CN116478597A - 一种复合抗菌板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合抗菌板材，其包括底层面板以及涂膜层。所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂、乙醇、水、硅酸盐、二氧化钛、二氧化硅、柠檬酸、三氯化铝、环氧树脂、1,4‑丁二醇。通过硅烷偶联剂水解后加入硅酸盐进行改性处理，加入二氧化钛、二氧化硅、三氯化铝，使硅酸盐在硅烷处理后形成的网状结构下进行固定，减弱硅酸盐的水解，提高其亲水性能；添加环氧树脂进行反应，在环氧树脂的交联下使亲水涂膜层更稳定，由于预先通过硅烷化处理，硅酸盐、二氧化钛、二氧化硅表面具有与环氧树脂交联的基团，使整个涂膜层的亲水性能更稳定，结构更紧密，亲水性能更好，提高亲水性能从而增强涂膜层的整体抗菌效果，使板材表面抗菌性能更好。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金制造领域，具体而言，涉及一种复合抗菌板材及其制备方法。
背景技术
目前，家居行业蓬勃发展，其中家庭空间较大处进行隔断处理，而隔断所使用的的建材多为木材、复合木材、塑料板、铝型材，而上述多种建材在使用过程中，使用一段时间后，由于空气中存在灰尘、水蒸气、微生物，上述物质容易粘附在建材上，经过潮湿的天气后较容易滋生细菌，滋生较多细菌容易引起呼吸道以及皮肤感染的健康问题发生；而上述建材中未能较好地抗菌，不能满足人们日常生活中对居家卫生健康的需求。
综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在建材未能较好地抗菌，不能满足人们日常生活中对居家卫生健康的需求，因此，需要开发或者改进一种复合抗菌板材及其制备方法。
发明内容
基于此，为了解决建材未能较好地抗菌，不能满足人们日常生活中对居家卫生健康的需求的问题，本发明提供了一种复合抗菌板材及其制备方法，具体技术方案如下：
一种复合抗菌板材，其包括底层面板以及涂覆于底层面板上的涂膜层，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂、乙醇、水、硅酸盐、二氧化钛、二氧化硅、柠檬酸、三氯化铝、环氧树脂、1,4-丁二醇。
进一步地，按重量份算，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂1份-4份、乙醇16份-20份、水28份-32份、硅酸盐8份-12份、二氧化钛3份-7份、二氧化硅3份-7份、柠檬酸2份-3份、三氯化铝2份-4份、环氧树脂18份-22份、1,4-丁二醇4份-6份。
进一步地，按重量份算，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂2份、乙醇18份、水30份、硅酸盐10份、二氧化钛5份、二氧化硅5份、柠檬酸2份、三氯化铝3份、环氧树脂20份、1,4-丁二醇5份。
进一步地，所述硅酸盐为硅酸钠。
进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
本技术方案还提供了一种复合抗菌板材的制备方法，包括以下步骤，
底层面板前处理：
打磨底层面板，至底层面层表面光滑；
使用去离子水进行洗涤打磨后的底层面板；
使用除油溶液进行洗涤打磨后的底层面板；
对底层面板进行烘干处理；
制备涂膜层组合物：
搅拌混合硅烷偶联剂、乙醇、水、柠檬酸，得到硅烷预混料；
往硅烷预混料中加入二氧化钛、二氧化硅、硅酸盐、三氯化铝进行搅拌混合，得到填料预混物；
往填料预混物中加入环氧树脂、1,4-丁二醇进行搅拌混合；得到涂膜层组合物；
涂覆涂膜层：
将底层面板浸入涂膜层组合物中，浸入完毕转移到烘房进行烘干；得到复合抗菌板材。
进一步地，所述硅烷预混料的搅拌时长为7h。
进一步地，于所述烘房进行烘干的温度为100℃-120℃；烘干时长为30min-40min。
