CN113337064A - 一种抗菌耐磨跑道地板复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌耐磨跑道地板复合材料，其组分按重量份算包括0.5‑2重量份紫外稳定剂、0.2‑1重量份抗氧剂、10‑30重量份增强剂、2‑10重量份抗菌复合微球、50‑80重量份基体材料、1‑5重量份分散剂和2‑7重量份交联剂，采用双螺杆或三螺杆熔融混合并挤出造粒，得到抗菌耐磨的跑道拼接地板的复合材料；本发明所制备的跑道拼接地板复合材料具有良好长效的自清洁抗菌性能、耐磨耐冲击性能和良好的抗紫外线防老化性能以及良好的防火阻燃性能，且可以实现采用3D打印制造成型的工艺生产具有个性复杂结构的拼接地板。

Description

一种抗菌耐磨跑道地板复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及跑道拼接地板复合材料领域，具体涉及一种抗菌耐磨跑道地板复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，地板及地板用的材料种类十分广泛，各式各样，常见的有纯木材料、木塑复合材料、功能性塑料复合材料等。根据不同的应用环境会有各种对应的材料，目前市场上大部分地板材料多用于室内，而对室外的地板应用或研究甚少。如今，室外运动跑道用的拼接地板常采用常规的材料或复合材料经过模具注塑获得。所以，该类的跑道地板会缺失一些必要的功能，或需要的性能效果不太好，如耐磨性不足，如耐候性抗紫外线性能差，如时间长了之后会生长细菌及尘土赃物累积等，都会影响到跑道拼接地板的应用和使用。因此，对室外运动跑道拼接地板性能的提高与研究是非常有必要的。随着人们对运动、健康的意识提高，需要建设同类型跑道的领域也会越来越多，市场应用价值很高，研究的意义非常重大。
中国专利（专利号：CN201910506465.7）公开了一种耐水塑胶地板材料的制备方法，其组成特征及制备步骤为：称取聚氯乙烯、改性多空碳酸钙、对苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯放入到密炼机中，在180-200℃下密炼20-30min后出料即得耐水塑胶地板材料，其多空碳酸钙通过硝酸钙溶液、聚环氧乙烷及碳酸钠溶液反应后离心得到沉淀并置于105-110℃的烘箱中干燥1-2h后得到，其改性多孔碳酸钙为通过将多孔碳酸钙、四甲基而硅氧烷震荡浸渍分离后在与烯丙基环氧基聚醚、氯铂酸和异丙醇混合在氮气保护下搅拌反应后清洗干燥后所得；但其耐磨性和跑道应用需求性不足，且聚氯乙烯在室外长时间阳光暴晒下会慢慢引起变色及分解出氯化氢等不健康气体，不适合用于跑道的应用上。
中国专利（专利号：CN202010187080.1）公开了一种含有钼化物的阻燃地板材料及其制备方法，其组成特征包括橡胶60份～90份、尼龙3.5份～6.5份、滑石粉1.2份～1.8份、蒙脱土2.5份～5.5份、钼化物3.6份～6.6份、硫磺2.1份～2.7份、硼酸钙2.2份～4.4份、硬脂酸0.3份～0.8份、促进剂0.2份～0.6份、防老剂0.25份～0.45份；其基体材料为橡胶，但并没有介绍是哪种橡胶，橡胶属于一个大类，不同领域不同环境对应的需求都不一样，对采用的交联剂辅助剂等都会不一样。
中国专利（专利号：CN202011438257.7）公开了一种阻燃型PVC/NBR橡塑地板材料及其加工方法，其组成特征包括PVC 40-60份、NBR 30-50份、补强炭黑5-20份、环氧大豆油5-20份、超细阻燃剂1-10份、抗氧剂1-10份、紫外线吸收剂1-10份；其所述的基体材料PVC、NBR混合制备得到的材料的耐寒性不佳，不适于北方等一些较冷环境使用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种耐磨性好、抗紫外线耐老化性好，且抗菌易清洗的复合材料。本发明并不是对现有同类型地板复合材料的取代或排斥，而是对室外跑道地板所用复合材料的改善、丰富和扩充，给跑道建设应用多提供了一种选择。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种抗菌耐磨跑道地板复合材料，其原料按重量份计包括：0.5-2重量份紫外稳定剂、0.2-1重量份抗氧剂、10-30重量份增强剂、0.2-1重量份抗菌复合微球、50-80重量份基体材料、1-5重量份分散剂和2-7重量份交联剂。其制备方法包括以下步骤：
