抗菌耐寒PVC花灑軟管配方研究

邱玉超 李煥新 黃建輝

（箭牌家居集團股份有限公司 佛山 528000）

引言

PVC花灑軟管是由聚氯乙烯樹脂加入較大量增塑劑、一定量的穩定劑、潤滑劑及其它助劑，經擠出成型工藝制得[1]。其具有明顯的綜合優勢而被各大廠商所接受，包括成本、耐腐蝕性、耐久性、耐水解性、加工成型等方面的優勢均比較明顯，而且可回收利用，有利于環境保護[2]。

目前市面上的PVC花灑軟管雖能滿足日常生活使用，但當其使用時間較長后，一方面由于在生產制備時，需要在材料配方中添加大量的低分子增塑劑如鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)，經長時間加熱使用后，低分子增塑劑容易遷移到內管表面，為各種微細菌等提供生長和繁殖的營養源，導致內管表面滋生細菌等污跡；另一方面，由于大量低分子量增塑劑的添加，導致PVC花灑軟管低溫使用時出現硬化甚至脆裂的情況。

針對PVC花灑軟管的防污，目前采取人工定期對PVC花灑軟管進行清理，該方法操作繁瑣；針對PVC花灑軟管耐低溫性不足，目前通過添加耐寒增塑劑如己二酸二辛酯（DOA）來提高材料的耐低溫性，但是添加后會導致PVC（聚氯乙烯）軟管的力學性能強度的下降。

基于以上痛點，我們設計開發了一種具有高抗菌和耐低溫特性的PVC花灑軟管，并對其抗菌性能和耐低溫性能進行了研究。

1 原料及生產設備

1.1 原料

PVC樹脂：新疆天業，SG-3型；

己二酸聚酯：天元航材科技有限公司；

己二酸二正辛酯（DOA）：山東辰宇化工有限公司，純度99.9 %；

對苯二甲酸二辛酯（DOP）：濟南優盛源化工有限公司，純度99.9 %；

粉末丁腈橡膠（PNBR）：靖江市康高特新材料科技有限公司，80目；

聚六亞甲基胍鹽酸鹽（PHMG）：長沙研邦化工科技有限公司，純度99 %；

雙叔丁基過氧異丙基苯（BIPB）：湖北隆信化工實業有限公司，純度98 %；

有機錫穩定劑：山東泰邦石化有限公司；

硬脂酸鋅：廣州億峰化工科技有限公司；

丙烯酸酯改性劑（ACR ）：天津津衡藍海科技有限公司，純度99.99 %；

抗氧劑168（化學名稱為三（2，4一二叔丁基苯基）亞磷酸酯）：東莞康錦新材料科技有限公司，純度99.9 %。

1.2 生產設備

混料機：200 L高速混合機1套，東莞市科德機械有限公司生產；

造粒機：揚州亞瑞達橡塑機械有限公司SHJ-65B平行雙錐螺桿擠出機1套 ；

擠出設備：六段加熱式單螺桿擠出機、真空冷卻水槽、變頻調速牽引裝置、傳動切割裝置 ，燿安塑膠機器械器有限公司生產。

2 試驗配方

根據實際生產經驗和多次反復試驗，擬定的試驗配方見表1。

表1 抗菌耐寒PVC花灑軟管試驗配方

3 生產工藝

3.1 工藝流程

稱量原料→高溫攪拌混料→擠出造粒→檢驗→擠出管材→冷卻定型→牽引→丈量切割→安裝測試→包裝入庫。

3.2 混料造粒

按照配方表準確稱量各組分原料，先將聚氯乙烯、有機錫穩定劑、丙烯酸酯改性劑（ACR ）、硬脂酸鋅、抗氧劑168、低分子增塑劑DOP或DOA加至攪拌機，攪拌機的轉速為200 rpm，升溫至70 ℃后再加入己二酸聚酯、過氧化物BIPB和PHMG抗菌劑，冷卻至 40 ℃時添加粉末丁腈，300 r/min攪拌15 min，將混合料靜置10 min，然后用平行雙錐螺桿擠出機造粒，螺桿轉速為100 r/min，擠出溫度為170 ℃，水環熱切得到4 mm大小均勻的粒料，風冷包裝，備用。

3.3 擠管成型

選用六段加熱式單螺桿擠出機，根據管體尺寸選擇合適的模具，冷卻水槽接通自來水，然后裝好模頭，升溫。擠出機溫度設定為155 ℃、165 ℃、165 ℃、160 ℃、160 ℃和165 ℃，螺桿轉速50 rpm。然后將粒料加入擠出機，開啟冷卻水，并緩慢開啟擠出機，讓粒料在機筒里面逐步塑化，開始正式擠出管材后，再開啟牽引機、逐步調試擠出機至管體尺寸符合要求，制得PVC花灑軟管。冷卻定型后運至軟管切割機，經丈量、定位進行切割后產品要求進行配件安裝測試，經測試合格后入庫。

