CN114106489A - 用于制备地板的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制备地板的复合材料及其制备方法，其中用于制备地板的复合材料以重量份数计，包括90～105份的PVC粉，8～16份碳酸钙，2～5份稳定剂，0.1～1.2份润滑剂，1～2份抗菌剂、2～5份防水助剂、25～40份增塑剂、2～7份绝缘剂，抗菌剂为聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛，防水助剂为有机硅防水剂。该复合材料具有较好的防霉性能且能长时间地保持光亮。

Description

用于制备地板的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于地板材料技术领域，尤其涉及一种用于制备地板的复合材料及其制备方法。
背景技术
在现代装修材料领域，常见的用于地面装饰材料有瓷砖、大理石、实木地板、复合木地板等等，其应用范围涉及到我们生活的方方面面。其中瓷砖和大理石以瓦、石为主料，热传导系数高，在冬天地面会十分冰凉，另外由于其硬度高，表面光滑，溅上水后，易打滑，对老年人来说尤其危险。实木地板或复合木地板，需要使用大量的木材，随着人们对环保的要求及自然的保护意识增强，其使用受到限制，成本也越来越高，这类地板还存在表面耐冲击性差，防水、防霉差等缺点，日常保养工作量较大，后期维护和使用成本高。
针对现有的装饰材料存在的缺点，需要寻找新的材料来替代上述材料。目前市面上出现了一种新的替代PVC地板：该地板是以碳酸钙、PVC、稳定剂、增塑剂、润滑剂混合制得的板材为基板，为了使得PVC地板具有防霉效果，还向其中加入一些有机物作为防霉剂使用，如10,10’-氧代双吩恶砒和二乙基-2,3- 环氧丙基-[3-(甲基二甲氧基)]硅丙基氯化铵的混合物，该PVC地板制得后经过检测具有较好的防霉效果，但是该PVC地板在使用长达一年后，许多使用者会反馈该地板的表面光泽度下降，这表明现有的PVC地板的配方并不能使得地板长时间地保持光亮。
因此，亟需一种用于制备地板的复合材料，以解决现有技术问题的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于制备地板的复合材料，该复合材料具有较好的防霉性能且能长时间地保持光亮。
本发明的又一目的是提供一种用于制备地板的复合材料的制备方法，采用该制备方法可制得防霉性能好且能长时间地保持光亮的用于制备地板的复合材料。
为实现以上目的，本发明提供了一种用于制备地板的复合材料，以重量份数计，包括90～105份的PVC粉，8～16份碳酸钙，2～5份稳定剂，0.1～1.2份润滑剂，1～2份抗菌剂、2～5份防水助剂、25～40份增塑剂、2～7份绝缘剂，抗菌剂为聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛，防水助剂为有机硅防水剂。
与现有技术相比，本发明用于制备地板的复合材料采用PVC粉为主体材料，通过添加碳酸钙增加PVC板的耐磨性、韧性，使其不容易发生断裂；通过添加稳定剂、增塑剂以使得复合材料具有较好的力学性能和热稳定性能。绝缘剂的加入能有效减少静电，使得复合材料具有防尘防雾性能，有效提高复合材料的抗污能力以使复合材料能长时间地保持较好的光泽度；润滑剂的加入可减少分子链的内摩擦，提高聚合物的流动性，进而改善复合材料表面的光洁度，使得复合材料保持较好的光泽度；相对于纳米二氧化钛，聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛可有效提高与PVC的相容性并可均匀分散在PVC基体中，进而不会因团聚导致复合材料表面光滑度的下降，这可改善复合材料表面的光泽度；由于聚硅氧烷具有良好的疏水性，可有效提高复合材料的疏水性能，进而提高复合材料的防霉性能，同时聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛上的纳米二氧化钛起到抗菌的作用，可有效提高抗菌性，进而起到防霉的效果；有机硅防水剂起到防水的作用，这可进一步提高复合材料的防霉性能，防霉性能好的复合材料可防止霉菌在其表面生长造成永久污点进而影响地板表面的光洁度；因此采用本发明的配方可得到防霉性能好且能长时间地保持光亮的用于制备地板的复合材料。
较佳地，本发明的用于制备地板的复合材料，包括95～100份的PVC粉， 13～16份碳酸钙，4～5份稳定剂，0.7～0.9份润滑剂，1～1.3份抗菌剂、3～4份防水助剂、33～36份增塑剂、4～6份绝缘剂。
