一种抗菌阻燃墙板材料及其制备方法与流程

1.本发明属于墙板材料技术领域，涉及一种抗菌阻燃墙板材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们对建筑材料的要求越来越高，墙板是最为常见的一种家装材料。一般墙板材料是由木材、石灰、水泥等材料作为基材组成。木质墙板因环保轻便易获得，而受到大家青睐，但木质墙板在使用过程中也会给人们带来很多问题，如木质墙板需要通过大量的粘结剂进行粘合，这就会导致木质墙板容易受潮发霉滋生细菌，还有使用寿命短，不耐用，保温、隔音、防火等性能差等问题。
3.中国专利cn202010463382.7开发的木塑墙板，其端面均匀设置多组孔隙，并在孔隙的内侧插有阻燃条。利用阻燃条提高墙板的阻燃性和保温效果。但插设阻燃条所达到的阻燃效果并不理想，无法有效降低墙体燃烧时的烟密度；且该专利并未做抗菌防霉处理，墙板的孔隙与连接处极易滋生细菌。中国专利cn202211300743.1使用粘连剂将抗菌防霉涂层粘结在墙板表面，以提高墙板的抗菌防霉效果。但其并未具体说明抗菌防霉层材料，且利用粘连剂粘连涂层抗菌层会滋生细菌，受潮后粘连剂容易脱落，进一步导致墙板的抗菌防霉效果变差。
4.因此，需要开发一种抗菌防霉涂层粘附力强、耐久性能高、同时具有优异的阻燃抑烟性能的墙板，从而进一步拓宽墙板在家装行业的应用。