进一步地，所述除油溶剂为溶解氢氧化钠的乙醇溶液；其中每1L乙醇溶液含50g氢氧化钠。
进一步地，所述填料预混物的混合时长为20min-25min。
上述技术方案通过硅烷偶联剂水解后加入硅酸盐进行改性处理，同时加入二氧化钛、二氧化硅、三氯化铝，使硅酸盐在硅烷处理后形成的网状结构下进行固定，减弱硅酸盐的水解，提高其亲水性能；同时添加环氧树脂进行反应，在环氧树脂的交联下使亲水涂膜层更稳定，由于预先通过硅烷化处理，硅酸盐、二氧化钛、二氧化硅表面具有与环氧树脂交联的基团，使整个涂膜层的亲水性能更稳定，结构更紧密，亲水性能更好，提高亲水性能从而增强涂膜层的整体抗菌效果，使板材表面抗菌性能更好。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例中的一种复合抗菌板材，其包括底层面板以及涂覆于底层面板上的涂膜层，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂、乙醇、水、硅酸盐、二氧化钛、二氧化硅、柠檬酸、三氯化铝、环氧树脂、1,4-丁二醇。
在其中一个实施例中，按重量份算，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂1份-4份、乙醇16份-20份、水28份-32份、硅酸盐8份-12份、二氧化钛3份-7份、二氧化硅3份-7份、柠檬酸2份-3份、三氯化铝2份-4份、环氧树脂18份-22份、1,4-丁二醇4份-6份。
在其中一个实施例中，按重量份算，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂2份、乙醇18份、水30份、硅酸盐10份、二氧化钛5份、二氧化硅5份、柠檬酸2份、三氯化铝3份、环氧树脂20份、1,4-丁二醇5份。
在其中一个实施例中，所述硅酸盐为硅酸钠。
在其中一个实施例中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
本技术方案还提供了一种复合抗菌板材的制备方法，包括以下步骤，
底层面板前处理：
打磨底层面板，至底层面层表面光滑；
使用去离子水进行洗涤打磨后的底层面板；
使用除油溶液进行洗涤打磨后的底层面板；
对底层面板进行烘干处理；
制备涂膜层组合物：
搅拌混合硅烷偶联剂、乙醇、水、柠檬酸，得到硅烷预混料；
往硅烷预混料中加入二氧化钛、二氧化硅、硅酸盐、三氯化铝进行搅拌混合，得到填料预混物；
往填料预混物中加入环氧树脂、1,4-丁二醇进行搅拌混合；得到涂膜层组合物；
涂覆涂膜层：
将底层面板浸入涂膜层组合物中，浸入完毕转移到烘房进行烘干；得到复合抗菌板材。
在其中一个实施例中，所述硅烷预混料的搅拌时长为7h。
在其中一个实施例中，于所述烘房进行烘干的温度为100℃-120℃；烘干时长为30min-40min。
在其中一个实施例中，所述除油溶剂为溶解氢氧化钠的乙醇溶液；其中每1L乙醇溶液含50g氢氧化钠。
在其中一个实施例中，所述填料预混物的混合时长为20min-25min。
在其中一个实施例中，分别用400目、800目和1200目砂纸对底层面板进行打磨处理，确保试片表面光亮平整且无明显刮痕。
在其中一个实施例中，所述底层面板包括铝型材、铝扣板。
在其中一个实施例中，所述环氧树脂具体为DIC的水性环氧树脂EPICLON EXA-8420-60W，固含为59.0％–61.0％，粘度为50–2000mPa·s，环氧当量为490g/eq。
上述技术方案通过硅烷偶联剂水解后加入硅酸盐进行改性处理，同时加入二氧化钛、二氧化硅、三氯化铝，使硅酸盐在硅烷处理后形成的网状结构下进行固定，减弱硅酸盐的水解，提高其亲水性能；同时添加环氧树脂进行反应，在环氧树脂的交联下使亲水涂膜层更稳定，由于预先通过硅烷化处理，硅酸盐、二氧化钛、二氧化硅表面具有与环氧树脂交联的基团，使整个涂膜层的亲水性能更稳定，结构更紧密，亲水性能更好，提高亲水性能从而增强涂膜层的整体抗菌效果，使板材表面抗菌性能更好。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1-4以及对比例1-5的区别在于制备涂膜层的原料不同，制备工艺相同，具体如表1所示。
