CN105348645A - 一种具有抗菌功能的木塑复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有抗菌功能的木塑复合材料，其特点是用于制备所述木塑复合材料的原料包括下述重量份组分：稻麦秸秆15～40份、青蒿1～15份及青蒿提取物1～3份。本发明木塑复合材料不仅具有传统高强度、高弹性、高韧性、耐疲劳等特点，而且具有抗菌、防霉、增香的优点，并且不需额外添加化学抗菌剂和增香剂，很好的满足医院、幼儿园等有抑菌要求场所的需求。本发明同时有助于增加市场对青蒿、稻麦秸秆等原料的需求，促进农业秸秆的综合利用。

Description

一种具有抗菌功能的木塑复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于木塑材料领域，具体涉及一种具有抗菌功能的木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源，秸秆中粗纤维含量高达30％～40％，并含有木质素等。
2012年我国主要秸秆可收集量为7.9亿吨，综合利用率为74.1％，剩余的25.9％秸秆被废弃或焚烧，不仅资源浪费，而且还造成了严重的环境污染。现有技术的秸秆综合利用方式包括：饲料化、还田、能源化和工业原料化。其中饲料化和还田受秸秆品种和地域影响，如玉米秸秆利用率最高，麦秸和稻草则利用率较低。秸秆能源化不受秸秆种类和地域的影响，但由于技术发展不成熟，运行成本高，限制了其目前的发展利用。
木塑复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材，主要用于建材、家具、物流包装等行业。
秸秆作为木塑的重要原料，具有广阔的应用前景。但木塑材料在我国的应用还处于初级阶段，产品多为粗笨、简单的低端材料，缺乏市场竞争力。目前社会上很多场所对抗菌有一定要求，如医院、幼儿园、汽车内饰、公共厕所、厨房等。如何开发具有抗菌、增香功能的木塑材料，特别是采用天然的植物材料而不是添加化学抗菌剂或增香剂的方式，成为亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有木塑复合材料存在的不足，本发明提供一种具有抗菌功能的木塑复合材料及其制备方法，不需要额外添加化学抗菌剂和增香剂，就可以达到抗菌、增香的目的，适用于医院、幼儿园等有抑菌需求的场所。本发明技术方案如下：
一种具有抗菌功能的木塑复合材料，用于制备所述木塑复合材料的原料包括下述重量份组分：稻麦秸秆15～40份、青蒿1～15份及青蒿提取物1～3份。
应当说明的是，本发明用于制备所述木塑复合材料的原料还包括下述重量份组分：
塑料基体40～60份，
相容剂7～14份，
稳定剂1。
本发明塑料基体优选但不限制于聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、酚醛树脂、氨基树脂中的一种或多种组合。
本发明青蒿提取物为青蒿叶或青蒿整株植物的提取物。青蒿提取物的提取溶剂可以为水、乙醇、甲醇、石油醚等一种或多种组合，青蒿提取物中含有包括青蒿素、樟脑、角鲨烯、柏木脑，槲皮素等萜类、黄酮类和挥发油类成分。
本发明青蒿包括青蒿秸秆、青蒿侧枝和其他剩余物的一种或多种组合。所述青蒿优选为青蒿秸秆，所述青蒿秸秆与所述稻麦秸秆的重量比为1:1～1:30。
本发明还提供一种具有抗菌功能的木塑复合材料的制备方法，包括下述步骤：
S1，稻麦秸秆和青蒿按比例混合后粉碎成植物纤维备用；
S2，将步骤S1制得的植物纤维均匀喷涂相容剂，之后添加青蒿提取物搅拌均匀，在120±10℃条件下活化2h，之后在80±10℃条件下干燥12h；
S3，在步骤S2得到的混合物中加入塑料基体，温度135～145℃条件下熔炼30min后在152±10℃热压成型出片；
S4，将步骤S3得到的片料预热，在2～3MPa压力条件下压制成型，即得到木塑复合材料。
上述制备方法优选地，稻麦秸秆、青蒿、青蒿提取物和塑料基体的重量比如下：稻麦秸秆15～40份、青蒿1～15份、青蒿提取物1～3份、塑料基体40～60份，所述塑料基体包括聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、酚醛树脂、氨基树脂中的一种或多种组合，所述青蒿包括青蒿秸秆、青蒿侧枝和其他剩余物的一种或多种组合。
本发明进一步地，步骤S4的预热温度为152±10℃，在2.5MPa压力条件下先热压5min，冷却到40±10℃后再冷压4min制得木塑复合材料。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明木塑复合材料不仅具有传统高强度、高弹性、高韧性、耐疲劳等特点，而且具有抗菌、防霉、增香的优点，并且不需额外添加化学抗菌剂和增香剂，很好的满足医院、幼儿园等有抑菌要求场所的需求。本发明同时有助于增加市场对青蒿、稻麦秸秆等原料的需求，促进农业秸秆的综合利用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例说明如后。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，不用来限制本发明的范围。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明相容剂，尤其是指塑料相容剂，是为了改善多数聚合物在共混时，相容性不好的缺点，其作用是降低界面张力，阻止分散相凝聚，稳定已形成的相形态结构，以增加两种及以上聚合物的相容性，使之相互间粘结力增大，以形成稳定的共混结构。本发明可以采用市售任何一种相容剂或多种相容剂的组合物，如环状酸酐型相容剂、羧酸型相容剂、环氧型相容剂、噁唑啉型相容剂、酰亚胺型相容剂、异氰酸酯型相容剂等，具体包括马来酸酐相容剂、丙烯酸型相容剂等。
本发明稳定剂，是能增加稳定性能化学物，主要是指保持高聚物塑料、橡胶、合成纤维等稳定、防止其分解、老化的试剂。本发明可以采用市售任何一种稳定剂或多种稳定剂的组合物，如包括有机锡类、铅盐类、有机锑类、金属皂类、稀土类稳定剂等。
【实施例1】
稻麦秸秆150g和青蒿150g混合后粉碎到80目的植物纤维备用，青蒿采用青蒿秸秆和青蒿侧枝的混合物。稻麦秸秆和青蒿组成的植物纤维均匀喷涂市售相容剂100g，添加青蒿提取物20g高速搅拌5min，置于鼓风烘箱中，120℃活化2h，活化后80℃下干燥12h。加入聚丙烯580g，135～145℃开炼30min，混合均匀出片。该片料在80℃下干燥12h，压制成型前先将片料152℃预热3min，再在2.5MPa条件下热压5min，再冷却到40℃冷压4min，成型制得具有抗菌功能的木塑复合材料。
【实施例2】
制作方法同实施例1，各组分比例为稻麦秸秆300g，青蒿秸秆10g，青蒿提取物20g，相容剂70g，聚丙烯600g。
【实施例3】
制作方法同实施例1，各组分比例为稻麦秸秆400g，青蒿秸秆100g，青蒿提取物20g，相容剂80g，聚丙烯400g。
【实施例4】
制作方法同实施例1，各组分比例为稻麦秸秆400g，青蒿秸秆10g，青蒿提取物7.5g，相容剂80g，聚丙烯400g。
【实施例5】
制作方法同实施例1，各组分比例为稻麦秸秆400g，青蒿秸秆10g，青蒿提取物37.5g，相容剂80g，聚丙烯400g。
【实施例6】抗菌效果测试
青蒿作为常用的药材，含有多种抑菌防霉的有效成分，按照实施例1～5中的方法制成的青蒿秸秆板材，按照QB/T2591～2003《抗菌塑料》中抗细菌和防霉测试方法进行测试，同时用市场上常见的普通木塑材料作为空白对照。进行对比测试，结果表1所示：本发明方法实施例1～5采用稻麦青蒿秸秆制得的相应板材，其针对金黄色葡糖球菌抗菌率为98.7～99.5％，而普通木塑材料针对金黄色葡糖球菌抗菌率为只有11.8％，其抗菌率远远小于本发明采用青蒿秸秆制得产品的抗菌效率，由此可见本发明方法制得的产品具有非常显著的抗菌效果。
另外本发明方法制得的产品的防霉效果等级为0级，而普通木塑材料的防霉效果等级为1级，木材防霉等级如下规定：
0级：不长，即肉眼观察未见生长；
1级：痕迹生长，即肉眼观察可见生长，但生长覆盖面积小于实验样品总面积的10％。
由此可见本发明方法制得的产品同时具有意想不到的防霉效果。
表1
样品 抗菌效果(抑菌率％)金黄色葡萄球菌 防霉效果(等级)
实施例1 99.0 0
实施例2 98.7 0
实施例3 98.7 0
实施例4 98.9 0
实施例5 98.6 0
普通木塑材料 11.8 1
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护。