技术实现要素：

5.本发明涉及一种抗菌阻燃墙板材料及其制备方法，属于材料技术领域。所述墙板材料先由木质纤维基材、偶联剂、稳定剂、阻燃剂粉碎混合后熔融固化成型，再对墙板进行抗菌涂层处理。其阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，其与木质纤维基材可形成一种膨胀阻燃体系，不仅可以在燃烧时在墙板表面形成一层致密的碳层，提高阻燃性能，还可以提高板材的热稳定性，提高降解温度。抗菌涂层材料是由经过无定型磷酸钙(acp)和酪蛋白磷酸肽(cpps)纳米复合材料改性的环氧树脂组成，cpp-acp纳米复合材料的含氧官能团与环氧树脂的环氧覆盖层能更紧密的结合，解决了抗菌涂层粘着力差、耐久性不足的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
8.(1)将60～70重量份木质纤维基材、3～5重量份偶联剂、2.5～5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
9.(2)在混合物料中加入6～8重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合，得到混合原料；
10.(3)将混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至180℃～200℃后挤出；
11.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压15min～20min后，冷却定型，得到墙板材料；
12.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh550、kh560、kh570中的至少一种。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述的稳定剂为有机锡类稳定剂，包含二月桂酸二正丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、马来酸二正丁基锡、月桂酸锡中的至少一种。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，添加质量比为18:1:1。
17.作为本发明的一种优选技术方案，所述的抗菌涂层材料为经过cpp-acp纳米复合材料改性的环氧树脂组成，制备步骤如下：
18.1)在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌溶液1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料；
19.2)将50～60重量份环氧树脂、10～15重量份cpp-acp纳米复合材料进行混合搅拌，控制温度在70～80℃，得到抗菌涂层材料。
20.本发明的有益效果：
21.(1)使用聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶作为阻燃剂，其与木质纤维基材形成一种膨胀阻燃体系，不仅提高了墙板材料的阻燃性能，还可以提高板材的热稳定性，提高降解温度。
22.(2)将无定型磷酸钙(acp)掺入酪蛋白磷酸肽(cpps)中制得cpp-acp纳米复合材料，其抗菌效力大大提升且环保无毒害。
23.(3)使用cpp-acp纳米复合材料改性的环氧树脂作为抗菌防霉涂层材料，cpp-acp纳米复合材料的极性含氧官能团与环氧树脂的环氧覆盖层紧密结合，经过改性后的环氧树脂具有良好的键合性能，从而提高了抗菌涂层的粘附力，解决了抗菌涂层粘着力差、耐久性不足的问题。
具体实施方式
24.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
25.实施例1
26.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
27.(1)将60重量份木质纤维基材、3重量份偶联剂、2.5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
28.(2)在混合物料中加入6重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合，得到混合原料；
29.(3)将混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至180℃后挤出；
30.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压15min后，冷却定型，得到墙板材料；
31.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
32.步骤(1)中所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
33.步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
34.步骤(1)中所述的稳定剂为二月桂酸二正丁基锡。
35.步骤(2)中所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，添加质量比为18:1:1。
36.步骤(5)中所述的抗菌涂层材料为经过acp-cpp纳米复合材料改性的环氧树脂组成，制备步骤如下：
37.1)在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌溶液1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料；
38.2)将50重量份环氧树脂、10重量份cpp-acp纳米复合材料进行混合搅拌，控制温度在70℃，得到抗菌涂层材料。
39.实施例2
40.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
41.(1)将65重量份木质纤维基材，4重量份偶联剂、4重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
42.(2)在混合物料中加入7重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合，得到混合原料；
43.(3)将混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至190℃后挤出；
44.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压17min后，冷却定型，得到墙板材料；
45.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
46.步骤(1)中所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
47.步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh560。
48.步骤(1)中所述的稳定剂为二月桂酸二正辛基锡。
49.步骤(2)中所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，添加质量比为18:1:1。
50.步骤(5)中所述的抗菌涂层材料为经过acp-cpp纳米复合材料改性的环氧树脂组成，制备步骤如下：
51.(1)在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌溶液1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料；
52.(2)将55重量份环氧树脂、13重量份cpp-acp纳米复合材料进行混合搅拌，控制温度在75℃，得到抗菌涂层材料。
53.实施例3
54.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
55.(1)将70重量份木质纤维基材、5重量份偶联剂、5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
56.(2)在混合物料中加入8重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合得到混合原料；
57.(3)将混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至200℃后挤出；
58.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压20min后，冷却定型，得到墙板材料；
59.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
60.步骤(1)中所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
61.步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh570。
62.步骤(1)中所述的稳定剂为马来酸二正丁基锡。
63.步骤(2)中所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，添加质量比为18:1:1。
64.步骤(5)中所述的抗菌涂层材料为经过acp-cpp纳米复合材料改性的环氧树脂组成，制备步骤如下：
65.(1)在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌溶液1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料；
66.(2)将60重量份环氧树脂、15重量份cpp-acp纳米复合材料进行混合搅拌，控制温度在80℃，得到抗菌涂层材料。
67.对比例1
68.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
69.(1)将60重量份木质纤维基材、3重量份偶联剂、2.5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
70.(2)在混合物料中加入6重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合得到混合原料；
71.(3)混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至180℃后挤出；
72.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压15min后，冷却定型，得到墙板材料；
73.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
74.步骤(1)中所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
75.步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
76.步骤(1)中所述的稳定剂为二月桂酸二正丁基锡。
77.步骤(2)中所述的阻燃剂由二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，添加质量比为19:1。
78.步骤(5)中所述的抗菌涂层材料为经过acp-cpp纳米复合材料改性的环氧树脂组成，制备步骤如下：
79.(1)在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌溶液1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料；
80.(2)将50重量份环氧树脂、10重量份cpp-acp纳米复合材料进行混合搅拌，控制温度在70℃，得到抗菌涂层材料。
81.对比例2
82.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
83.(1)将60重量份木质纤维基材、3重量份偶联剂、2.5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
