CN104962035A - 一种改性抗菌酚醛泡沫板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性抗菌酚醛泡沫板及其制备方法。本发明提供的改性抗菌酚醛泡沫板由以下重量份数的原料制成：酚醛树脂 90-120份、抗菌纤维20-40份、表面活性剂3-10份、环戊烷10-25份、对甲苯磺酸水溶液20-30份。将抗菌纤维加入处于搅拌状态的酚醛树脂中，搅拌混匀后加入表面活性剂、环戊烷和对甲苯磺酸，搅拌均匀发生交联、发泡、固化反应形成改性抗菌酚醛泡沫板。本发明仅加入一种改性剂使得制备的改性抗菌酚醛泡沫板在具有抗菌性、韧性增加的同时不降低酚醛泡沫板本身的耐热性。此外，本发明所用原料种类少、生产成本低、工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及防火保温板技术领域，具体涉及一种改性抗菌酚醛泡沫板及其制备方法。
背景技术
目前酚醛泡沫板多应用于建筑外墙和空调风管板材的隔热保温，但建筑外墙的表面和空调风管内部易沉积灰尘、飞絮，造成微生物的聚集，影响室内空气质量，对人体造成健康隐患。酚醛泡沫板中加入抗菌剂以增加酚醛泡沫板的抗菌作用，但酚醛泡沫板本身存在延展率低、脆性大的问题。面对以上问题，人们向酚醛泡沫板中添加多种抗菌剂和改性剂使酚醛泡沫板具有抗菌性能和韧性增加，但加入过多种类的改性剂使得酚醛泡沫板的耐热性下降，又需加入阻燃剂来提高酚醛泡沫板的耐热性。因此，制备酚醛泡沫板的原料种类过多，增加了原料成本且使得制备工艺复杂。
CN201110368202.8一种耐高温抗菌泡沫塑料，为了使泡沫保温塑料具有除保温以外的抗菌耐高温性能，在制备泡沫保温塑料制备的原料中加入了阻燃剂、抗氧剂、增韧剂、分散剂、抗菌剂和其他助剂，多种改性剂的加入增加了泡沫保温塑料的韧性和抗菌性，但对泡沫保温塑料的耐热性有所影响，需要添加阻燃剂来保证泡沫保温塑料的耐热性。此外，多种改性剂尤其是抗菌剂为电气石、纳米二氧化钛、硝酸银三者的混合物加入使得泡沫保温塑料的原料过多，反应复杂，成本过高，工艺复杂。本发明人根据CN201110368202.8所述的泡沫塑料的原料利用常规技术制备泡沫塑料并对制备的泡沫塑料进行了主要性能检测，检测结果为：密度为69 kg/m3，压缩强度为0.307 MPa,弯曲强度为1.8 MPa，导热系数为0.026 W/m·k（平均温度：25℃），对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96.7%，对大肠杆菌的抑菌率为99.0%。
因此应尽可能加入种类较少的改性剂而使酚醛泡沫板在增加韧性的同时带有抗菌功能且不降低酚醛泡沫板的耐热性，是目前急需解决的一个问题。
发明内容
本发明为解决过多的抗菌剂和改性剂加入酚醛泡沫板中引起酚醛保温板保温性能降低、生产成本过高和工艺复杂等问题，提供一种只加入一种改性剂的改性抗菌酚醛泡沫板。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案为：
一种改性抗菌酚醛泡沫板，其由以下重量份配比的原料制成：酚醛树脂 90-120份、抗菌纤维20-40份、表面活性剂3-10份、环戊烷10-25份、对甲苯磺酸水溶液20-30份。
进一步的，改性抗菌酚醛泡沫板由以下重量份配比的原料制成：酚醛树脂 100份、抗菌纤维30份、表面活性剂5份、环戊烷15份、对甲苯磺酸水溶液25份。
