CN111517697A - 一种抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法 - Google Patents

一种抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：强度不低于32.5MPa的水泥60～100份；平均粒径5～30μm的掺合料50～80份；平均粒径0.15～4.75mm的细骨料80～130份；平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.2～0.8份；憎水剂0.5～2份；颜料3～10份；高性能外加剂3～5份；水胶比0.16～0.2。本发明所述人造石板体积稳定性好、抗菌性能好、低收缩、使用不翘曲变形，吸水率极低、耐久性性能好，不存在老化等问题，表面耐污性能好，整体综合成本造价低，适合推广使用。

Description

一种抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法
技术领域
本发明涉及人造石技术领域，更具体地，涉及一种抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法。
背景技术
随着材料制造技术及设备、人们审美及对质量要求的升级，人造石板具有高强度、高阻燃、高耐候、高耐酸碱性能、颜色可选性广、仿石材效果逼真、装饰效果好、适于工厂化生产、施工便利等优点，使其成为当今各种高档建筑物的内外墙装饰、台面、桌面材料。
微生物通过灰尘、污水或带菌者咳嗽、打喷嚏等多种途径依附到人造石板表面，由于人造石表面不具有抗菌性能，微生物数量不断繁殖增多，被人接触并发感染的机率大幅增，严重影响人们的身体健康。在现有的条件下只能依靠人工定期采用消毒液进行消毒，消耗大量消毒液，而且抗菌效果不持续，不能持续抗菌。另外一种方法就是在人造石表面喷涂抗菌涂料，但是抗菌涂料与人造石板的粘结力较差，容易脱落，影响人造石表面装饰效果及抗菌性能。申请号为200480019809.3的中国专利公开了一种由聚合物和天然集料制成的具有天然石外观的复合材料，并在复合材料中引入抗菌材料，抗微生物在材料表面增殖。聚合物类人造石主要存在受热变形较大，易鼓变形开裂，受紫外线辐射及温度影响老化变形、变色、强度降低，燃烧有难闻气体及不可降解等缺点。申请号为201710760996.X的中国专利公开了一种采用水泥、改性牡蛎壳粉、石英砂、纤维素醚、碳酸钙、石膏、改性硅藻土和水制备的抗菌环保砂浆，抗压强度达到3.1～5.0兆帕，力学性能差，改性硅藻土对水吸附性强，影响砂浆的流动性，并且改性硅藻土密度较小，不易分散均匀。
因此，研究一种集抗菌功能、装饰效果好、耐久性好、仿石材效果逼真于一体的新型无机装饰板材是建筑装饰材料行业的发展方向。
抗菌型无机超高性能矿物人造石板就是针对上述传统装饰板的不足而研发的新型无机装饰板材，其体积稳定性好、抗菌性能好、低收缩、使用不翘曲变形，吸水率极低、耐久性能好、力学性能好、装饰效果好、耐污防水性能好，可广泛应用于室内外建筑装饰，该产品具有广阔的市场应用前景，将引领未来无机装饰板材的发展方向。
发明内容
有鉴于此，本发明为克服上述现有技术所述的至少一种不足，提供一种体积稳定性好、抗菌性能好、低收缩、使用不翘曲变形，吸水率极低、耐久性性能好、力学性能好、装饰效果好、耐污防水性能好的人造石板的制备方法，解决传统不抗菌的问题。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，
所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥60～100份；
平均粒径5～30μm的掺合料50～80份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料80～130份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.2～0.8份；
憎水剂0.5～2份；
颜料3～10份；
高性能外加剂3～5份；
水胶比0.16～0.2；
所述方法包括如下步骤：
S1按配比计算各原料用量，将全部细骨料、负载型抗菌剂和颜料先预混2～4分钟；
S2将全部水泥、掺合料、憎水剂和40wt％的水加入步骤S1所得预混骨料中搅拌1～2分钟；
S3将全部外加剂和剩余60wt％的水加入到步骤S2所得预湿混合料中，充分搅拌7～9分钟，得到混合物，备用；
S4准备好面板模具，依据厚度计算并称取步骤S3备好的混合料均匀布料在面板模具内；
S5在步骤S4面板模具内的混合料上覆上隔离保湿膜，然后放入真空压机进行抽真空排气并同时震动压制；
S6将步骤S5压制好的板在40℃下固化6～8小时，再升温至80～90℃固化12～16小时得到毛坯板；
S7将步骤S6得到的毛坯板取掉隔离保湿膜进行刮底、定厚、抛光，得到抗菌型无机高性能矿物人造石板。
本发明采用由载体和抗菌剂组成的负载型抗菌剂，可以使抗菌剂分散更均匀，降低抗菌剂团聚现象。所述载体与抗菌剂的质量比为1:0.5～1.2，载体为平均粒径20～100nm的多孔纳米碳酸钙，多孔纳米碳酸钙具有减水作用，提高抗菌消毒无机高性能复合纤维材料的流动性，同时纳米碳酸钙的多孔结构，增加了与抗菌剂接触的比表面积，使抗菌剂均匀的吸附在多孔纳米碳酸钙载体上，并且多孔纳米碳酸钙密度与抗菌消毒无机高性能复合纤维材料相差不大，使抗菌剂分散更均匀，提高抗菌性能；抗菌剂为纳米氧化银、氯化银、硝酸银、铜酞菁中的一种或多种组合。抗菌剂中的金属离子干扰细菌细胞代谢过程或干扰各种酶的作用，使其失去应有的生物功能，最后导致细胞的死亡，从而起到杀菌的作用。
所述细骨料为石英砂、河砂、机制砂中的一种或多种组合。
所述憎水剂为聚硅氧烷或有机硅，在本发明中起防水作用，提高抗菌型无机超高性能矿物人造石板的防水性能。
优选地，所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥70～90份；
平均粒径5～30μm的掺合料60～70份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料95～115份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.35～0.65份；
