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1、塑料材料在清山泉净水器中的应用一、塑料在净水器中的应用塑料是以合成或天然的高分子化合物（如合成树脂）为主要成份，并含各种添加剂（如填料、增塑剂、着色剂、稳定剂、润滑剂、发泡剂等等） ，在一定条件下可塑化成形、产品最后能保持一定形状的材料。塑料的分类：根据受热后的性能变化，塑料可分为二类：热塑性塑料、热固性塑料；根据组分的性质，塑料可分为三类：合成树脂塑料、纤维素塑料、蛋白质塑料；根据用途，塑料可分为三类：通用塑料、工程塑料、特种塑料（如：光学塑料、半导体塑料、泡沫塑料等） 。塑料是净水器中使用最多最广泛的材料之一。1、我们在净水器中广泛使用膜元件和膜组件，组成这些膜元件和膜组件的有机膜材料，不
2、管是反渗透（RO）膜、纳滤（NF）膜、超滤（UF）膜、微滤（MF）膜，都是塑料。例如反渗透，我们在七十年代、八十年代初，使用的都是醋酸纤维素膜；到了八十年代末，出现了复合膜，由聚酯纤维载体、聚砜超滤膜支撑材料、芳香聚酰胺超薄膜三层复合而成，它们都属于塑料。超滤膜，如常用的 PS、PES、PAN ，PVDF 、PP、PE、PVC 等等超滤膜，都是塑料。2、净水器的过滤材料有很多也是塑料，如 PP 熔喷滤芯、 PP 线绕滤芯、PE 烧结管滤芯，包括滤芯的骨架；以及滤网、滤布、滤片、滤毡等。3、净水器的吸附材料也有用塑料，如吸附树脂、以及炭棒滤芯所采用的粘结剂等等4、净水器的离子交换材料离子交换树脂
3、，如软化用阳树脂，制纯水的阴、阳树脂，特种树脂等（如海尔施特劳斯净水器用的除重金属树脂、除砷树脂） ，主要也都是塑料。5、净水器的杀菌材料也有用塑料，如溴树脂、碘树脂。6、净水器的结构材料也大都用塑料：（1）净水器外壳、外罩、机架、面板等不与水接触的，起支撑、连接、保护、装饰作用的部件或材料。（2）大部分滤芯壳体、部分紫外线杀菌器壳体等，用塑料制。（3）管道管件，接头，某些净水器顶部或底部的过水通道组件等，用塑料制。（4）筒体、水箱、冷胆热胆、接水盘，纯水机压力桶（常用的二种，一种外壳为聚丙烯；另一种外壳为铁制，但有聚乙烯塑料内胆）等容器大多用塑料制。本文主要讨论净水器的结构材料用塑料。二、净
4、水器结构材料对塑料的要求净水器结构材料对塑料的要求，有些是相同的，如：要求有一定的强度、抗氧化和抗老化性等等。根据不同的用途，净水器结构材料对塑料的要求也不完全一样。1、制作净水器外壳、外罩、机架、面板等不与水接触的部件，对塑料的要求主要是二点：（1）强度高，不易破碎，保持整机强度，以及保护内部零部件、原器件；（2）对外壳、外罩、面板等，要求塑料件表面光洁、外形美观，加工（成型）性能好。可采用免喷涂高光材料。2、制作净水器滤芯壳体，常用的有 PP、ABS、AS（透明，放在第一级，可看到滤芯污染情况）等；制作水箱等容器常用 PE。对塑料的要求主要是二点：（1）安全卫生，对水质无污染，无有毒有害物
5、质溶出。由于滤芯壳体、水箱等容器往往会接触饮用水，所以这是最重要的。一般都要做卫生安全试验（浸泡试验）：用自来水将试样清洗干净，并连续冲洗 30 分钟，然后放入 PH 为 8、硬度为 100mg/L、有效氯为 2 mg/L 的配制水中，于 255、避光条件下，浸泡 241 小时，测定浸泡水和空白水的卫生指标，增加量不得超过规定的限值。常规检测项目有 15 项。但 ABS 塑料要增测钡、锑、锡、四氯化碳、苯乙烯、丙烯腈。含载银抗菌剂的塑料要增测银。此外，一些新的对人体健康有害的污染物（如双酚 A 等）也已经引起科技界和卫生部门的注意和重视。（2）强度要好，防止爆瓶、开裂、漏水。一般进行三种压力试