4 性能測試

4.1 抗菌性能測試

對PVC花灑軟管進行抗菌性能測試，按照GBT 31402-2015/ISO 22196：2007《塑料表面抗菌性能試驗方法》，分別依次進行細菌預培養、試樣制備、接種液的準備、試樣接種、接種試樣培養、試樣上細菌回收、平板培養法測定活菌數、抗菌性能（抗菌率）計算等，其中菌株中的大腸桿菌為ATCC 8739，金黃色葡萄球菌為ATCC 6538P[3]。

抗菌老化測試參考JC/T939-2004《建筑用抗細菌塑料管抗細菌性能》標準將軟管在（50±2）℃蒸餾水浴浸泡96 h后，用75 %酒精進行滅菌，然后置于無菌箱中待測[4]，按照上述標準測試老化后的PVC花灑軟管的抗菌性能。

4.2 耐低溫性能測試

耐低溫性能主要由邵A硬度變化值衡量，拉伸強度和斷裂伸長率輔助衡量產品的物理力學性能。分別根據標準GB/T 2411-2008/ISO 868:2003《塑料和硬橡膠.使用硬度計測定壓痕硬度（邵氏硬度）》測試樣品在0 ℃和25 ℃靜放24 h后的邵A硬度，求得差值，其差值越小，說明其耐低溫性能越好[5]。拉伸強度和斷裂伸長率根據標準GB/T 1040.1-2018/ISO 527-1:2012《塑料拉伸性能的測定》測定[6]。

4.3 使用性能測試

根據公司內部產品質量要求，需要對花灑軟管成品進行抗拉伸性、密封性能、耐冷熱循環性和耐壓性測試，按照GB/T 23448-2009 《衛生潔具軟管》進行，對應標準中7.7、7.4、7.10、7.5的要求，各項測試后軟管各部位應無破裂、滲漏或其他缺陷出現[7]。

5 結果與討論

5.1 抗菌性能測試

采用表1中配方1、2、3生產的PVC花灑軟管抗菌性能測試結果如表2所示。

表2 PVC花灑軟管抗菌性能

從表2可以看出： 配方1生產的PVC花灑軟管具有優異的抗菌效果和抗菌持久性能；配方2由于沒添加胍鹽低聚抗菌劑，其抗菌性能老化前和老化后均顯示無效；配方3由于沒添加過氧化物，導致胍鹽低聚抗菌劑不能有效地接枝到PVC主鏈上，其抗菌持久性能失效，導致老化后對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率均為0。

5.2 耐低溫性能測試

采用表1中配方1、4、5生產的PVC花灑軟管耐低溫性能測試結果如表3所示。

表3 PVC花灑軟管耐低溫性能

耐低溫性能主要由邵 A 硬度變化值衡量，拉伸強度和斷裂伸長率只作輔助衡量產品的物理力學性能。從上述PVC軟管拉伸強度和耐低溫性能對比測試分析可以看出，配方1綜合性能較優，此配方中，粉末丁腈和聚酯增塑劑在配方體系中的分散效果最好，其增塑作用最明顯，耐低溫性能也最優。配方4中只添加低分子增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯，其耐低溫性能最差，配方5中通過添加耐寒劑己二酸二辛酯達到耐低溫效果，但是其拉伸強度低于生產配方，說明添加粉末丁腈和聚酯增塑劑方案優于添加低分子耐寒劑增塑劑方案。

5.3 使用性能測試

按照標準GB/T 23448-2019測試本試驗配方生產的PVC花灑軟管的抗拉伸性、密封性能、耐冷熱循環性和耐壓性。各項測試結果均合格，具體見表4。

表4 PVC花灑軟管使用性能測試

6 結語

隨著人們物質生活水平的不斷改善，追求健康沐浴將成為一種發展趨勢。具有高耐寒性的抗菌PVC花灑軟管正是消費者所迫切期待的產品。

通過實驗摸索、檢測驗證，我們已經成功掌握抗菌耐寒PVC花灑軟管配方和工藝技術。目前，我司已經用此新材料、新工藝、新技術試產了抗菌花灑軟管，抗菌抑菌性能符合GB 21551.2-2010要求，耐低溫性能也有很大提升，其他性能指標也都符合花灑軟管國標和企業相關標準，可進行大規模推廣生產。