步骤一，将紫外稳定剂、抗氧剂与增强剂混合均匀（常温），再将抗菌复合微球加入并混合均匀，得到混合物A，备用；将基体材料和分散剂混合均匀（常温）,再加入交联剂混合均匀（40-60℃），得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中（40-60℃）混合均匀，得到混合物料；
步骤二，将混合物料（加入到双螺杆或三螺杆中）进行熔融混合挤出，温度设置为：一段为150-185℃，二段为160-195℃，三段为160-205℃，四段为160-205℃，五段为160-200℃，机头段为150-185℃；置于温度40-50℃的真空烘干机中干燥，得到复合材料；将得到的复合材料通过注塑成型或3D打印成型的方法制备成可拼接的跑道地板的模块样件。
所述的紫外稳定剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯酮和2-（2′-羟基-3′, 5′-三级丁基苯基）-5-氯代苯并三唑，二者质量比为1：（0.5-2）。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076 和抗氧剂626中的一种或一种以上。
所述的增强剂为包括经过表面有机改性的纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、硅酸钙晶须和硅酸铝短纤的混合物，质量比为2：（1-3）：（1-8）：（1-5），其中硅酸钙晶须和硅酸铝短纤的粒径为2000目及以上。所述的表面有机改性包括以下步骤：
（一）将聚乙烯吡咯烷酮溶解到无水乙醇中，再将纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、硅酸钙晶须和硅酸铝短纤在搅拌条件下缓慢加入，搅拌（50℃）得到分散的悬浮浊液，备用；其中，聚乙烯吡咯烷酮与无水乙醇的质量比优选为1：（20-60），纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、硅酸钙晶须和硅酸铝短纤总质量与无水乙醇质量之比为1：（10-50）；
（二）将N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶解到无水乙醇中，得到表面有机改性溶液，备用；其中，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与无水乙醇的质量比为1：（10-40）；
（三）将步骤（二）所得表面有机改性溶液缓慢加入到步骤（一）所得悬浮浊液中，于45-55℃进行分散处理（搅拌30min后置于超声设备中进行超声处理20-60min），再将温度调整为60-70℃继续分散（搅拌4-8h）；然后冷却（至室温），（用乙醇和去离子水交替）清洗，过滤，（置于60℃的烘箱中6-12h）干燥，研磨细化，最后得到表面有机改性的混合物。
所述的抗菌复合微球为硅钛银抗菌复合微球，由以下制备步骤制成：
（1）将纳米二氧化钛与纳米碳化钛混合均匀之后（置于600-1000℃的马弗炉中）进行高温处理6-12h，冷却细化后得到钛粉混合物，再将所得钛粉混合物与纳米银混合均匀，得到钛银粉混合物，其中纳米二氧化钛与纳米碳化钛的质量比为4：（2-1）,钛粉混合物与纳米银的质量比为2：（0.5-2）；再控制温度为75-85℃，将钛银粉混合物缓慢加入到硬脂酸或硬脂酸钠的乙醇溶液中，然后将温度控制为65-75℃持续分散3-8h，然后冷却，过滤，烘干，研磨细化，得到钛银微纳粉，备用；所述硬脂酸或硬脂酸钠的乙醇溶液的浓度为10-30wt%；所述钛银粉混合物与所述乙醇溶液质量分数比例为：1：（4-10）；
（2）将凝胶模板剂加入到去离子水中，升温分散至凝胶模板剂充分溶解，得到凝胶模板剂水溶液；所述的凝胶模板剂为包括十二烷基二苯醚二磺酸钠、羧甲基纤维素钠、十六烷基三甲基对苯磺酸铵和聚乙二醇的混合物，其质量比为10：（0.2-1）：（0.5-2）：（1-5）；所述的凝胶模板剂与水的质量比为1：（30-100）；
（3）持续分散条件下将三乙醇胺加入到步骤（2）所得凝胶模板剂水溶液中（加入量为所含去离子水的质量的0.2-1%），控制温度为75-85℃，调节pH值为8-10，分散溶解；将步骤（1）中得到的钛银微纳粉缓慢加入其中，混合均匀；再将正硅酸乙酯加入其中，继续分散6-24h；然后进行冷却，过滤，洗涤，（置于温度设置为60℃的烘箱中8-16h）干燥，得到硅钛银干燥物；所述正硅酸乙酯、钛银微纳粉的加入量与凝胶模板剂的质量比为（5-10）：（0.1-1）：1；
（4）将步骤（3）所得硅钛银干燥物（于马弗炉中）于180-220℃处理2-3h，再升温到500-700℃高温煅烧3-8h，冷却至室温，研磨细化，得到中空多孔的硅钛银抗菌复合微球。