进一步的，所述的抗菌纤维为抗菌聚酰胺纤维或抗菌聚丙烯腈纤维。
进一步的，所述的抗菌纤维长度为0.3mm-20mm。
进一步的，所述的表面活性剂为吐温-40或吐温-80。
进一步的，所述的苯磺酸水溶液浓度为65wt%。
改性抗菌酚醛泡沫板的制备方法包括以下步骤：将抗菌纤维加入处于800-1200 rpm搅拌条件下的酚醛树脂中，搅拌20-40 min后依次加入表面活性剂、环戊烷和对甲苯磺酸水溶液，1400-1600 rpm搅拌2-5 min后，浇筑在板材连续生产线上，40-80℃保持30-40 min，组分间依次发生交联、发泡、固化反应形成改性抗菌酚醛泡沫板。
本发明利用抗菌剂加入纤维制备原液中制备得到的抗菌纤维作为增韧剂和抗菌剂使得酚醛泡沫板制备过程中反应简单，避免了过多原料的加入使得酚醛泡沫板制备过程中产生过多的副反应，降低酚醛泡沫板本身的耐热性。
本发明具有以下有益效果：在制备酚醛泡沫板制备原料中加入抗菌纤维，使得酚醛泡沫板在增加韧性的同时具有了抗菌性能，这就使得酚醛泡沫板制备中加入单一的改性剂而带有了多种性能，避免了因多种改性剂的增加造成酚醛泡沫板耐热性降低的现象。本发明制备的酚醛泡沫板的性能与CN201110368202.8一种耐高温抗菌泡沫塑料所制备的酚醛泡沫板的性能效果相当。但CN201110368202.8所用的原料种类超过了八种，原料种类过多，制备工艺复杂，本发明仅采用了5种原料制备酚醛泡沫板，而不影响其性能，使得酚醛泡沫板的制备工艺简单，原料成本低廉。
具体实施方式
本发明中抗菌聚酰胺纤维采用常规的纺丝技术制得：将胍基聚合物抗菌剂制成母粒与聚酰胺原料共混通过熔融纺丝制得较长的抗菌聚酰胺纤维。胍基聚合物抗菌剂占抗菌聚酰胺纤维重量百分比为5%。
抗菌聚丙烯腈纤维采用常规的湿纺法制备得到：将纳米电气石抗菌剂加入到聚酰胺或聚丙烯腈的纺丝原液中，经喷丝凝固得到较长的抗菌聚丙烯腈纤维。纳米电气石抗菌剂占抗菌聚丙烯腈纤维重量百分比为20%。
将较长的抗菌聚酰胺纤维或抗菌聚丙烯腈纤维经机械切割或压断制得长度为0.3mm-20mm的抗菌聚酰胺纤维或抗菌聚丙烯腈纤维。
实施例1
本实施例的改性抗菌酚醛泡沫板，按照以下重量份配比称取酚醛树脂90份，抗菌聚酰胺纤维20份，吐温-40 10份，环戊烷10 份，65wt%对甲苯磺酸水溶液 20份。将长度为0.3mm-20mm抗菌聚酰胺纤维加入1000 rpm搅拌条件下的酚醛树脂中，搅拌40 min后加入吐温-40、环戊烷和65wt%对甲苯磺酸水溶液，1500 rpm搅拌2 min后，浇筑在板材连续生产线上，50℃保持35 min，组分间依次发生交联、发泡、固化反应形成改性抗菌酚醛泡沫板。
实施例2
本实施例的改性抗菌酚醛泡沫板，按照以下重量份配比制成：酚醛树脂120份，抗菌聚丙烯腈纤维40份，吐温-80 3份，环戊烷25 份，65wt%对甲苯磺酸水溶液30份。将长度为0.3mm-20mm抗菌聚丙烯腈纤维加入800 rpm搅拌条件下的酚醛树脂中，搅拌30 min后加入吐温-80、环戊烷和65wt%对甲苯磺酸水溶液，1400 rpm搅拌3 min后，浇筑在板材连续生产线上，80℃保持30 min，组分间依次发生交联、发泡、固化反应形成改性抗菌酚醛泡沫板。
实施例3