Claims (9)

1.一种具有抗菌功能的木塑复合材料，其特征在于：用于制备所述木塑复合材料的原料包括下述重量份组分：稻麦秸秆15～40份、青蒿1～15份及青蒿提取物1～3份。
2.如权利要求1所述的一种具有抗菌功能的木塑复合材料，其特征在于：用于制备所述木塑复合材料的原料还包括下述重量份组分：
塑料基体40～60份，
相容剂7～14份，
稳定剂1份。
3.如权利要求2所述的一种具有抗菌功能的木塑复合材料，其特征在于：所述塑料基体包括聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、酚醛树脂、氨基树脂中的一种或多种组合。
4.如权利要求1所述的一种具有抗菌功能的木塑复合材料，其特征在于：所述青蒿提取物为青蒿叶或青蒿整株植物的提取物。
5.如权利要求1所述的一种具有抗菌功能的木塑复合材料，其特征在于：所述青蒿包括青蒿秸秆、青蒿侧枝和其他剩余物的一种或多种组合。
6.如权利要求5所述的一种具有抗菌功能的木塑复合材料，其特征在于：所述青蒿优选为青蒿秸秆，所述青蒿秸秆与所述稻麦秸秆的重量比为1:1～1:30。
7.一种具有抗菌功能的木塑复合材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
S1，稻麦秸秆和青蒿按比例混合后粉碎成植物纤维备用；
S2，将步骤S1制得的植物纤维均匀喷涂相容剂，之后添加青蒿提取物搅拌均匀，在120±10℃条件下活化2h，之后在80±10℃条件下干燥12h；
S3，在步骤S2得到的混合物中加入塑料基体，温度135～145℃条件下熔炼30min后在152±10℃热压成型出片；
S4，将步骤S3得到的片料预热，在2～3MPa压力条件下压制成型，即得到木塑复合材料。
8.如权利要求7所述的一种具有抗菌功能的木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述稻麦秸秆、青蒿、青蒿提取物和塑料基体的重量比如下：稻麦秸秆15～40份、青蒿1～15份、青蒿提取物1～3份、塑料基体40～60份，所述塑料基体包括聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、酚醛树脂、氨基树脂中的一种或多种组合，所述青蒿包括青蒿秸秆、青蒿侧枝和其他剩余物的一种或多种组合。
9.如权利要求7所述的一种具有抗菌功能的木塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S4的预热温度为152±10℃，在2.5MPa压力条件下先热压5min，冷却到40±10℃后再冷压4min制得木塑复合材料。
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