所述基体材料为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯中的一种或一种以上，优选苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚氨酯三种的混合物。
所述的分散剂为醇羟基改性硅油、琉基改性硅油、丙烯酸酯改性环氧大豆油中的一种或一种以上。
所述的交联剂为包括过氧化二异丙苯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的混合物，其质量比为2：（0.5-1）。
本发明复合材料应用于跑道拼接地板领域中，可采用模具注塑制造，或颗粒3D打印设备打印制造，或采用线材打印设备进行3D打印制造；其中，模具注塑温度为：一段为150-185℃，二段为160-200℃，三段为160-185℃，模温为40-80℃；颗粒3D打印设备打印温度设置为：喷头为180-220℃，平台为50-80℃；3D打印线材制备，将烘干的复合材料粒子加入到单螺杆挤出机中，通过水冷却成型，收卷得到最终的打印使用线材，单螺杆温度设置为一段为160-185℃，二段为170-210℃，三段为170-205℃，四段为165-200℃，机头段为160-185℃。本发明的技术方案具有以下技术特点：
（1）本发明采用纳米二氧化钛、碳化钛与纳米银复合制备出钛银复合光催化剂，并以纳米介孔二氧化硅作为复合光催化剂的载体，二氧化硅具有良好的导光性，既不影响钛银接受光照而进行复合光催化，又让硅钛银微球具有良好的抗菌去污的性能；其复合光催化及抗菌去污原理为：纳米二氧化钛受到光照后产生光生电子和空穴并能快速迁移到纳米银颗粒上，提高了光生量子效率，从而提高了抗菌灭菌及去污自清洁的功能。纳米二氧化钛颗粒和纳米银颗粒负载在介孔二氧化硅内部或表面而形成更稳定的Ti-Ag复合光催化体系，当能量足够的光量子照射在纳米二氧化钛表面时，纳米二氧化钛表面会出现光生空穴或光电子跃迁，光生空穴具有极强的氧化性，光生电子具有极强的还原性，而光生空穴可以将二氧化钛表面的OH- 和H2O氧化成-OH，而-OH能与细菌、病毒以及污染物作用，并将其氧化分解成CO2和H2O及无机物，起到杀菌抗菌与去污的作用；而光生电子能将表面或附近的氧气还原成氧离子，既具有良好的抑菌的作用也为羟基的氧化提供氧的来源；而纳米银附着在二氧化钛的表面光催化膜上可以有效的扩展光催化反应光源的波长区间，也由于纳米银对表面电子的吸附作用，有效的抑制了光生电子空穴对的复合，从而提高了纳米二氧化钛的光催化效率，形成与纳米二氧化钛的相互协同作用体系；因此，纳米银附在纳米二氧化钛颗粒表面可促进纳米二氧化钛光催化活性，纳米二氧化钛附在纳米银颗粒表面可提高纳米银杀菌性能，而介孔二氧化硅则为Ti-Ag复合光催化体系提供稳定的载体场所。
（2）本发明采用纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、超细硅酸钙晶须和超细硅酸铝短纤经过一定的比例混合分散及采用N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷进行表面有机改性作为复合材料的良容增强剂，使得增强剂与基体材料之间具有良好的相容性和分散性，促进了复合材料的力学性能和强度，明显的增强了复合材料的耐磨性能；由于超细硅酸钙晶须和超细硅酸铝短纤在受到高温或燃烧时，会脱出结晶水，将火苗或火星给冷却或浇灭，使得整体材料具有良好的阻燃性。
（3）本发明采用2-羟基-4-正辛氧基二苯酮和2-（2′-羟基-3′，5′-三级丁基苯基）-5-氯代苯并三唑按一定比例作为复合紫外光光稳定剂，不仅能吸收紫外光阻止进一步破坏，同时吸收紫外光时产生活性自由基也使得不饱和基团或活性基团之间产生交联，提高复合材料的力学强度的同时也提高了其抗紫外线、抗老化、耐磨的能力；另外，纳米硫酸钡、超细硅酸钙晶须和超细硅酸铝短纤本身也具有极强的对紫外线物理屏蔽和隔挡的作用。
（4）本发明采用苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯作为基体材料，苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物本身具有良好的耐磨性和可塑性，马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物的加入起到提高苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物与聚氨酯之间的相容性，而马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚氨酯的加入一方面可以起到对复合材料的增塑作用和提高可塑性，另一方面是增加基体复合材料的粘结性，尤其在采用3D打印工艺制造时，层与层之间的相容性、可塑性及粘结性十分重要，而马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚氨酯的加入极大得提高了3D打印工艺可行性和效率，提高了打印层间的可塑性和粘结性，大大的降低了层与层之间发生剥离或松动的概率，也提高了3D打印样件的力学性能与强度，更符合材料或样件的使用需求；此外，马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚氨酯的加入也在一定程度上促进了基体复合材料体系的交联，使得复合材料或样件具有更高更好的力学强度及更优异的使用价值。
（5）本发明采用醇羟基改性硅油、琉基改性硅油、丙烯酸酯改性环氧大豆油作为分散剂，既使得物料具有良好的分散性，也作为基体复合材料的环保增塑剂，提高复合材料的可塑性，绿色健康、环保友好，适合地板跑道用品使用的意义。
（6）本发明所用的工艺方法、材料、产品都具有环保友好概念，产品从模型设计、制造生产再到拼接安装都凸显出本文符合材料性能的优异性，且量化生产成本合理，制备工艺方法稳定，以及集中了抗菌去污、良好耐磨性、良好阻燃性、良好耐紫外线耐老化性等多种功能性能于一体，完全符合跑道地板使用性及使用环境需要的功能性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例。
图1为本发明一种抗菌耐磨跑道地板复合材料制备工艺及应用工艺流程图。
图2为本发明的地板制造与拼接过程步骤图，包括模型设计、打印、单样件、拼接安装流程。
图3为本发明所用硅钛银抗菌复合微球的TEM电镜图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
其中，以下实施例中所用材料如下，但本发明不限于此：
硅钛银抗菌复合微球及制备步骤为：
（1）首先，将硬脂酸溶于乙醇中加温到70℃搅拌溶解，配备硬脂酸的质量分数为15%的乙醇溶液；再将纳米二氧化钛与纳米碳化钛充分混合（质量比为8：3）之后置于800℃的马弗炉中高温处理10h，冷却细化后得到钛粉混合物，再将钛粉混合物与纳米银充分混合均匀，得到钛银粉混合物，其中钛粉与纳米银之比为2：1；再将钛银粉混合物慢慢的边搅拌边加入到硬脂酸乙醇溶液中，温度设置为80℃，钛银粉混合物加完后，温度设置为70℃，继续搅拌8h，冷却过滤烘干，研磨细化，得到钛银微纳粉，备用；
（2）其次，将凝胶模板剂加入到去离子水中加温到80℃并搅拌，保持温度搅拌0.5h至凝胶模板剂充分溶解后，得到凝胶模板剂水溶液；所述的凝胶模板剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠、羧甲基纤维素钠、十六烷基三甲基对苯磺酸铵、聚乙二醇的混合物，其质量分数之比为10：0.3：1：1；所述的凝胶模板剂与去离子水的质量分数之比为1：50；
（3）然后，在搅拌的条件下将三乙醇胺加入到步骤（2）中得到的凝胶模板剂水溶液中，温度设置为80℃，加入量为去离子水质量分数的0.5%左右，调节pH值在9左右，搅拌混合溶解30min；再将步骤（1）中得到的钛银微纳粉慢慢的均匀的加入到溶液中，保持原来的温度，并搅拌混合30min至混合均匀；再将正硅酸乙酯加入到溶液中，保持原有的温度80℃不变，继续搅拌16h；反应结束后，冷却，过滤，洗涤三次，再置于温度设置为60℃的烘箱中干燥12h，得到硅钛银干燥物；所述正硅酸乙酯、钛银微纳粉的加入量与凝胶模板剂的质量比为6：0.3：1；
（4）最后，将步骤（3）中得到的硅钛银干燥物置于马弗炉中200℃处理2h，在升温到600℃高温煅烧5h，冷却至室温，研磨细化，得到中空多孔的硅钛银抗菌复合微球；
紫外稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯酮和2-（2′-羟基-3′，5′-三级丁基苯基）-5-氯代苯并三唑的混合物，质量分数比例为1：0.5；
抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂626的混合物，质量分数比例为1：0.5；