较佳地，本发明的碳酸钙为纳米碳酸钙和超细重质碳酸钙的混合物，纳米碳酸钙和超细重质碳酸钙的重量之比为1:1。通过机械方法直接破碎天然方解石、石灰石等矿石进行直接研磨得到所需要细度的粉体，称为重质碳酸钙，重质碳酸钙粉体细度在2～10um之间，称为超细重质碳酸钙。将石灰石等原材料经过煅烧成石灰，再由一系列化学方法生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、粉碎制得所需的碳酸钙粉体称为轻质碳酸钙，经过化学方法制备的碳酸钙粒子粒径小于100 nm，称为纳米碳酸钙。因此，相较于采用重质碳酸钙和轻质碳酸钙的混合物，本发明通过采用纳米碳酸钙和超细重质碳酸钙的混合物，可使得碳酸钙较好地分散于PVC材料中，这可防止碳酸钙团聚导致复合材料表面光滑度的下降，进而可进一步地改善复合材料表面的光泽度。
较佳地，本发明的稳定剂为钙锌复合稳定剂。钙锌复合稳定剂可改善PVC 热稳定性差的缺点。更具体地，钙锌复合稳定剂包括钙盐稳定剂和锌盐稳定剂，钙盐稳定剂和锌盐稳定剂的重量之比为1:1～3，钙盐主稳定剂选自硬脂酸钙、棕榈酸钙、油酸钙、月桂酸钙、十五碳脂肪酸钙、苯甲酸钙和十二烷基苯磺酸钙中的至少一种，锌盐稳定剂选自硬脂酸锌、棕榈酸锌、油酸锌、月桂酸锌、十七碳脂肪酸锌、十五碳脂肪酸锌、苯甲酸锌和十二烷基苯磺酸锌中的至少一种，
较佳地，本发明的润滑剂为内滑剂和外滑剂的混合物，外滑剂为氧化聚乙烯蜡均聚物，内滑剂为高分子复合酯的固态润滑剂。内滑剂和外滑剂相互配合可提高各组分之间的混合均匀性，达到优异的融合效果，进而可改善复合材料表面的光洁度。
较佳地，本发明的外滑剂与内滑剂的重量之比为5:3，将外滑剂和内滑剂二者复配的比例控制在5:3可实现最佳的复配效果。
较佳地，本发明的增塑剂为环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯。增塑剂的加入可减小裂纹的产生，防止复合材料出现开裂现象。
较佳地，本发明的绝缘剂为煅烧高岭土。煅烧高岭土化学名称为硅酸铝，分子式为Al2O3.2SiO2.2H2O。
较佳地，本发明的用于制备地板的复合材料还包括0.2～0.8份色粉助剂。色粉助剂的种类可以根据实际需求的颜色进行调配。更具体地，还可根据所需颜色浓淡的不同，适当再调整色粉助剂的含量。
为实现以上目的，本发明提供了一种用于制备地板的复合材料的制备方法，制备步骤包括：
(1)将配方量的润滑剂分为第一部分和第二部分，将第一部分润滑剂与配方量的防水助剂、抗菌剂、稳定剂混合搅拌均匀得到第一混合料；
(2)将第二部分润滑剂与配方量的PVC粉、碳酸钙、增塑剂、绝缘剂混合，再于70～85℃下搅拌均匀得到第二混合料；
(3)将第一混合料加入第二混合料中，并于100～120℃下搅拌均匀，得到第三混合料；
(4)将第三混合料挤出成型制得用于制备地板的复合材料。
与现有技术相比，本发明通过将润滑剂分两次加入，可进一步地提高各组分之间的混合均匀性，达到优异的融合效果，进一步地改善复合材料表面的光洁度，进而提高光泽度。
较佳地，步骤(2)还包括将第二部分润滑剂与配方量的PVC粉、碳酸钙、增塑剂、绝缘剂、色粉助剂混合，再于70～85℃下搅拌均匀得到第二混合料；
具体实施方式
为详细说明本发明的技术方案、发明目的及技术效果，以下结合具体实施例进行说明。具体地，实施例中的PVC粉为中国台湾台塑PVC糊树脂S-60；聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛可通过以下准备方法制得；其他原料均通过市售购买所得。
聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛的制备：在四口烧瓶中加入100mL N,N-二甲基甲酰胺，水浴加热并保持恒温后加入甲苯二异氰酸酯，高速搅拌10min，然后加入5g纳米二氧化钛，高速搅拌数小时，待分散系降至室温，加入硅烷偶联剂 KH-550，持续高速搅拌数小时，整个反应过程在1000r/min的高速搅拌下进行，使用水热加热且充氮气干燥。反应完毕后将得到的混合物用无水乙醇洗涤，经离心、干燥、研磨制得聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛。
实施例1
一种用于制备地板的复合材料，以重量份数计，包括100份的PVC粉，7.5 份纳米碳酸钙，7.5份超细重质碳酸钙，4.5份钙锌复合稳定剂，0.5份氧化聚乙烯蜡均聚物，0.3份高分子复合酯的固态润滑剂，1.2份聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛，3.5份有机硅防水剂，36份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯，5份煅烧高岭土，其中钙锌复合稳定剂包括2份硬脂酸钙、2.5份硬脂酸锌。
本实施例的用于制备地板的复合材料的制备方法，制备步骤包括：