表1：
所述硅酸盐为硅酸钠；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述环氧树脂具体为DIC的水性环氧树脂EPICLON EXA-8420-60W，固含为59.0％–61.0％，粘度为50–2000mPa·s，环氧当量为490g/eq。
一种复合抗菌板材的制备方法，包括以下步骤，
底层面板前处理：
打磨底层面板，分别用400目、800目和1200目砂纸对底层面板进行打磨处理，确保试片表面光亮平整且无明显刮痕，至底层面层表面光滑；
使用去离子水进行洗涤打磨后的底层面板；
使用除油溶液进行洗涤打磨后的底层面板，所述除油溶剂为溶解氢氧化钠的乙醇溶液；其中每1L乙醇溶液含50g氢氧化钠。
对底层面板进行烘干处理；
制备涂膜层组合物：
搅拌混合硅烷偶联剂、乙醇、水、柠檬酸，搅拌7h，得到硅烷预混料；
往硅烷预混料中加入二氧化钛、二氧化硅、硅酸盐、三氯化铝进行搅拌混合，混合时长为25min，分散转速为2500rpm，得到填料预混物；
往填料预混物中加入环氧树脂、1,4-丁二醇进行搅拌混合2min；得到涂膜层组合物；
涂覆涂膜层：
将底层面板浸入涂膜层组合物中3min，浸入完毕转移到烘房进行烘干，烘干的温度为110℃；烘干时长为35min；得到复合抗菌板材。
所述底层面板包括铝型材、铝扣板。
对实施例1-4以及对比例1-5进行相关性能测试，结果如表2所示。其中参照GB/T21866-2008进行抗菌性能测试。
表2：
由表2的实施例1-4的数据分析可知，本申请所制备的复合抗菌板材具有良好的抗菌效果，可满足人们日常生活中对居家卫生健康的需求。具体地，涂层的亲水效果影响表面的抗菌能力，其中抗菌能力与涂层亲水效果呈正相关。对比例1与实施例1的区别在于对比例1未添加偶联剂、乙醇，未添加偶联剂、乙醇所制备的复合抗菌板材与实施例1所制备的复合抗菌板材相比，对比例1的抗菌性能有所下降，未能满足抗菌需求，未加偶联剂，与环氧交联的基团变少，成膜紧密型不够，未能形成网状结构，影响亲水性能，抗菌性能降低；可见添加偶联剂后能有效提高复合抗菌板材的亲水性从而提高其抗菌性能；
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2未添加二氧化钛以及二氧化硅，由表2的数据可知对比例2所制备的复合抗菌板材与实施例1所制备的复合抗菌板材相比，对比例2的抗菌性能有所下降，未添加填料，组合物分散范围稍小，所形成的网状结构较小，影响成膜的亲水性能，从而影响整体的抗菌性能，由此可知添加二氧化钛以及二氧化硅的涂膜层可有效扩大成膜交联度，提高所形成网状结构的紧密度，从而提高整体的亲水性能和抗菌效果；
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3未添加柠檬酸，由表2的数据可知对比例3所制备的复合抗菌板材与实施例1所制备的复合抗菌板材相比，对比例3的抗菌性能下降较多，未加柠檬酸，混合体系中的亲水基团变少，与环氧交联的基团变少，交联密度小，影响整体的亲水效果；可知添加柠檬酸后，提高交联密度，从而提高整体亲水性能以及抗菌效果；
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4未添加三氯化铝，由表2的数据可知对比例4所制备的复合抗菌板材与实施例1所制备的复合抗菌板材相比，对比例4的抗菌性能下降较多，三氯化铝可抑制硅酸盐的水解，硅酸盐的水解易形成粉化的现象，由此可知添加三氯化铝后对提高复合复合抗菌板材的亲水性以及抗菌性均有正向作用；