本实施例的改性抗菌酚醛泡沫板，按照以下重量份配比制成：酚醛树脂100份，抗菌聚酰胺纤维30份，吐温-80 5份，环戊烷15 份，65wt%对甲苯磺酸水溶液25份。将长度为0.3mm-20mm抗菌聚酰胺纤维加入处于1200 rpm搅拌条件下的酚醛树脂中，搅拌20 min后加入吐温-80、环戊烷和65wt%对甲苯磺酸水溶液，1600 rpm搅拌5 min后，浇筑在板材连续生产线上，40℃保持40 min，组分间依次发生交联、发泡、固化反应形成改性抗菌酚醛泡沫板。
实施例4
本实施例的改性抗菌酚醛泡沫板，按照以下重量份配比制成：酚醛树脂100份，抗菌聚丙烯腈纤维30份，吐温-80 5份，环戊烷15 份，65wt%对甲苯磺酸水溶液25份。将长度为0.3mm-20mm抗菌聚丙烯腈纤维加入处于1200 rpm搅拌条件下的酚醛树脂中，搅拌20 min后加入吐温-80、环戊烷和65wt%对甲苯磺酸水溶液，1600 rpm搅拌5 min后，浇筑在板材连续生产线上，40℃保持40 min，组分间依次发生交联、发泡、固化反应形成改性抗菌酚醛泡沫板。
对比例1
制备含抗菌剂的增韧抗菌酚醛泡沫板，其按照以下重量份配比制成：酚醛树脂100份，聚丙烯腈纤维30份，纳米电气石抗菌剂7.5份，吐温-80 5份，环戊烷15 份，65wt%对甲苯磺酸水溶液25份。将聚丙烯腈纤维、纳米电气石抗菌剂同时加入处于1200 rpm搅拌条件下的酚醛树脂中，搅拌20 min后加入吐温-80、环戊烷和65wt%对甲苯磺酸水溶液，1600 rpm搅拌5 min后，浇筑在板材连续生产线上，40℃保持40 min，组分间依次发生交联、发泡、固化反应形成含抗菌剂的增韧抗菌酚醛泡沫板。对比例1制备所用聚丙烯腈纤维所占原料的重量份配比与实施例4中抗菌聚丙烯腈纤维所占配比相同，纳米电气石抗菌剂用量与实施例4中抗菌聚丙烯腈纤维中纳米电气石的用重相同。对比例1与实施例4的制备工艺条件相同。
对比例2
制备不添加任何的改性剂的普通的酚醛泡沫板，其按照以下重量份配比制成：酚醛树脂100份，吐温-80 5份，环戊烷15 份，65wt%对甲苯磺酸水溶液25份。酚醛树脂在1200 rpm搅拌20 min后加入吐温-80、环戊烷和65wt%对甲苯磺酸水溶液，1600 rpm搅拌5 min后，浇筑在板材连续生产线上，40℃保持40 min，组分间依次发生交联、发泡、固化反应形成普通的酚醛泡沫板。
将实施例1-4和对比例1-2制备的酚醛泡沫板按照GB/T6343-2009标准制作样品条，并按其规定方法测试样品条的表观密度。
将实施例1-4和对比例1-2制备的酚醛泡沫板按照GB/T8813-2008标准制作样品条，并按其规定方法测试样品条的压缩强度。
将实施例1-4和对比例1-2制备的酚醛泡沫板按照GB/T8812-2007标准制作样品条，并按其规定方法测试样品条的弯曲强度。
将实施例1-4和对比例1-2制备的酚醛泡沫板按照GB/T10294-2008标准制作样品条，并按其规定方法测定样品条的导热系数。
实施例1-4和对比例1-2制备的酚醛泡沫板性能对比情况见下表1。
表1实施例1-4和对比例1-2的主要性能
从表1数据中可以看出，实施例1-4制备的改性抗菌酚醛泡沫板在具有较好的压缩强度的同时具有较低的导热系数，使得本发明制备的改性抗菌酚醛泡沫板在增加韧性时不降低酚醛泡沫板的耐热性。将对比例1与实施例4的检测数据进行比较，对比例1与实施例4制备的酚醛泡沫板的压缩强度没有明显差别，但对比例1制备的酚醛泡沫板导热系数偏高，这是因为对比例1在制备酚醛泡沫板过程中加入了聚丙烯腈纤维和纳米电气石两种改性剂，使得酚醛泡沫板的耐热性比对比例2制备的普通酚醛泡沫板的耐热性要低。