(1)将由0.5份氧化聚乙烯蜡均聚物和0.3份高分子复合酯的固态润滑剂复合而成的混合物分为相同份数的第一部分和第二部分，将0.4份第一部分润滑剂与3.5份有机硅防水剂、1.2份聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛、4.5份钙锌复合稳定剂混合搅拌均匀得到第一混合料；
(2)将0.4份第二部分润滑剂与100份PVC粉、7.5份纳米碳酸钙，7.5份超细重质碳酸钙、36份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、5份煅烧高岭土混合，再于75℃下搅拌均匀得到第二混合料；
(3)将第一混合料加入第二混合料中，并于110℃下搅拌均匀，得到第三混合料；
(4)将第三混合料挤出成型制得用于制备地板的复合材料。
实施例2
一种用于制备地板的复合材料，以重量份数计，包括90份的PVC粉，5份纳米碳酸钙，5份超细重质碳酸钙，5份钙锌复合稳定剂，0.25份氧化聚乙烯蜡均聚物，0.15份高分子复合酯的固态润滑剂，2份聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛， 5份有机硅防水剂，30份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯，2份煅烧高岭土，其中钙锌复合稳定剂包括2.5份硬脂酸钙、2.5份硬脂酸锌。
本实施例的用于制备地板的复合材料的制备方法，制备步骤包括：
(1)将由0.25份氧化聚乙烯蜡均聚物和0.15份高分子复合酯的固态润滑剂复合而成的混合物分为相同份数的第一部分和第二部分，将0.2份第一部分润滑剂与5份有机硅防水剂、2份聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛、5份钙锌复合稳定剂混合搅拌均匀得到第一混合料；
(2)将0.2份第二部分润滑剂与90份PVC粉、5份纳米碳酸钙，5份超细重质碳酸钙、30份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、2份煅烧高岭土混合，再于80℃下搅拌均匀得到第二混合料；
(3)将第一混合料加入第二混合料中，并于120℃下搅拌均匀，得到第三混合料；
(4)将第三混合料挤出成型制得用于制备地板的复合材料。
实施例3
一种用于制备地板的复合材料，以重量份数计，包括105份的PVC粉，4 份纳米碳酸钙，4份超细重质碳酸钙，3份钙锌复合稳定剂，0.25份氧化聚乙烯蜡均聚物，0.15份高分子复合酯的固态润滑剂，1.5份聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛，2份有机硅防水剂，40份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯，7份煅烧高岭土， 0.2份颜料黄139，其中钙锌复合稳定剂包括1.5份硬脂酸钙、1.5份硬脂酸锌。
本实施例的用于制备地板的复合材料的制备方法，制备步骤包括：
(1)将由0.25份氧化聚乙烯蜡均聚物和0.15份高分子复合酯的固态润滑剂复合而成的混合物分为相同份数的第一部分和第二部分，将0.2份第一部分润滑剂与2份有机硅防水剂、1.5份聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛、3份钙锌复合稳定剂混合搅拌均匀得到第一混合料；
(2)将0.2份第二部分润滑剂与105份PVC粉、4份纳米碳酸钙，4份超细重质碳酸钙、40份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、7份煅烧高岭土、0.2份颜料黄139混合，再于80℃下搅拌均匀得到第二混合料；
(3)将第一混合料加入第二混合料中，并于120℃下搅拌均匀，得到第三混合料；
(4)将第三混合料挤出成型制得用于制备地板的复合材料。
对比例1
一种用于制备地板的复合材料，以重量份数计，包括100份的PVC粉，7.5 份纳米碳酸钙，7.5份超细重质碳酸钙，4.5份钙锌复合稳定剂，0.5份氧化聚乙烯蜡均聚物，0.3份高分子复合酯的固态润滑剂，1.2份抗菌剂，3.5份有机硅防水剂，36份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯，5份煅烧高岭土，其中钙锌复合稳定剂包括2份硬脂酸钙、2.5份硬脂酸锌，抗菌剂为10,10'-氧代双吩恶砒和二乙基-2,3-环氧丙基-[3-(甲基二甲氧基)]硅丙基氯化铵以重量比1.4:1组成的混合物。
本对比例的用于制备地板的复合材料的制备方法，制备步骤包括：