对比例5与实施例1的区别在于，对比例5未添加环氧树脂，由表2的数据可知对比例5所制备的复合抗菌板材与实施例1所制备的复合抗菌板材相比，对比例5的抗菌性能下降非常多，未添加环氧树脂涂膜层的成膜不足，未能形成网状结构，交联密度较低，影响整体涂膜层的亲水效果，由此可知，该涂膜层中添加环氧树脂，提高涂膜层中的交联密度，形成网状交联结构，同时对硅酸盐进行固定，增强整体的亲水性能从而提高抗菌效果。
使用硅烷偶联剂进行水化后分散加入硅酸盐、二氧化钛、有机二氧化硅进行接枝基团，使粉料预先进行改性；同时该溶液体系含有氨基、羟基、羧酸等基团，可与后加入的环氧树脂进行反应，提高粉料的紧密型、同时提高交联密度使硅酸盐不易水化从而提高该改性膜的亲水性的稳定性；柠檬酸的加入使硅烷偶联剂的水化程度更高并添加羧酸基团，提高亲水性能，从而为细菌粘附提供的粘附力更低，减少细菌粘附，达到抗菌效果，后续也可跟环氧树脂进行交联，共同提高无机-有机覆膜的亲水性，从而提高整体抗菌效果。同时所形成的网状结构可有效固定硅酸盐成膜结构，硅酸盐通过硅烷化处理后与环氧交联，使结构更紧密，提高整体亲水性能从而提高抗菌效果。用偶联剂进行处理成网状结构，从而固定硅酸盐、防止硅酸盐水化，在较少影响其亲水性的情况下进行该处理。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种复合抗菌板材，其特征在于，其包括底层面板以及涂覆于底层面板上的涂膜层，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂、乙醇、水、硅酸盐、二氧化钛、二氧化硅、柠檬酸、三氯化铝、环氧树脂、1,4-丁二醇。
2.根据权利要求1所述的复合抗菌板材，其特征在于，按重量份算，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂1份-4份、乙醇16份-20份、水28份-32份、硅酸盐8份-12份、二氧化钛3份-7份、二氧化硅3份-7份、柠檬酸2份-3份、三氯化铝2份-4份、环氧树脂18份-22份、1,4-丁二醇4份-6份。
3.根据权利要求2所述的复合抗菌板材，其特征在于，按重量份算，所述涂膜层包括以下制备原料：硅烷偶联剂2份、乙醇18份、水30份、硅酸盐10份、二氧化钛5份、二氧化硅5份、柠檬酸2份、三氯化铝3份、环氧树脂20份、1,4-丁二醇5份。
4.根据权利要求1-3任一所述的复合抗菌板材，其特征在于，所述硅酸盐为硅酸钠。
5.根据权利要求1-3任一所述的复合抗菌板材，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
6.一种复合抗菌板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
底层面板前处理：
打磨底层面板，至底层面层表面光滑；
使用去离子水进行洗涤打磨后的底层面板；
使用除油溶液进行洗涤打磨后的底层面板；
对底层面板进行烘干处理；
制备涂膜层组合物：
搅拌混合硅烷偶联剂、乙醇、水、柠檬酸，得到硅烷预混料；
往硅烷预混料中加入二氧化钛、二氧化硅、硅酸盐、三氯化铝进行搅拌混合，得到填料预混物；
往填料预混物中加入环氧树脂、1,4-丁二醇进行搅拌混合；得到涂膜层组合物；
涂覆涂膜层：
将底层面板浸入涂膜层组合物中，浸入完毕转移到烘房进行烘干；得到复合抗菌板材。
7.根据权利要求6所述复合抗菌板材的制备方法，其特征在于，所述硅烷预混料的搅拌时长为7h。
8.根据权利要求6所述复合抗菌板材的制备方法，其特征在于，于所述烘房进行烘干的温度为100℃-120℃；烘干时长为30min-40min。
9.根据权利要求6所述复合抗菌板材的制备方法，其特征在于，所述除油溶剂为溶解氢氧化钠的乙醇溶液；其中每1L乙醇溶液含50g氢氧化钠。
10.根据权利要求6所述复合抗菌板材的制备方法，其特征在于，所述填料预混物的混合时长为20min-25min。
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