84.(2)在混合物料中加入6重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合得到混合原料；
85.(3)将混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至180℃后挤出；
86.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压15min后，冷却定型，得到墙板材料；
87.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
88.步骤(1)中所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
89.步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
90.步骤(1)中所述的稳定剂为二月桂酸二正丁基锡。
91.步骤(2)中所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二氧化硅气凝胶组成，添加质量比为18:2。
92.步骤(5)中所述的抗菌涂层为经过acp-cpp纳米复合材料改性的环氧树脂组成，制备步骤如下：
93.(1)在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌溶液1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料；
94.(2)将50重量份环氧树脂、10重量份cpp-acp纳米复合材料进行混合搅拌，控制温度在70℃，得到抗菌涂层材料。
95.对比例3
96.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
97.(1)将60重量份木质纤维基材、3重量份偶联剂、2.5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
98.(2)在混合物料中加入6重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合得到混合原料；
99.(3)将混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至180℃后挤出；
100.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压15min后，冷却定型，得到墙板材料；
101.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
102.步骤(1)中所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
103.步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
104.步骤(1)中所述的稳定剂为二月桂酸二正丁基锡。
105.步骤(2)中所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯组成，添加质量比为18:2。
106.步骤(5)中所述的抗菌涂层材料为经过acp-cpp纳米复合材料改性的环氧树脂组成，制备步骤如下：
107.(1)在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌溶液1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料；
108.(2)将50重量份环氧树脂、10重量份cpp-acp纳米复合材料进行混合搅拌，控制温度在70℃，得到抗菌涂层材料。
109.对比例4
110.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
111.(1)将60重量份木质纤维基材、3重量份偶联剂、2.5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
112.(2)在混合物料中加入6重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合得到混合原料；
113.(3)将混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至180℃后挤出；
114.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压15min后，冷却定型，得到墙板材料；
115.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
116.步骤(1)中所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
117.步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
118.步骤(1)中所述的稳定剂二月桂酸二正丁基锡。
119.步骤(2)中所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，添加质量比为18:1:1。
120.步骤(5)中所述的抗菌涂层材料为环氧树脂。
121.对比例5
122.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，所述制备方法如下步骤：
123.(1)将60重量份木质纤维基材、3重量份偶联剂、2.5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；
124.(2)在混合物料中加入6重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合得到混合原料；
125.(3)将步骤(2)得到的混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至180℃后挤出；
126.(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压15min后，冷却定型，得到墙板材料；
127.(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。
128.步骤(1)中所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。
129.步骤(1)中所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
130.步骤(1)中所述的稳定剂为二月桂酸二正丁基锡。
131.步骤(2)中所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，添加
质量比为18:1:1。
132.步骤(5)中所述的抗菌涂层材料为acp-cpp纳米复合材料，制备方法如下：
133.在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌溶液1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料。
134.性能测试：
135.阻燃性能测试：
136.按照国标极限氧指数测试标准：gb/t 2406.2-2009；烟密度等级测试标准：gb/t 8323.2-2008；平均烟气温度测试标准：gb/t 8625-2005；燃烧性能等级测试：gb/t 8624-2012，对实施例1～3和对比例1～3中的墙板进行阻燃性能测试，测试结果如表1所示：
137.表1阻燃性能测试结果
[0138][0139]
抗菌防霉测试：
[0140]
根据qb/t2591-2003《抗菌塑料的抗菌性能试验方法》标准，测定实施例1～3和对比例4～5所制备墙板的抗菌防霉性能，根据jct 939-2004建筑用抗细菌塑料管抗细菌性能国家标准技术规范进行抗菌耐久性测试，测试结果如表2所示。
[0141]
表2抗菌防霉性能测试结果
[0142]
[0143]
结合上述测试结果，对比例1在实施例1的基础上将阻燃剂中的二苯基磷酸酯替换掉聚磷酸铵；对比例2在实施例1的基础上将阻燃剂中的二氧化硅气凝胶替换掉二苯基磷酸酯；对比例3在实施例1的基础上将阻燃剂中的二苯基磷酸酯替换掉二氧化硅气凝胶，对比例的极限氧指数和燃烧性能等级明显降低，说明实施例1中的墙板更难燃烧，阻燃性能也更好，实施例1中的烟密度等级和平均烟气温度都低于对比例，说明对比例的阻燃效果降低。对比例4在实施例1的基础上，将抗菌剂替换为未改性的环氧树脂；对比例5在实施例1的基础上，将抗菌剂替换为cpp-acp纳米复合材料，测试结果显示实施例1的抗菌率，防霉等级和抗菌耐久性都要优于对比例，说明经过cpp-acp纳米复合材料改性的环氧树脂抗菌涂层材料具有优良的抗菌效果，且其粘附力高，耐久性强。
[0144]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：(1)将60～70重量份木质纤维基材、3～5重量份偶联剂、2.5～5重量份稳定剂在粉碎机中粉碎混合，经过1000目筛后，得到混合物料；(2)在混合物料中加入6～8重量份阻燃剂，在混料机中200℃反应混合，得到混合原料；(3)将混合原料加入双螺杆挤压机中，热压固化成型，加热至180℃～200℃后挤出；(4)将步骤(3)中挤出的原料置于热压机的模具中，热压15min～20min后，冷却定型，得到墙板材料；(5)在墙板材料表面刷抗菌涂层材料，得到抗菌阻燃墙板材料。2.根据权利要求1所述的一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，其特征在于：所述的木质纤维基材包括柳杉切片、杂竹切片、秸秆和麦秆，添加质量比为2:2:1:1。3.根据权利要求1所述的一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂kh550、kh560、kh570中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，其特征在于：所述的稳定剂为有机锡类稳定剂，包含二月桂酸二正丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、马来酸二正丁基锡、月桂酸锡中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，其特征在于：所述的阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，添加质量比为18:1:1。6.根据权利要求1所述的一种抗菌阻燃墙板材料的制备方法，其特征在于：所述的抗菌涂层材料为经过cpp-acp纳米复合材料改性的环氧树脂组成，制备步骤如下：1)在去离子水中加入质量比为3:1的无定型磷酸钙和酪蛋白磷酸肽的混合物，50℃搅拌1小时，调节ph为8，然后离心、洗涤后在室温下干燥48h，得到cpp-acp纳米复合材料；2)将50～60重量份环氧树脂、10～15重量份cpp-acp纳米复合材料进行混合搅拌，控制温度在70～80℃，得到抗菌涂层材料。

技术总结
本发明涉及一种抗菌阻燃墙板材料及其制备方法，属于墙板材料技术领域。所述墙板材料先由木质纤维基材、偶联剂、稳定剂、阻燃剂粉碎混合后熔融固化成型，再对墙板进行抗菌涂层处理。其阻燃剂由聚磷酸铵、二苯基磷酸酯、二氧化硅气凝胶组成，其与木质纤维基材可形成一种膨胀阻燃体系，不仅可以在燃烧时在墙板表面形成一层致密的碳层，提高阻燃性能，还可以提高板材的热稳定性，提高降解温度。抗菌涂层材料是由经过无定型磷酸钙(ACP)和酪蛋白磷酸肽(CPPs)纳米复合材料改性的环氧树脂组成，CPP-ACP纳米复合材料的含氧官能团与环氧树脂的环氧覆盖层能更紧密的结合，解决了抗菌涂层粘着力差、耐久性不足的问题。耐久性不足的问题。


技术研发人员：李保标 叶毅欣 梁英其
受保护的技术使用者：广东科艺普实验室设备研制有限公司
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/10/8