憎水剂0.9～1.6份；
颜料5～8份；
高性能外加剂3.5～4.5份；
水胶比0.17～0.19。
更优选地，所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥80份；
平均粒径5～30μm的掺合料65份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料105份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.5份；
憎水剂1.25份；
颜料6.5份；
高性能外加剂4份；
水胶比0.18。
优选地，所述制备方法中，步骤S3得到的混合物扩展度为550～700mm，初凝凝结时间不小于60分钟；步骤S5中，抽真空时间不少于60s，真空压力为-0.07～-0.1Mpa；步骤S6中，毛坯板的厚度为15～30mm，高温固化过程保持湿度在75％以上。
本发明与现有技术相比较有如下有益效果：
1、本发明涉及的抗菌型无机高性能矿物人造石板具有体积稳定性好、自清洁性能好、低收缩、使用不翘曲变形，吸水率极低、耐久性性能好、力学性能好、装饰效果好、耐污防水性能好、抗压强度100～150兆帕、抗折强度不低于15Mpa、电通量小于100库仑、抗菌率大于85％、抗菌消毒持续时间长等特点，整体综合成本造价低，适合推广使用。
2、本发明涉及的抗菌型无机高性能矿物人造石板采用负载型抗菌剂，利用抗菌剂中的金属离子干扰细菌细胞代谢过程或干扰各种酶的作用，使其失去应有的生物功能，最后导致细胞的死亡，从而起到杀菌的作用，提高人造石板的抗菌性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种抗菌型无机高性能矿物人造石板，包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥60份；
平均粒径5～30μm的掺合料50份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料80份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.2份；
憎水剂0.5份；
颜料3份；
高性能外加剂3份；
水胶比0.16。
所述负载型抗菌剂由载体和抗菌剂按质量比为1:0.5～1.2组成，载体为平均粒径20～100nm的多孔纳米碳酸钙，抗菌剂为纳米氧化银、氯化银、硝酸银、铜酞菁中的一种或多种组合；所述细骨料为石英砂、河砂、机制砂中的一种或多种组合；所述憎水剂为聚硅氧烷或有机硅。
上述抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法包括如下步骤：
S1按配比计算各原料用量，将全部细骨料、负载型抗菌剂和颜料先预混2～4分钟；
S2将全部水泥、掺合料、憎水剂和40wt％的水加入步骤S1所得预混骨料中搅拌1～2分钟；
S3将全部外加剂和剩余60wt％的水加入到步骤S2所得预湿混合料中，充分搅拌7～9分钟，得到混合物，备用；
S4准备好面板模具，依据厚度计算并称取步骤S3备好的混合料均匀布料在面板模具内；
S5.在步骤S4面板模具内的混合料上覆上隔离保湿膜，然后放入真空压机进行抽真空排气并同时震动压制；
S6.将步骤S5压制好的板在40℃下固化6～8小时，再升温至80～90℃固化12～16小时得到毛坯板；
S7.将步骤S6得到的毛坯板取掉隔离保湿膜进行刮底、定厚、抛光，得到抗菌型无机高性能矿物人造石板。
步骤S3得到的混合物扩展度为550～700mm，初凝凝结时间不小于60分钟；步骤S5中，抽真空时间不少于60s，真空压力为-0.07～-0.1Mpa；步骤S6中，毛坯板的厚度为15～30mm，高温固化过程保持湿度在75％以上。
实施例2
除抗菌型无机高性能矿物人造石板的配方不同外，其他条件同实施例1。
所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥100份；
平均粒径5～30μm的掺合料80份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料130份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.8份；
憎水剂2份；
颜料10份；
高性能外加剂5份；
水胶比0.2。
实施例3
除抗菌型无机高性能矿物人造石板的配方不同外，其他条件同实施例1。
所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥70份；
平均粒径5～30μm的掺合料60份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料95份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.35份；
憎水剂0.9份；
颜料5份；
高性能外加剂3.5份；
水胶比0.17。
实施例4
除抗菌型无机高性能矿物人造石板的配方不同外，其他条件同实施例1。
所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥90份；
平均粒径5～30μm的掺合料70份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料115份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.65份；
憎水剂1.6份；
颜料8份；
高性能外加剂4.5份；
水胶比0.19。
实施例5
除抗菌型无机高性能矿物人造石板的配方不同外，其他条件同实施例1。
所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥80份；
平均粒径5～30μm的掺合料65份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料105份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.5份；
憎水剂1.25份；
颜料6.5份；
高性能外加剂4份；
水胶比0.18。
对比例1