将实施例1-4和对比例1-2制备的酚醛泡沫板采用浸渍法进行抑菌率检测，实验菌株采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。将实施例1-4和对比例1-2制备的酚醛泡沫板分别裁制成2个25 mm×25 mm的样品片，将样品片分别放入装有70 ml PBS和5 ml菌悬液的250ml锥形瓶，菌悬液在PBS中的浓度为1×104-2×104cfu/ml。样品条在锥形瓶内浸渍1h后，分别从锥形瓶中取0.5 ml样品液经适当稀释后进行琼脂平皿培养24h，然后进行活菌计数。以不加样品条作为阴性对照组。
按下式计算各样品条的抑菌率：
抑菌率（%）=（N0-N1）/N0×100%
式中：N0为阴性对照组放置1h后的平均菌落数，N1为样品条浸渍1h后锥形瓶内的菌悬液平均菌落数。
实施例1-4和对比例1-2制备的酚醛泡沫板的抑菌率对比情况见下表2。
表2实施例1-4和对比例1-2的抑菌率
从表2数据可看出，实施例1-4制备的改性抗菌酚醛泡沫板的抑菌率与对比例1制备的增韧抗菌酚醛泡沫板的抑菌率没有明显的差别，而不添加任何抗菌剂的对比例2制备的普通酚醛泡沫板不具有抗菌功能。
结合表1和表2数据可以看出，本发明制备的改性抗菌酚醛泡沫板在具有很好的韧性和抗菌性的同时可以不降低酚醛泡沫板本身的耐热性，可以解决添加多种改性剂和抑菌剂导致酚醛泡沫板耐热性差的问题。此外，本发明制备所需原料少，工艺简单，节约了制备成本。
以上实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种改性抗菌酚醛泡沫板，其特征在于，其由以下重量份配比的原料制成：
酚醛树脂 90-120份、抗菌纤维20-40份、表面活性剂3-10份、环戊烷10-25份、对甲苯磺酸水溶液20-30份。
2.根据权利要求1所述的改性抗菌酚醛泡沫板，其特征在于，其由以下重量份配比的原料制成：
酚醛树脂 100份、抗菌纤维30份、表面活性剂5份、环戊烷15份、对甲苯磺酸水溶液25份。
3.根据权利要求1或2任一项所述的改性抗菌酚醛泡沫板，其特征在于，所述的抗菌纤维为抗菌聚酰胺纤维或抗菌聚丙烯腈纤维。
4.根据权利要求3所述的改性抗菌酚醛泡沫板，其特征在于，所述的抗菌纤维长度为0.3 mm-20 mm。
5.根据权利要求1所述的改性抗菌酚醛泡沫板，其特征在于，所述的表面活性剂为吐温-40或吐温-80。
6.根据权利要求1所述的改性抗菌酚醛泡沫板，其特征在于，所述的对甲苯磺酸水溶液浓度为65wt%。
7.权利要求1所述的改性抗菌酚醛泡沫板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将抗菌纤维加入处于800-1200 rpm搅拌条件下的酚醛树脂中，搅拌20-40 min后依次加入表面活性剂、环戊烷和对甲苯磺酸水溶液，1400-1600 rpm搅拌2-5 min后，浇筑在板材连续生产线上，40-80℃保持30-40 min，组分间依次发生交联、发泡、固化反应形成改性抗菌酚醛泡沫板。
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