通过成型的方式生成金属内层；

S2.生成纳米抗菌层，通过基于nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置对金属内层的内壁注射纳米抗菌溶胶；

S3.制得基于nano-antibacterial的HDPE给水管。

进一步的，S1中，通过成型机对金属内层的内壁设置附着部，S2中，在注射纳米抗菌溶胶后，静置待溶胶形成薄膜，再将金属内层从基于nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置去下，放置在400℃-500℃的环境下干燥加热，使之在金属内层内壁形成致密的纳米抗菌层。

进一步的，S3中，将S2中制得带有致密的纳米抗菌层的金属内层插入内壁注胶的HDPE外层中，同时将金属内层两端的第一端部和第二端部去除。

本发明的有益效果至少包括以下之一；

1、通过在管形层内壁涂覆包含纳米二氧化钛的纳米抗菌层使得其能够直接作用于管道内壁，使之能够直接抑制管道内的细菌繁殖，提高整体抗菌抑菌效果。

2、通过分别对HDPE外层和金属内层进行加工，使之能够采用涂覆式的方式将纳米抗菌溶胶涂覆或者注射在管道内壁上形成薄膜。

3、解决了解决了现有抗菌管道将纳米二氧化钛作为添加剂使用，并非直接作用于易发生细菌富集的管道内壁，使得抗菌效果不理想的问题，并且目前虽然采用涂覆式的方式将纳米抗菌溶胶涂覆或者注射在管道内壁上形成薄膜虽然抗菌抑菌效果更好，但是未有与之相适配的设备的问题。

附图说明

图1为一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管端部结构示意图；

图2为一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管结构示意图；

图3为一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管连接结构示意图；

图4为另一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管结构示意图；

图5为一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管与加工装置连接结构示意图；

图6为一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置结构示意图；

图7为一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置侧视结构示意图

图中标记为： 1为管形层、101为HDPE外层、102为金属内层、2为固定套、3为连接部、4为插入腔、5为环状柔性连接片、6为附着部、7为纳米抗菌层、8为注射口、9为第一端部、10为第二端部、11为注射头、12为注胶部件、1201为第一注胶部件、1202为第二注胶部件、13为固定圆柱、1301为第一固定圆柱、1302为第二固定圆柱、14为第一纳米抗菌溶胶存储罐、15为第二纳米抗菌溶胶存储罐、16为水平段、17为倾斜段、18为积液槽、1901为第一基座、1902为第二基座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点能够更加清晰明白，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明保护内容。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图3所示，一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管包括给水管管体，其中给水管管体由多根首尾相连的给水管管段组成，且相邻的给水管管段间通过连接结构进行连接，给水管管段从外至内包括管形层1和纳米抗菌层7，且纳米抗菌层7涂覆在管形层1内壁上。

这样设计的目的在于，通过在管形层内壁涂覆包含纳米二氧化钛的纳米抗菌层使得其能够直接作用于管道内壁，使之能够直接抑制管道内的细菌繁殖，提高整体抗菌抑菌效果。解决了现有抗菌管道将纳米二氧化钛作为添加剂使用，并非直接作用于易发生细菌富集的管道内壁，使得抗菌效果不理想的问题。

需要指出的是，管形层为形成管体由必要的原料制得的骨架结构，其并非为单一的层，而是整个HDPE给水管中起到支撑、提供具体管体形态的各层总称，在具体实施中，为了实现保温的效果，在管体内部设置有空气腔，那么空气腔与管体共同组成本实施例中的管形层，而为了提高整体管道柔性会设置由PE外层和PPR内层组成管体组，则PE外层和PPR内层共同组成本实施例中的管形层。

本实施例中，管形层由HDPE外层101和金属内层102组成，其中金属内层102厚度远薄于HDPE外层101，其主要用于纳米抗菌层的附着工艺中烘干成膜步骤中在400℃-500℃的温度下不发生熔化，同时附着部6也位于金属内层102内壁中。