增强剂为表面有机改性的纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、超细硅酸钙晶须和超细硅酸铝短纤例混合物，其比例为2：1：5：4；首先将聚乙烯吡咯烷酮溶解到无水乙醇中，再将纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、超细硅酸钙晶须和超细硅酸铝短纤在搅拌条件下缓慢加入到聚乙烯吡咯烷酮与无水乙醇的溶液中，温度设置为50℃，搅拌45min后，得到分散的悬浮浊液，备用；其中，聚乙烯吡咯烷酮与无水乙醇的质量分数比为1：30，纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、超细硅酸钙晶须和超细硅酸铝短纤总质量与无水乙醇质量之比为1：15； 其次，将N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶于无水乙醇中，得到表面有机改性溶液，备用；其中，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与无水乙醇的质量分数之比为1：20；将配好的表面有机改性溶液缓慢加入到悬浮浊液中，温度设置为50℃，搅拌30min后置于超声设备中进行超声处理30min，取出后将温度设置为65℃，继续搅拌6h；冷却至室温，用乙醇和去离子水交替清洗，过滤，再置于60℃的烘箱中干燥10h至干燥，研磨细化，最后得到表面有机改性的纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、超细硅酸钙晶须和超细硅酸铝短纤混合物，即增强剂。
基体材料为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯的混合物，质量分数比例为94：2：4；
分散剂为醇羟基改性硅油和丙烯酸酯改性环氧大豆油的混合物，质量分数比例为1：1；
交联剂为过氧化二异丙苯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合物，质量分数比例为2：1。
实施例1
先将0.5重量份紫外稳定剂、0.4重量份抗氧剂与20重量份增强剂加入到高速混合机中常温混合10min至混合均匀，再将0.2重量份抗菌复合微球加入到混合物中常温混合10min至混合均匀，得到混合物A，备用；然后分别将71.9重量份基体材料和3重量份分散剂加入到高速混合机中常温混合5min至均匀,再加入4重量份交联剂，温度设置为50℃，混合10min至均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中，温度保持在50℃，并混合20min，得到混合物料；
再将混合物料加入到双螺杆中进行熔融混合挤出并切粒，温度设置为：一段为155℃，二段为165℃，三段为170℃，四段为170℃，五段为165℃，机头段为165℃；将切粒置于温度设置为45℃的真空烘干机中烘烤8h至干燥，得到复合材料粒子；
再将得到的复合材料粒子通过注塑成型制备成测试样件样条，待用；其中，注塑成型的温度为一段为170℃，二段为185℃，三段为180℃。
实施例2
先将1重量份紫外稳定剂、0.4重量份抗氧剂与20重量份增强剂加入到高速混合机中常温混合10min至混合均匀，再将0.2重量份抗菌复合微球加入到混合物中常温混合10min至混合均匀，得到混合物A，备用；然后分别将71.2重量份基体材料和3重量份分散剂加入到高速混合机中常温混合5min至均匀,再加入4重量份交联剂，温度设置为50℃，混合10min至均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中，温度保持在50℃，并混合20min，得到混合物料；
再将混合物料加入到双螺杆中进行熔融混合挤出并切粒，温度设置为：一段为155℃，二段为165℃，三段为170℃，四段为170℃，五段为165℃，机头段为165℃；将切粒置于温度设置为45℃的真空烘干机中烘烤8h至干燥，得到复合材料粒子；
再将得到的复合材料粒子通过注塑成型制备成测试样件样条，待用；其中，注塑成型的温度为一段为170℃，二段为185℃，三段为180℃。
实施例3
先将1.5重量份紫外稳定剂、0.4重量份抗氧剂与20重量份增强剂加入到高速混合机中常温混合10min至混合均匀，再将0.6重量份抗菌复合微球加入到混合物中常温混合10min至混合均匀，得到混合物A，备用；然后分别将70.5重量份基体材料和3重量份分散剂加入到高速混合机中常温混合5min至均匀,再加入4重量份交联剂，温度设置为50℃，混合10min至均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中，温度保持在50℃，并混合20min，得到混合物料；
再将混合物料加入到双螺杆中进行熔融混合挤出并切粒，温度设置为：一段为155℃，二段为165℃，三段为170℃，四段为170℃，五段为165℃，机头段为165℃；将切粒置于温度设置为45℃的真空烘干机中烘烤8h至干燥，得到复合材料粒子；