除了负载型抗菌剂0份外，其他条件同实施例1。
对比例2
除了负载型抗菌剂1.5份外，其他条件同实施例1。
对比例3
除了抗菌剂没有采用载体外，其他条件同实施例1。
对比例4
除了抽真空时间30秒外，其他条件同实施例1。
对比例5
除了采用硅藻土作为抗菌剂载体外，其他条件同实施例1。
将以上实施例1～5、对比例1～5所制备的抗菌型无机超高性能矿物人造石板制作成标准试件，按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》对试件进行抗压抗折强度测试、按照SN/T3122-2012《无机抗菌材料抗菌性能试验方法》对试件进行抗菌性能测试，实验数据见下表。
Figure BDA0002449667230000061
Figure BDA0002449667230000071
从上表来看，对比例1负载型抗菌剂0份，与实施例1对比，抗压强度和抗折强度略有下降，抗菌率下降较多；对比例2负载型抗菌剂1.5份，与实施例1对比，抗菌率、抗压强度和抗折强度均有小幅下降；对比例3抗菌剂没有采用载体，与实施例1对比，不仅抗菌率下降较多，而且抗压强度和抗折强度均有所下降；对比例4抽真空30秒，与实施例1对比，抗压强度和抗折强度降低较多，抗菌率下降较少；对比例5采用硅藻土作为抗菌剂载体，与实施例1对比，抗压强度、抗折强度和抗菌率均下降较多，多孔纳米碳酸钙具有减水作用，提高抗菌消毒无机高性能复合纤维材料的流动性，同时纳米碳酸钙的多孔结构，增加了与抗菌剂接触的比表面积，使抗菌剂均匀的吸附在多孔纳米碳酸钙载体上，并且多孔纳米碳酸钙密度与抗菌消毒无机高性能复合纤维材料相差不大，使抗菌剂分散更均匀，提高抗菌性能。通过大量试验，在本发明所选取的负载型抗菌剂、抽真空时间、抗菌剂载体为最优。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，
所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥60～100份；
平均粒径5～30μm的掺合料50～80份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料80～130份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.2～0.8份；
憎水剂0.5～2份；
颜料3～10份；
高性能外加剂3～5份；
水胶比0.16～0.2；
所述方法包括如下步骤：
S1按配比计算各原料用量，将全部细骨料、负载型抗菌剂和颜料先预混2～4分钟；
S2将全部水泥、掺合料、憎水剂和40wt％的水加入步骤S1所得预混骨料中搅拌1～2分钟；
S3将全部外加剂和剩余60wt％的水加入到步骤S2所得预湿混合料中，充分搅拌7～9分钟，得到混合物，备用；
S4准备好面板模具，依据厚度计算并称取步骤S3备好的混合料均匀布料在面板模具内；
S5在步骤S4面板模具内的混合料上覆上隔离保湿膜，然后放入真空压机进行抽真空排气并同时震动压制；
S6将步骤S5压制好的板在40℃下固化6～8小时，再升温至80～90℃固化12～16小时得到毛坯板；
S7将步骤S6得到的毛坯板取掉隔离保湿膜进行刮底、定厚、抛光，得到抗菌型无机高性能矿物人造石板。
2.根据权利要求1所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥70～90份；
平均粒径5～30μm的掺合料60～70份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料95～115份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.35～0.65份；
憎水剂0.9～1.6份；
颜料5～8份；
高性能外加剂3.5～4.5份；
水胶比0.17～0.19。
3.根据权利要求2所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，所述抗菌型无机高性能矿物人造石板包括如下重量份数的原料：
强度不低于32.5MPa的水泥80份；
平均粒径5～30μm的掺合料65份；
平均粒径0.15～4.75mm的细骨料105份；
平均粒径20～100nm的负载型抗菌剂0.5份；
憎水剂1.25份；
颜料6.5份；
高性能外加剂4份；
水胶比0.18。
4.根据权利要求1～3任一项所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，所述负载型抗菌剂由载体和抗菌剂按质量比为1:0.5～1.2组成。
5.根据权利要求4所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，所述载体为平均粒径20～100nm的多孔纳米碳酸钙。
6.根据权利要求4所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂为纳米氧化银、氯化银、硝酸银、铜酞菁中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1～3任一项所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，所述细骨料为石英砂、河砂、机制砂中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1～3任一项所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，所述憎水剂为聚硅氧烷或有机硅。
9.根据权利要求1～3任一项所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，步骤S3得到的混合物扩展度为550～700mm，初凝凝结时间不小于60分钟。
10.根据权利要求1～3任一项所述的抗菌型无机高性能矿物人造石板的制备方法，其特征在于，步骤S5中，抽真空时间不少于60s，真空压力为-0.07～-0.1Mpa；或者步骤S6中，毛坯板的厚度为15～30mm，高温固化过程保持湿度在75％以上。
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