CN107892504A - 一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺 - Google Patents

一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺 Download PDF

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Abstract

一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，包括如下步骤：（1）按照配方称取各个组份；（2）将不饱和聚酯树脂加温至30~50℃，加入偶联剂、有机抗菌剂，高速搅拌聚合形成有机高分子抗菌树脂预制液；（3）加入固化剂、颜填料，混合加入打浆机，研磨形成有机高分子抗菌胶粘剂；（4）将石英粉、石英砂和改性有机硅树脂倒入料槽中，慢速搅拌，再加入有机高分子抗菌胶粘剂，形成石英石预制料；（5）平铺、压紧和固化，获得有机长效抗菌石英石；本发明提出的有机长效抗菌的石英石的制备工艺，通过采用预制有机高分子抗菌胶粘剂的方式，更好地发挥有机抗菌剂的抗菌性能，获得防菌杀菌效果更明显且长效的石英石，制备工艺简单、方便。

Description

一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺
技术领域
本发明涉及人造石英石板材技术领域，尤其涉及一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺。
背景技术
近年来，在人造石英石的制备工艺中，通常是由90%～95%石英和10% 的树脂、色料和其它调节粘接、固化剂等助剂在真空高温、高压下来制成人造石英石。但目前往往会因为人造石制品表面污染和滋生的细菌,对使用和接触它们的人们的卫生健康存在较大的隐患，因此对于人造石英石中的防菌杀菌性能的研究受到广泛的关注，呈现出对抗菌材料制品越来越旺盛的需求态势。在人造石英石的制备过程中，常用的抗菌剂为无机抗菌剂、有机抗菌剂、复合型抗菌剂等。其中，虽然有机类抗菌剂具有速度快，加工方便，抗菌谱明确等优点，但因其存在稳定性差，挥发快，作用时间短，难于结合、与基体相容性差且渗出物不安全的缺点，以及受到现有的人造石英石的制备工艺方法的限制，而难以将其有效运用于人造石英石的制备工艺中。
发明内容
本发明的目的在于提出一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，通过采用预制有机高分子抗菌胶粘剂的方式，更好地发挥有机抗菌剂的抗菌性能，获得防菌杀菌效果更明显且长效的石英石，且制备工艺简单、方便。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，包括如下步骤：
（1）按照配方称取如下组份：石英粉、石英砂、改性有机硅树脂、偶联剂、固化剂、有机抗菌剂、颜填料和不饱和聚酯树脂；
（2）将不饱和聚酯树脂加温至30~50℃后，加入偶联剂、有机抗菌剂，混合一起后进入高速分散机高速搅拌，聚合形成有机高分子抗菌树脂预制液；
（3）向有机高分子抗菌树脂预制液中加入固化剂、颜填料，混合加入打浆机，研磨成为有颜色的有机高分子抗菌胶粘剂；
（4）将石英粉、石英砂和改性有机硅树脂倒入料槽中，慢速搅拌混合后，再加入有机高分子抗菌胶粘剂，在料槽内慢速搅拌均匀，形成石英石预制料；
（5）将石英石预制料平铺到模框中，使用压机进行压平压紧后，进入高温炉内进行固化，出炉获得有机长效抗菌石英石。
本发明通过采用预制有机高分子抗菌胶粘剂的方式，以便于设计合适的聚合反应体系，首先使有机抗菌剂与不饱和聚酯树脂充分进行聚合反应，将具有杀菌、防菌功能基团的小分子有机抗菌剂接枝到不饱和聚酯树脂分子链上，使具有杀菌效能的小分子有机物抗菌剂高分子化，形成有机高分子抗菌树脂预制液；然后再向有机高分子抗菌树脂预制液中加入固化剂和颜填料来获得有机高分子抗菌胶粘剂，这样不仅有效增强了其抗菌官能团在基体中的相容性，还有效抑制了高分子有机抗菌功能剂的挥发和渗出，在大大降低高分子有机抗菌剂挥发的同时实现抑菌的长效性，更有利于高分子有机抗菌剂更好地发挥抗菌性能；再向该有机高分子抗菌胶粘剂中加入一定量的石英粉、石英砂和改性有机硅树脂均匀混合，最后经过压制固化获得的有机长效抗菌石英石，抗菌效果更佳明显且长效，工艺步骤简单。