再将得到的复合材料粒子通过注塑成型制备成测试样件样条，待用；其中，注塑成型的温度为一段为170℃，二段为185℃，三段为180℃。
实施例4
先将2重量份紫外稳定剂、0.4重量份抗氧剂与20重量份增强剂加入到高速混合机中常温混合10min至混合均匀，再将0.8重量份抗菌复合微球加入到混合物中常温混合10min至混合均匀，得到混合物A，备用；然后分别将65.8重量份基体材料和3重量份分散剂加入到高速混合机中常温混合5min至均匀,再加入4重量份交联剂，温度设置为50℃，混合10min至均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中，温度保持在50℃，并混合20min，得到混合物料；
再将混合物料加入到双螺杆中进行熔融混合挤出并切粒，温度设置为：一段为155℃，二段为165℃，三段为170℃，四段为170℃，五段为165℃，机头段为165℃；将切粒置于温度设置为45℃的真空烘干机中烘烤8h至干燥，得到复合材料粒子；
再将得到的复合材料粒子通过注塑成型制备成测试样件样条，待用；其中，注塑成型的温度为一段为170℃，二段为185℃，三段为180℃。
实施例5
先将1重量份紫外稳定剂、0.4重量份抗氧剂与10重量份增强剂加入到高速混合机中常温混合10min至混合均匀，再将1重量份抗菌复合微球加入到混合物中常温混合10min至混合均匀，得到混合物A，备用；然后分别将80.6重量份基体材料和3重量份分散剂加入到高速混合机中常温混合5min至均匀,再加入4重量份交联剂，温度设置为50℃，混合10min至均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中，温度保持在50℃，并混合20min，得到混合物料；
再将混合物料加入到双螺杆中进行熔融混合挤出并切粒，温度设置为：一段为155℃，二段为165℃，三段为170℃，四段为170℃，五段为165℃，机头段为165℃；将切粒置于温度设置为45℃的真空烘干机中烘烤8h至干燥，得到复合材料粒子；
再将得到的复合材料粒子通过注塑成型制备成测试样件样条，待用；其中，注塑成型的温度为一段为170℃，二段为185℃，三段为180℃。
实施例6
先将1重量份紫外稳定剂、0.4重量份抗氧剂与30重量份增强剂加入到高速混合机中常温混合10min至混合均匀，再将0.6重量份抗菌复合微球加入到混合物中常温混合10min至混合均匀，得到混合物A，备用；然后分别将61重量份基体材料和3重量份分散剂加入到高速混合机中常温混合5min至均匀,再加入4重量份交联剂，温度设置为50℃，混合10min至均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中，温度保持在50℃，并混合20min，得到混合物料；
再将混合物料加入到双螺杆中进行熔融混合挤出并切粒，温度设置为：一段为155℃，二段为165℃，三段为170℃，四段为170℃，五段为165℃，机头段为165℃；将切粒置于温度设置为45℃的真空烘干机中烘烤8h至干燥，得到复合材料粒子；
再将得到的复合材料粒子通过注塑成型制备成测试样件样条，待用；其中，注塑成型的温度为一段为170℃，二段为185℃，三段为180℃。
对比例1
先将1重量份紫外稳定剂、0.4重量份抗氧剂与20重量份增强剂加入到高速混合机中常温混合10min至混合均匀，再将0重量份抗菌复合微球加入到混合物中常温混合10min至混合均匀，得到混合物A，备用；然后分别将71.6重量份基体材料和3重量份分散剂加入到高速混合机中常温混合5min至均匀,再加入4重量份交联剂，温度设置为50℃，混合10min至均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中，温度保持在50℃，并混合20min，得到混合物料；
再将混合物料加入到双螺杆中进行熔融混合挤出并切粒，温度设置为：一段为155℃，二段为165℃，三段为170℃，四段为170℃，五段为165℃，机头段为165℃；将切粒置于温度设置为45℃的真空烘干机中烘烤8h至干燥，得到复合材料粒子；
再将得到的复合材料粒子通过注塑成型制备成测试样件样条，待用；其中，注塑成型的温度为一段为170℃，二段为185℃，三段为180℃。
对比例2