(1)将由0.5份氧化聚乙烯蜡均聚物和0.3份高分子复合酯的固态润滑剂复合而成的混合物分为相同份数的第一部分和第二部分，将0.4份第一部分润滑剂与3.5份有机硅防水剂、1.2份抗菌剂、4.5份钙锌复合稳定剂混合搅拌均匀得到第一混合料；
(2)将0.4份第二部分润滑剂与100份PVC粉、7.5份纳米碳酸钙，7.5份超细重质碳酸钙、36份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、5份煅烧高岭土混合，再于75℃下搅拌均匀得到第二混合料；
(3)将第一混合料加入第二混合料中，并于110℃下搅拌均匀，得到第三混合料；
(4)将第三混合料挤出成型制得用于制备地板的复合材料。
对比例2
一种用于制备地板的复合材料，以重量份数计，包括100份的PVC粉，7.5 份纳米碳酸钙，7.5份超细重质碳酸钙，4.5份钙锌复合稳定剂，0.5份氧化聚乙烯蜡均聚物，0.3份高分子复合酯的固态润滑剂，1.2份纳米二氧化钛，3.5份有机硅防水剂，36份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯，5份煅烧高岭土，其中钙锌复合稳定剂包括2份硬脂酸钙、2.5份硬脂酸锌。
本对比例的用于制备地板的复合材料的制备方法，制备步骤包括：
(1)将由0.5份氧化聚乙烯蜡均聚物和0.3份高分子复合酯的固态润滑剂复合而成的混合物分为相同份数的第一部分和第二部分，将0.4份第一部分润滑剂与3.5份有机硅防水剂、1.2份纳米二氧化钛、4.5份钙锌复合稳定剂混合搅拌均匀得到第一混合料；
(2)将0.4份第二部分润滑剂与100份PVC粉、7.5份纳米碳酸钙，7.5份超细重质碳酸钙、36份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、5份煅烧高岭土混合，再于75℃下搅拌均匀得到第二混合料；
(3)将第一混合料加入第二混合料中，并于110℃下搅拌均匀，得到第三混合料；
(4)将第三混合料挤出成型制得用于制备地板的复合材料。
对比例3
一种用于制备地板的复合材料，以重量份数计，包括100份的PVC粉，7.5 份纳米碳酸钙，7.5份超细重质碳酸钙，4.5份钙锌复合稳定剂，0.5份氧化聚乙烯蜡均聚物，0.3份高分子复合酯的固态润滑剂，1.2份聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛，3.5份有机硅防水剂，36份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯，其中钙锌复合稳定剂包括2份硬脂酸钙、2.5份硬脂酸锌。
本对比例的用于制备地板的复合材料的制备方法，制备步骤包括：
(1)将由0.5份氧化聚乙烯蜡均聚物和0.3份高分子复合酯的固态润滑剂复合而成的混合物分为相同份数的第一部分和第二部分，将0.4份第一部分润滑剂与3.5份有机硅防水剂、1.2份聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛、4.5份钙锌复合稳定剂混合搅拌均匀得到第一混合料；
(2)将0.4份第二部分润滑剂与100份PVC粉、7.5份纳米碳酸钙，7.5份超细重质碳酸钙、36份环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯混合，再于75℃下搅拌均匀得到第二混合料；
(3)将第一混合料加入第二混合料中，并于110℃下搅拌均匀，得到第三混合料；
(4)将第三混合料挤出成型制得用于制备地板的复合材料。
将实施例1～3及对比例1～3中的复合材料制备地板，按照下述方法对地板进行抗真菌效果，检测结果如表1所示。
抗真菌效果实验：检测方法参照ASTM G 21-15，试验菌种为巴西曲霉AATCC 9642、绳状青霉BATCC 11797、出芽短梗霉ATCC15233、球毛壳ATCC 6205、绿色木霉CATCC 9645；
备注:
1.根据ASTMG21-15抗真菌性的测定，样品表面观察到的霉菌生长情况评价如下:0-不生长；1-痕迹生长(小于10％)；2-轻微生长(10-30％)；3-中度生长 (30-60％)；4-严重生长(60％-全面覆盖)。
2.菌种曾用名
A曾用名是黑曲霉；B曾用名是嗜松青霉；C曾用名是绿色胶霉
3.*该结果由放大倍数为(50×)的显微镜进行观察确认。
表1抗真菌测试结果
Figure BDA0003393651790000091
采用地板光泽度测试仪对使用第一天的地板表面进行测试，使用一年后再对地板表面进行光泽度测试，实施例1～3和对比例1～3的地板所处的环境条件相同，使用条件也相同。结果如表2所示。
表2光泽度测试结果
第一天 第一年
实施例1 54° 53°
实施例2 54° 53°
实施例3 55° 53°
对比例1 54° 45°