6、验：1）净态压力试验：最高工作压力的 2 倍，或 1.20MPa；2) 爆破压力试验：最高工作压力的 4 倍，或 2.76MPa；3）循环压力试验：在（0.10.4）MPa 或最高工作压力下，重复试验十万次。一些规模较大、有条件的净水器生产企业，已开始对采购来的滤筒、压力罐、管件接头等按上述要求进行抽样检验。3、制作净水器的连接用的细口径软管常用的有 PE 等，管件接头常用 POM。对这类塑料的要求主要是：（1）安全对水质无污染，无有毒有害物质溶出；（2）强度要求高，有韧性，管道要柔软，防止漏水；（3）化学稳定性好，抗氧化性能好。如果水中有余氯及某些氧化性杀菌剂，如臭氧、溴、碘等存在，而聚甲醛
7、 POM 接头不耐氧化。在这种水中有氧化剂的情况下，建议不用POM 接头，改用 PP、ABS 等材质的接头。4、某些部件要求和其接触连接材料的热膨胀系数一致，防止温度变化时漏水。5、某些塑料不耐光照，如 ABS，长期受日光晒后易老化、发脆。三、净水器二大瓶颈（漏水、细菌超标）与塑料的关系1、漏水：漏水是净水器制造企业最头痛的事情，特别是生产结构复杂、零部件和接头多的净水器，如 RO 机，几乎都会碰到这个问题。当然可以采用前端加装减压稳压阀，加装防漏水保护装置，在说明书中强调净水器使用完毕后必须关闭进水阀，严格检验和进行压力试验，改进净水器安装方法和技能，等等一系列措施，能把净水器漏水的概率降到
8、最低。而提高结构件塑料的性能和质量，使用改性增强塑料无疑也是防漏水的一个重要措施。我们通过调研发现，净水器漏水很大一部分与塑料件有关，如滤壳、滤瓶的接口渗漏、开裂、爆瓶；接头的开裂、冲脱、破碎；塑管的破裂、冲脱；水箱、冷热胆的老化和开裂等等；乃至有压力桶发生破裂造成漏水淹水的。我们通过调研还发现，部分净水器生产企业（特别是个体户、小作坊）为降低生产成本，采取一些不正当的手段，以牺牲产品质量的代价来降低塑料件的成本，如：采用或添加回用废旧塑料；大量添加碳酸钙等填料，对产品质量造成很大损害，导致各种漏水现象极易发生。即使是生产净水器的大企业，采购的是正规塑料厂生产出售的新料，用在净水器上也还仍感不
9、尽人意，还会产生这样那样的问题，不能满足净水器生产及产品质量对塑料原料的要求，这就要我们采用性能更好的改性塑料原料。防漏水对结构件塑料的要求：（1）机械强度高，耐压强度高、韧性，抗水锤冲击（2）化学稳定性好，抗氧化抗老化性能好（3）对外壳、外罩、面板等，要求塑料件表面光洁、外形美观，可采用免喷涂高光材料。2、细菌超标卫生部门对净水器产品质量越来越重视，2011 年，在市场上抽查并检测市售净水器，发现并公布了十一种进口净水器不合格。而三个不合项中，细菌超标是其中之一。在以往卫生部抽查结果中，细菌超标也都是主要不合格项。解决细菌超标也有多项措施可供选择，如加装紫外线杀菌器，采用溴树脂等杀菌剂，活性
10、炭用载银活性炭，等等。而接触水的结构件塑料部件（如滤筒、滤芯、水箱、压力桶等）使用抗菌抑菌塑料无疑也是防止净水器出水细菌超标的一个重要措施。那么什么是抗菌抑菌塑料呢？以 RO 膜为例，我们在七十年代、八十年代初，使用的都是醋酸纤维素膜，醋酸纤维膜不耐细菌，还会成为细菌营养而大量繁殖细菌，所以需在进水中加氯；到了八十年代末，出现了芳香聚酰胺复合膜就较耐细菌了，它反过来要把进水用活性炭过滤或加还原剂的办法去除进水中的余氯。但是芳香聚酰胺复合膜还不能算是抗菌抑菌塑料，它只不过是是细菌啃不动罢了。抗菌抑菌塑料是在成分中添加了抗菌剂，可以抑制水中细菌的增长的塑料制品。净水器常用的抗菌抑菌塑料大致有以下几
11、种：加入载银抗菌剂，如磷酸锆钠银抗菌剂。能缓慢释放 Ag+，Ag+在很低浓度下能透过细菌的细胞膜，与细胞原生质中的酶蛋白的巯基发生作用而使酶失去活性，从而杀死细菌，具有抗菌作用。加入银锌复合抗菌剂加入铜锌复合抗菌剂：日本某公司专利产品，以氢氧化钙、氧化镁、氧化铝为基体，加入 Zn2+或 Cu2+，形成固溶体加入纳米 TiO2 光触媒催化抗菌剂：光致激发的强氧化 OH 自由基，穿透细菌的细胞膜，破坏细菌的细胞结构并使之破裂分解。加入有机抗菌剂加入天然抗菌剂在净水器制造的原料中采用优质改性塑料，能大大改善净水器的防漏水、防细菌超标的性能，为解决净水器二大瓶颈给力，为净水器的发展和普及开创了一条新路