先将1重量份紫外稳定剂、0.4重量份抗氧剂与20重量份增强剂加入到高速混合机中常温混合10min至混合均匀，再将0.4重量份瑞士进口9856型号抗菌剂加入到混合物中常温混合10min至混合均匀，得到混合物A，备用；然后分别将71.2重量份基体材料和3重量份分散剂加入到高速混合机中常温混合5min至均匀,再加入4重量份交联剂，温度设置为50℃，混合10min至均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中，温度保持在50℃，并混合20min，得到混合物料；
再将混合物料加入到双螺杆中进行熔融混合挤出并切粒，温度设置为：一段为155℃，二段为165℃，三段为170℃，四段为170℃，五段为165℃，机头段为165℃；将切粒置于温度设置为45℃的真空烘干机中烘烤8h至干燥，得到复合材料粒子；
再将得到的复合材料粒子通过注塑成型制备成测试样件样条，待用；其中，注塑成型的温度为一段为170℃，二段为185℃，三段为180℃。
对比例3
采用纯的基体材料采用注塑工艺制备成测试样件样条。
性能评测：
实施例1-6及对比例1-3中所得样件样条测试评价结果，如表1所示。
表1 实施例及对比例测试评价结果
Figure 793835DEST_PATH_IMAGE002
根据实施例与对比例的实验测试结果：加入0.2重量份抗菌复合微球的效果与加入0.4重量份瑞士进口9856型号抗菌剂的效果相近，都达到了良好的抗菌效果，加入0.4重量份抗菌复合微球就能达到优异的抗菌效果，而对比例1和对比例3都没有添加抗菌剂，其抗菌效果较差；而通过对比例3、实施例5、实施例4、实施例6可以看出，不加入增强剂的对比例3的阻燃性较差及耐磨性较好，随着实施例5、实施例4、实施例6增强剂重量份的增加其阻燃性分别为较好、良好和优异，而其耐磨性均为良好；根据实施例1-6及对比例3中可以得到，随着紫外稳定剂重量分数的增加，复合材料抗紫外线的效果由较差提升到优异，但再对比实施例5、实施例2、实施例6可以得到抗紫外线效果随着增强剂的重量份增加，其效果分别为较好、良好、优异，说明增强剂对紫外线也具有一定的屏蔽性或吸收性；综合复合材料的力学性能、耐磨性、抗菌性、抗紫外线性及阻燃性的效果，在实施例与对比例中综合效果最佳的为实施例6。
耐磨性：采用摩擦试验机对样品进行处理，观察摩擦处理前后变化的程度，客观性判断给出三个等级，分别为良好、较好、较差。
抗菌性：主要测试大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率，抗菌率达到98%及以上的为优异，抗菌率达到90-98%（含90%，不含98%）的为良好，抗菌率达到70-90%（含70%，不含90%）的为较好，抗菌率在70%（不含70%）以下的为较差。
抗紫外线性：经过紫外线照射处理后，对比前后样件样条的变色程度、失光程度、力学强度降低程度，客观性综合性判断给出三个等级，分别为良好、较好、较差。
阻燃性：经燃烧10s后开始计算：不燃烧或冒烟30s内熄灭的则为优异；会燃烧，可有掉落物，或只冒烟，但在60s内熄灭的为良好；在60s内不熄灭，燃烧速率缓慢，燃烧一段时间后，不超过3min，没明火只冒烟，最后熄灭的为较好；在60s内不熄灭，燃烧且超过3min后还有明火的为较差。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：包括以下原料：0.5-2重量份紫外稳定剂、0.2-1重量份抗氧剂、10-30重量份增强剂、0.2-1重量份抗菌复合微球、50-80重量份基体材料、1-5重量份分散剂和2-7重量份交联剂。
2. 根据权利要求1所述的抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：所述的紫外稳定剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯酮和2-（2′-羟基-3′, 5′-三级丁基苯基）-5-氯代苯并三唑，二者质量比为1：（0.5-2）。
3. 根据权利要求1所述的抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076 和抗氧剂626中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：所述的增强剂为包括经过表面有机改性的纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、硅酸钙晶须和硅酸铝短纤的混合物，四者质量比为2：（1-3）：（1-8）：（1-5），其中硅酸钙晶须和硅酸铝短纤的粒径为2000目及以上。
5.根据权利要求4所述的抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：所述的表面有机改性包括以下步骤：