本实施例中，纳米抗菌层实质为一层二氧化钛薄膜，其通过二氧化钛溶胶进行涂覆、烘干后制得，通常二氧化钛溶胶由钛酸四丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮等混合制得。

本实施例中，管形层1内壁上设置有供纳米抗菌层7附着的附着部6。附着部6为沿给水管管段轴向延伸的条状物，纳米抗菌层7附着在相邻的条状物间。

这样设计的目的在于，通过设置的附着部，能够增加纳米抗菌层与管形层内壁的接触面积，同时搭配专有的nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置能够进步降低纳米抗菌层空包的几率，提高整体的抗菌抑菌效果。

再则，本实施例公开了，连接结构的具体组成，其中连接结构包括连接部3和一组固定套2，一组固定套2分别设于连接部3的两侧，且位于连接部3一侧的固定套2与一根给水管管段的一端连接，位于连接部3另一侧的固定套2与另一根给水管管段的一端连接，固定套2内设置有插入腔4，连接部3内设置有环状柔性连接片5，且环状柔性连接片5与插入腔4连通，一根给水管管段的一端插入一侧固定套2的插入腔4内，并与环状柔性连接片5相抵，另一个述给水管管段的一端插入另一侧固定套2的插入腔4内，并与环状柔性连接片5相抵，环状柔性连接片5与纳米抗菌层7端部贴合。

这样设计的目的在于，通过设置的一组固定套能够分别对两个待连接的给水管管段进行固定，固定的方式可以是热熔连接，也可以是通过在给水管管段端部设置螺纹，基于螺纹进行连接，本领域技术人员针对具体的连接方式，可以根据管段的直接和具体输送物料的种类进行合理的选择。

同时，通过在连接部内设置环状柔性连接片，其多为聚乙烯材质制得的，其设置的目的在于避免两端的给水管管段直接进行相抵式的接触，对整个管段结构进行了缓冲，同时环状柔性连接片可以有效阻止在连接结构处发生的泄露现象发生。

如图4至图7所示，本实施例中还提供一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置包括加工装置本体，其中加工装置本体包括积液槽18、纳米抗菌溶胶存储罐和纳米抗菌溶胶注胶机构，纳米抗菌溶胶存储罐和纳米抗菌溶胶注胶机构均位于积液槽18上方，且纳米抗菌溶胶存储罐的出料口通过输料管与纳米抗菌溶胶注胶机构的进料口连通，纳米抗菌溶胶注胶机构上套有HDPE给水管的给水管管段，且纳米抗菌溶胶注胶机构能够对HDPE给水管的给水管管段内壁涂覆纳米抗菌溶胶。

这样设计的目的在于，通过设置由积液槽、纳米抗菌溶胶存储罐和纳米抗菌溶胶注胶机构等结构组成的基于nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置，能够将包含纳米二氧化钛的纳米抗菌层附着在HDPE给水管内壁，使之能够直接作用于易发生细菌富集的管道内壁大幅度提高抗菌和抑菌效果，解决了目前虽然采用涂覆式的方式将纳米抗菌溶胶涂覆或者注射在管道内壁上形成薄膜虽然抗菌抑菌效果更好，但是未有与之相适配的设备的问题。

还需要需要指出的是，HDPE给水管的给水管管段从外至内包括管形层1、纳米抗菌层7，且纳米抗菌层7涂覆在管形层1内壁上，其中管形层为形成管体由必要的原料制得的骨架结构，其并非为单一的层，而是整个HDPE给水管中起到支撑、提供具体管体形态的各层总称，在具体实施中，为了实现保温的效果，在管体内部设置有空气腔，那么空气腔与管体共同组成本实施例中的管形层，而为了提高整体管道柔性会设置由PE外层和PPR内层组成管体组，则PE外层和PPR内层共同组成本实施例中的管形层。

本实施例中，管形层由HDPE外层101和金属内层102组成，其中金属内层102厚度远薄于HDPE外层101，其主要用于纳米抗菌层的附着工艺中烘干成膜步骤中在400℃-500℃的温度下不发生熔化，同时在金属内层102内壁上设置有附着部6。