对比例2 51° 42°
对比例3 54° 48°
从表1可知，实施例1的复合材料相较于对比例2具有更好的防霉效果，由于聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛上的聚二甲硅氧烷具有良好的疏水性，可有效提高复合材料的疏水性能，进而提高复合材料的防霉性能，同时聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛上的纳米二氧化钛起到抗菌的作用，可有效提高地板的抗菌性，进而起到防霉的效果；而纳米二氧化钛与PVC粉的相容性差，纳米二氧化钛在PVC主体材料中的分散性不好易团聚，进而影响防霉性能。
从表2可知，实施例1的地板能够长时间地保持光亮，而对比例1地板在一年后的光泽度有所下降，这表明若是向PVC中加入10,10’-氧代双吩恶砒和二乙基-2,3-环氧丙基-[3-(甲基二甲氧基)]硅丙基氯化铵的混合物并不能使得地板长时间地保持光亮。同时对比例2地板的光泽度也下降，这表明本申请的聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛相对于纳米二氧化钛可有效提高与PVC的相容性并可均匀分散在PVC基体中，而纳米二氧化钛为无机物，与PVC的相容性并不佳，因此纳米二氧化钛会因团聚导致复合材料表面光滑度的下降，因此本申请的聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛可改善复合材料表面的光泽度；由于聚硅氧烷具有良好的疏水性，可有效提高复合材料的疏水性能，进而提高复合材料的防霉性能，同时聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛上的纳米二氧化钛起到抗菌的作用，可有效提高地板的抗菌性，进而起到防霉的效果，防霉性能好的复合材料可防止霉菌在板材表面生长造成永久污点进而影响地板表面的光洁度。同时对比例3地板的光泽度也下降，这表明绝缘剂的加入能有效降低静电，使得复合材料具有防尘防雾性能，有效提高复合材料的抗污能力以使复合材料能长时间保持较好的光泽度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种用于制备地板的复合材料，其特征在于，以重量份数计，包括90～105份的PVC粉，8～16份碳酸钙，2～5份稳定剂，0.1～1.2份润滑剂，1～2份抗菌剂、2～5份防水助剂、25～40份增塑剂、2～7份绝缘剂，所述抗菌剂为聚硅氧烷接枝的纳米二氧化钛，所述防水助剂为有机硅防水剂。
2.如权利要求1所述的用于制备地板的复合材料，其特征在于，包括95～100份的PVC粉，13～16份碳酸钙，4～5份稳定剂，0.7～0.9份润滑剂，1～1.3份抗菌剂、3～4份防水助剂、33～36份增塑剂、4～6份绝缘剂。
3.如权利要求1所述的用于制备地板的复合材料，其特征在于，所述碳酸钙为纳米碳酸钙和超细重质碳酸钙的混合物，所述纳米碳酸钙和所述超细重质碳酸钙的重量之比为1:1。
4.如权利要求1所述的用于制备地板的复合材料，其特征在于，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂。
5.如权利要求1所述的用于制备地板的复合材料，其特征在于，所述润滑剂为内滑剂和外滑剂的混合物，所述外滑剂为氧化聚乙烯蜡均聚物，所述内滑剂为高分子复合酯的固态润滑剂。
6.如权利要求5所述的用于制备地板的复合材料，其特征在于，所述外滑剂与所述内滑剂的重量之比为5:3。
7.如权利要求1所述的用于制备地板的复合材料，其特征在于，所述增塑剂为环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯。
8.如权利要求1所述的用于制备地板的复合材料，其特征在于，所述绝缘剂为煅烧高岭土。
9.如权利要求1所述的用于制备地板的复合材料，其特征在于，还包括0.2～0.8份色粉助剂。
10.一种如权利要求1～8任一项所述的用于制备地板的复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：
(1)将配方量的润滑剂分为第一部分和第二部分，将所述第一部分润滑剂与配方量的防水助剂、抗菌剂、稳定剂混合搅拌均匀得到第一混合料；
(2)将所述第二部分润滑剂与配方量的PVC粉、碳酸钙、增塑剂、绝缘剂混合，再于70～85℃下搅拌均匀得到第二混合料；
(3)将所述第一混合料加入所述第二混合料中，并于100～120℃下搅拌均匀，得到第三混合料；
(4)将所述第三混合料挤出成型制得用于制备地板的复合材料。
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