与现有石英石的制备工艺相比，本发明有效将有机类抗菌剂运用至人造石英石的配方组分设计中，并根据相应的工艺步骤来克服有机抗菌剂与基体相容性差、易挥发、作用时间短且渗出物不安全的难点，解决了现有无法将有机类抗菌剂有效运用于人造石的制备工艺中的缺陷，大大提高石英石的抗菌性能，并且步骤简单、方便，运用前景广阔。
进一步说明，步骤（1）中按重量份数计算，各组份之间的配比为：石英粉20~35份、石英砂35~60份、改性有机硅树脂0.5~1份、偶联剂1~3份、固化剂1~3份、有机抗菌剂2~5份、颜填料3~8份和不饱和聚酯树脂8~18份。
更优选的，步骤（1）中按重量份数计算，各组份之间的配比为：石英粉25份、石英砂46份、改性有机硅树脂1份、偶联剂2份、固化剂2份、有机高分子抗菌剂3份、颜填料6份和不饱和聚酯树脂15份。
进一步说明，步骤中（2）中所述不饱和聚酯树脂加热的温度为40℃，所述高速搅拌的时间为14~16min。将不饱和聚酯树脂加热至一定温度再与偶联剂、有机抗菌剂进行混合搅拌，通过控制不饱和聚酯树脂的温度和搅拌时间是为了确保所述不饱和聚酯树脂与有机抗菌剂能够充分进行聚合反应。
进一步说明，步骤（5）中所述固化温度为110~130℃。
进一步说明，所述有机抗菌剂为烷基季磷盐。所述高分子有机抗菌剂是由小分子有机抗菌剂与不饱和聚酯树脂聚合而成的聚合物；本发明利用烷基季磷盐来作为有机抗菌剂，可有利于将抗菌功能基团通过烷基链接枝到不饱和聚酯树脂分子链上，使小分子有机抗菌剂高分子化，从而使抗菌功能基团在基体中的相容性更好，抗菌功能基团不易丢失，抑菌性能更加稳定，获得的石英石的抗菌效果明显。
进一步说明，所述偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
进一步说明，所述固化剂为过氧化2-乙基己酸叔丁酯。
进一步说明，所述不饱和聚酯树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的任意一种。
其主要原理在于：由于微生物细胞带负电荷，而且细胞膜内含有的磷脂以及一些膜蛋白水解后也带负电荷，有机抗菌剂为电正性，抗菌剂通过静电吸附作用，附着到菌体表面，可以穿透细胞壁，与细胞膜结合，破坏细胞表层结构，使细胞内容物泄漏，致使菌体停止呼吸功能而死亡。带抗菌活性官能团的单体经高分子化后，相对分子质量增大，电荷密度提高，静电吸附作用增强，因此，总的来说，相对分子质量的增大，有助于抗菌剂更好地发挥抗菌性能。此外，将易挥发的小分子抗菌剂通过聚合反应，以化学键的方式接枝到不饱和聚酯树脂分子链上，还有助于提高抗菌剂与基体的相容性，降低有小分子有机抗菌剂的挥发性，实现长效抑菌。基于上述抗菌原理，本发明创新地通过聚合反应反应，设计合适的聚合反应体系，将含小分子有机杀菌剂（功能基团）通过稳定的共价键接枝到不饱和聚酯树脂分子链上，使小分子有机抗菌剂高分子化，在更好地发挥杀菌功能基团的抗菌性能同时，克服了普通小分子有机抗菌剂与基体相容性差、易挥发且渗出物不安全等缺点，通过静电吸附，杀菌剂作用于细菌的细胞壁和细胞膜系统、生化反应酶、遗传物质等达到抗抑或杀菌作用，抗菌测试结果表明，本发明新型高分子有机长效抗菌剂特别对大肠杆菌，金黄葡萄球菌，白色念珠菌这三种常见影响人体健康的菌种起到特别的抑制作用，具有高效、广谱、安全无毒、抗菌效果持久、优良的热稳定性、与树脂良好的相容性、优良的加工性等突出优势。
本发明的有益效果：通过采用预制有机高分子抗菌胶粘剂的方式，不仅有效增强了其抗菌官能团在基体中的相容性，还有效抑制了高分子有机抗菌功能剂的挥发和渗出，在大大降低高分子有机抗菌剂挥发的同时实现抑菌的长效性，更有利于高分子有机抗菌剂更好地发挥抗菌性能；从而有效将有机类抗菌剂运用至人造石英石的配方组分设计中，并根据相应的工艺步骤来克服有机抗菌剂与基体相容性差、易挥发、作用时间短且渗出物不安全的难点，经过压制固化获得的有机长效抗菌石英石的抗菌效果更佳明显且长效，并且步骤简单、方便，运用前景广阔。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1-一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，包括如下步骤：