本实施例中，纳米抗菌层实质为一层二氧化钛薄膜，其通过二氧化钛溶胶即纳米抗菌溶胶进行涂覆、烘干后制得，通常二氧化钛溶胶由钛酸四丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮等混合制得。

本实施例中，在积液槽18的上方加工装置本体分别设置有倾斜段17和水平段16，水平段16位于倾斜段17上方，纳米抗菌溶胶存储罐设于水平段16上，纳米抗菌溶胶注胶机构设于倾斜段17上。纳米抗菌溶胶注胶机构包括基座、注胶部件12和固定圆柱13，基座与倾斜段17连接，固定圆柱13与基座垂直连接，注胶部件12的进料口通过管道与纳米抗菌溶胶存储罐的出料口连通，注胶部件12设于基座上。

这样设计的目的在于，通过设置的积液槽用于存储从纳米抗菌溶胶注胶机构排出的纳米抗菌溶胶，同时设置的纳米抗菌溶胶存储罐用于暂存纳米抗菌溶胶，而纳米抗菌溶胶注胶机构包括基座、注胶部件12和固定圆柱13，其中基座用于对整个溶胶注胶机构提供必要的支撑。

再则，本实施例公开了，注胶部件12的内壁上设置有注胶头11，注胶头11插入给水管管段与固定圆柱13间的间隙中。积液槽18的两侧均设置有倾斜段17，且设于一侧倾斜段17上的纳米抗菌溶胶注胶机构与设于另一侧倾斜段17上的纳米抗菌溶胶注胶机构位置相错。

这样设计的目的在于，在整个基于nano-antibacterial的HDPE给水管的生产工艺中，先制备金属内层102，并且在金属内侧102内壁上设置附着部，然后将HDPE外层101套在金属内层102上，由于存在纳米抗菌层涂覆工艺，因此金属内层102尺寸长于HDPE外层101，并且金属内层102从HDPE外层101漏出的两端分别为第一端部9和第二端部10，于是将后续需要套在注胶部件上的一端开设注射口，然后注胶部件12上的注胶头11插入注射口8中进行注射，同时固定圆柱13与附着部6接触，通常情况下注射口8与附着部6交错设置，从注胶头11注射的纳米抗菌溶胶填满相邻附着部6的间隙，然后从金属内层102另一端部排出，在完成注胶后需要进行加热烘干，使得形成nano-antibacterial薄膜后，再将HDPE外层101套在金属内层102上，同时将位于HDPE外层101外的第一端部9和第二端部10切除。

同时，为了提高整体的生产效率，可以在积液槽上设置两组纳米抗菌溶胶注胶机构，且每一组纳米抗菌溶胶注胶机构分别与一个纳米抗菌溶胶存储罐连接。

本实施例中还提供了一种基于nano-antibacterial的HDPE给水管制备方法，包括以下步骤：

S1.生成管形层，在热挤压设备上生成HDPE外层，通过成型的方式生成金属内层；

S2.生成纳米抗菌层，通过基于nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置对金属内层的内壁注射纳米抗菌溶胶；

S3.制得基于nano-antibacterial的HDPE给水管。

其中S1中，通过成型机对金属内层的内壁设置附着部，S2中，在注射纳米抗菌溶胶后，静置待溶胶形成薄膜，再将金属内层从基于nano-antibacterial的HDPE给水管加工装置去下，放置在400℃-500℃的环境下干燥加热，使之在金属内层内壁形成致密的纳米抗菌层。

S3中，将S2中制得带有致密的纳米抗菌层的金属内层插入内壁注胶的HDPE外层中，同时将金属内层两端的第一端部和第二端部去除。

通过分别对HDPE外层和金属内层进行加工，使之能够采用涂覆式的方式将纳米抗菌溶胶涂覆或者注射在管道内壁上形成薄膜。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。