（一）将聚乙烯吡咯烷酮溶解到无水乙醇中，再将纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、硅酸钙晶须和硅酸铝短纤在搅拌条件下缓慢加入，搅拌得到分散的悬浮浊液，备用；其中，聚乙烯吡咯烷酮与无水乙醇的质量比优选为1：（20-60），纳米硫酸钡、纳米二氧化硅、硅酸钙晶须和硅酸铝短纤总质量与无水乙醇质量之比为1：（10-50）；
（二）将N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶解到无水乙醇中，得到表面有机改性溶液，备用；其中，N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷与无水乙醇的质量比为1：（10-40）；
（三）将步骤（二）所得表面有机改性溶液缓慢加入到步骤（一）所得悬浮浊液中，于45-55℃进行分散处理，再将温度调整为60-70℃继续分散；然后冷却，清洗，过滤，干燥，研磨细化，最后得到表面有机改性的混合物。
6.根据权利要求1所述的抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：所述的抗菌复合微球为硅钛银抗菌复合微球，由以下步骤制成：
（1）将纳米二氧化钛与纳米碳化钛混合均匀之后进行600-1000℃高温处理6-12h，冷却细化后得到钛粉混合物，再将所得钛粉混合物与纳米银混合均匀，得到钛银粉混合物，其中纳米二氧化钛与纳米碳化钛的质量比为4：（2-1）,钛粉混合物与纳米银的质量比为2：（0.5-2）；再控制温度为75-85℃，将钛银粉混合物缓慢加入到硬脂酸或硬脂酸钠的乙醇溶液中，然后将温度控制为65-75℃持续分散3-8h，然后冷却，过滤，烘干，研磨细化，得到钛银微纳粉，备用；所述硬脂酸或硬脂酸钠的乙醇溶液的浓度为10-30wt%；所述钛银粉混合物与所述乙醇溶液质量分数比例为：1：（4-10）；
（2）将凝胶模板剂加入到去离子水中，升温分散至凝胶模板剂充分溶解，得到凝胶模板剂水溶液；所述的凝胶模板剂为包括十二烷基二苯醚二磺酸钠、羧甲基纤维素钠、十六烷基三甲基对苯磺酸铵和聚乙二醇的混合物，其质量比为10：（0.2-1）：（0.5-2）：（1-5）；所述的凝胶模板剂与水的质量比为1：（30-100）；
（3）持续分散条件下将三乙醇胺加入到步骤（2）所得凝胶模板剂水溶液中（加入量为所含去离子水的质量的0.2-1%），控制温度为75-85℃，调节pH值为8-10，分散溶解；将步骤（1）中得到的钛银微纳粉缓慢加入其中，混合均匀；再将正硅酸乙酯加入其中，继续分散6-24h；然后进行冷却，过滤，洗涤，干燥，得到硅钛银干燥物；所述正硅酸乙酯、钛银微纳粉的加入量与凝胶模板剂的质量比为（5-10）：（0.1-1）：1；
（4）将步骤（3）所得硅钛银干燥物于180-220℃处理2-3h，再升温到500-700℃高温煅烧3-8h，冷却至室温，研磨细化，得到中空多孔的硅钛银抗菌复合微球。
7.根据权利要求1所述的抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：所述基体材料为苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐改性乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：所述的分散剂为醇羟基改性硅油、琉基改性硅油、丙烯酸酯改性环氧大豆油中的一种或一种以上。
9.根据权利要求1所述的抗菌耐磨跑道地板复合材料，其特征在于：所述的交联剂为包括过氧化二异丙苯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的混合物，其质量比为2：（0.5-1）。
10.权利要求1-9任一项所述抗菌耐磨跑道地板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将紫外稳定剂、抗氧剂与增强剂混合均匀，再将抗菌复合微球加入并混合均匀，得到混合物A，备用；将基体材料和分散剂混合均匀,再加入交联剂混合均匀，得到混合物B；最后将混合物A加入到混合物B中混合均匀，得到混合物料；
步骤二，将混合物料进行熔融混合挤出，温度设置为：一段为150-185℃，二段为160-195℃，三段为160-205℃，四段为160-205℃，五段为160-200℃，机头段为150-185℃；置于温度40-50℃的真空烘干机中干燥，得到复合材料。
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