（1）按照配方称取如下组份：石英粉25份、石英砂46份、改性有机硅树脂1份、偶联剂2份、固化剂2份、有机高分子抗菌剂3份、颜填料6份和不饱和聚酯树脂15份；
（2）将不饱和聚酯树脂加温至30℃后，加入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、有机抗菌剂，混合一起后进入高速分散机高速搅拌16min，聚合形成有机高分子抗菌树脂预制液；
（3）向有机高分子抗菌树脂预制液中加入过氧化2-乙基己酸叔丁酯，颜填料，混合加入打浆机，研磨成为有颜色的有机高分子抗菌胶粘剂；
（4）将石英粉、石英砂和改性有机硅树脂倒入料槽中，慢速搅拌混合后，再加入有机高分子抗菌胶粘剂，在料槽内慢速搅拌均匀，形成石英石预制料；
（5）将石英石预制料平铺到模框中，使用压机进行压平压紧后，进入高温炉内在110℃下进行固化，出炉获得有机长效抗菌石英石。
实施例2-一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，包括如下步骤：
（1）按照配方称取如下组份：石英粉25份、石英砂46份、改性有机硅树脂1份、偶联剂2份、固化剂2份、有机高分子抗菌剂3份、颜填料6份和不饱和聚酯树脂15份；
（2）将不饱和聚酯树脂加温至50℃后，加入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、有机抗菌剂，混合一起后进入高速分散机高速搅拌14min，聚合形成有机高分子抗菌树脂预制液；
（3）向有机高分子抗菌树脂预制液中加入过氧化2-乙基己酸叔丁酯，颜填料，混合加入打浆机，研磨成为有颜色的有机高分子抗菌胶粘剂；
（4）将石英粉、石英砂和改性有机硅树脂倒入料槽中，慢速搅拌混合后，再加入有机高分子抗菌胶粘剂，在料槽内慢速搅拌均匀，形成石英石预制料；
（5）将石英石预制料平铺到模框中，使用压机进行压平压紧后，进入高温炉内在130℃下进行固化，出炉获得有机长效抗菌石英石。
实施例3-一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，包括如下步骤：
（1）按照配方称取如下组份：石英粉25份、石英砂46份、改性有机硅树脂1份、偶联剂2份、固化剂2份、有机高分子抗菌剂3份、颜填料6份和不饱和聚酯树脂15份；
（2）将不饱和聚酯树脂加温至40℃后，加入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、有机抗菌剂，混合一起后进入高速分散机高速搅拌15min，聚合形成有机高分子抗菌树脂预制液；
（3）向有机高分子抗菌树脂预制液中加入过氧化2-乙基己酸叔丁酯，颜填料，混合加入打浆机，研磨成为有颜色的有机高分子抗菌胶粘剂；
（4）将石英粉、石英砂和改性有机硅树脂倒入料槽中，慢速搅拌混合后，再加入有机高分子抗菌胶粘剂，在料槽内慢速搅拌均匀，形成石英石预制料；
（5）将石英石预制料平铺到模框中，使用压机进行压平压紧后，进入高温炉内在120℃下进行固化，出炉获得有机长效抗菌石英石。
通过将上述实施例1~3和现有普通人造石英石分别根据不同的检测标准进行性能检测实验对比，观察现象，具体的实验检测数据见下表：
由上表可以看出，通过对4种人造石英石进行不同的检测标准实验，观察现象可得出：由实施例1-3所制备的抗菌石英石，针对金黄色葡萄球菌，白色念珠菌，大肠杆菌均有明显的抗菌效果（根据标准，当抗细菌率≥90%，产品具有抗菌性能），而对于现有普通人造石英石则没有抗菌性能。