12、。四、净水器专用塑料新材料净水器产品质量，特别是漏水与细菌超标二大瓶颈，都与塑料关系密切，所以我们就有必要研究和使用塑料新材料；净水器生产企业一定还希望在保证产品质量的前提下降低生产成本特别是原材料成本，而塑料是净水器最主要的原材料之一，这就需要选择物美而价不贵、性价比高的塑料新材料；净水器生产企业一定还希望我们生产的净水器在外观上有新亮点，在设计上有新卖点，在成型工艺和模具上有新突破；这就需要塑料和模具行业的技术支持和专业知识。以上问题，长期困挠着净水行业的企业家和从事净水器科研、新品开发、产品质量的技术人员。今天，好消息来了！金发科技股份有限公司（上市公司，股票代码 600143）生产的改
13、性塑料材料主要用于汽车、家用电器等领域。在净水器行业中，至今已有溢泰、AO. 史密斯、滨特尔、柯琪等少数大品牌企业在批量使用，为这些品牌净水器的一流的产品质量立下了汗马功劳。现在，中国膜工业协会净水行业分会（筹）与金发科技密切合作：金发科技设立在江苏昆山市的新厂（占地六百多亩）辟出车间专门为净水行业生产“净水器专用改性塑料” ；协会在净水行业内大力推广应用该公司生产的“净水器专用改性塑料” ，为进一步提高我国净水器产品质量、造福广大消费者作出共同努力。 “净水器专用改性塑料”主要有下述几种：1、矿物增强聚丙烯：应用于滤瓶目前净水器厂生产滤瓶注塑用的塑料粒常用的是在 PP 料中加入碳酸钙粉末等添
14、加剂，混合均匀后制成；而采用超细（1800 目以上）滑石粉粉末取代碳酸钙粉末，就能使塑料表面更光洁细腻光洁，强度更高。特点：（1）卫生安全性：已获得 NSF 认证（2）强度好，能在同样的结构（如壁厚等）下承受更高的压力（可达到 2.43.0 MPa）（3）化学稳定性好，耐酸碱、耐氧化、抗老化（4 可焊性好（5）流动性和加温性好2、玻璃纤维增强聚丙烯：应用于滤瓶、压力储水桶、水箱、冷胆等。特点：（1）卫生安全性：已获得 NSF 认证（2）强度更高，耐压可达到 3.0 MPa 以上，其中长玻璃纤维增强聚丙烯的耐压强度更高，可达到 4.5 MPa 压力不爆破（3）收缩率低，与 ABS 接近（4）优异
15、的搞疲劳强度和机械强度（5）线膨胀系数低，长玻璃纤维增强聚丙烯的线膨胀系数可接近金属（6）化学稳定性好，耐酸碱、耐氧化、抗老化（7）流动性好，易加工3、银离子抗菌聚丙烯：应用于滤瓶、压力储水桶、水箱、冷胆等。特点：（1）广谱抗菌（对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等等细菌，黑霉菌、蝇状青霉菌等等霉菌，都有很好的抑菌抗菌作用） ，抗菌效率高。可应用于厨下等环境潮湿处防霉抗菌。（2）高安全性，已获得 FDA 和 EPA 认证（3）耐久性好，保持长效抗菌（4）细菌不易产生抗药性。4、聚苯醚（PPE，商品名又称 PPO）：应用于水管、接头、水表壳体及叶轮、水泵叶轮、水龙头、阀门阀体阀芯等。特点：（
16、1）安全性：对水质无污染，无添加剂析出。（2）耐压强度高，韧性好，防止漏水（加玻纤后，静态压力可达 7MPa，爆破压力5MPa）（3）吸水率低，尺寸稳定性好，（4）伸长保持率好，和接触连接材料的热膨胀系数一致，防止温度变化时漏水。高温蠕变性低。（5）密度小，重量轻，可降低材料成本（6）化学稳定性好，耐酸、碱、余氯（7）克服采用其他材料作水管、接头的缺点：目前常用的聚甲醛（POM）接头：有甲醛残留，对水质有安全风险；强度低；又极不耐氧化，遇到诸如臭氧、溴、碘、余氯等氧化性杀菌剂，会被氧化腐蚀，导致系统漏水。目前常用的尼龙（PA）管道、接头：吸水率大，尺寸稳定性差；不耐水解，湿度性能下降 60%。目前常用的铜（Cu）管道、接头：价格贵；往往含铅，铅损害人的神经系统，特别是对妇婴危害更大。 （美国 AB1953 法案，亦称“加州无铅法案” ，要求含铅量0.25%的“无铅铜” ）目前用的聚氯乙烯（PVC）管道、接头：强度低。5、高光塑料：应用于外壳、外罩等（1）高光 ABS特点：高光泽，光泽达到镜面