综上所述，由以上表的测试结果表明：通过将通过采用预制有机高分子抗菌胶粘剂的方式，能够有利于使有机抗菌剂与不饱和聚酯树脂充分进行聚合反应，使具有杀菌、防菌功能基团的小分子有机抗菌剂接枝到不饱和聚酯树脂分子链上，有效增强了其抗菌官能团在基体中的相容性，抑制了高分子有机抗菌功能剂的挥发和渗出，降低高分子有机抗菌剂挥发，更有利于有机抗菌剂发挥抗菌性能；从而有效将有机类抗菌剂运用至人造石英石的配方组分设计中，经过压制固化获得的有机长效抗菌石英石的抗菌效果更佳明显且长效，并且步骤简单、方便。
实施例组-根据实施例3中的制备工艺参数和步骤，仅调整各组份之间的配比，获得不同的石英石，具体如下表：
通过对上述实施例4~5和对比实施例1制备所得的抗菌石英石分别根据不同的检测标准进行性能检测实验，观察现象，具体的实验检测数据见下表：
由上表可以看出，由实施例4-6所制备的抗菌石英石，针对金黄色葡萄球菌，白色念珠菌，大肠杆菌也均有明显的抗菌效果（根据标准，当抗细菌率≥90%，产品具有抗菌性能），而对比实施例1中因有机抗菌剂的含量过低或过低，其抗菌效果不明显，无法达到抗菌的要求（抗细菌率≥90%）。因此可以表明，控制一定量有机抗菌剂接枝到不饱和聚酯树脂分子链上，能够更好地发挥杀菌功能基团的抗菌性能，保证石英石的抗菌效果。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按照配方称取如下组份：石英粉、石英砂、改性有机硅树脂、偶联剂、固化剂、有机抗菌剂、颜填料和不饱和聚酯树脂；
（2）将不饱和聚酯树脂加温至30~50℃后，加入偶联剂、有机抗菌剂，混合一起后进入高速分散机高速搅拌，聚合形成有机高分子抗菌树脂预制液；
（3）向有机高分子抗菌树脂预制液中加入固化剂、颜填料，混合加入打浆机，研磨成为有颜色的有机高分子抗菌胶粘剂；
（4）将石英粉、石英砂和改性有机硅树脂倒入料槽中，慢速搅拌混合后，再加入有机高分子抗菌胶粘剂，在料槽内慢速搅拌均匀，形成石英石预制料；
（5）将石英石预制料平铺到模框中，使用压机进行压平压紧后，进入高温炉内进行固化，出炉获得有机长效抗菌石英石。
2.根据权利要求1所述的一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中按重量份数计算，各组份之间的配比为：石英粉20~35份、石英砂35~60份、改性有机硅树脂0.5~1份、偶联剂1~3份、固化剂1~3份、有机抗菌剂2~5份、颜填料3~8份和不饱和聚酯树脂8~18份。
3.根据权利要求2所述的一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中按重量份数计算，各组份之间的配比为：石英粉25份、石英砂46份、改性有机硅树脂1份、偶联剂2份、固化剂2份、有机高分子抗菌剂3份、颜填料6份和不饱和聚酯树脂15份。
4.根据权利要求1所述的一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：步骤中（2）中所述不饱和聚酯树脂加热的温度为40℃，所述高速搅拌的时间为14~16min。
5.根据权利要求1所述的一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：步骤（5）中所述固化温度为110~130℃。
6.根据权利要求1所述的一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：所述有机抗菌剂为烷基季磷盐。
7.根据权利要求1所述的一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：所述偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
8.根据权利要求1所述的一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：所述固化剂为过氧化2-乙基己酸叔丁酯。
9.根据权利要求1所述的一种有机长效抗菌的石英石的制备工艺，其特征在于：所述不饱和聚酯树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的任意一种。
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