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一种抗菌PVC 复合墙板

2020-11-09王志峰王景清王志华

农业装备技术 2020年5期
关键词:偶联剂抗菌剂增塑剂

韩 非,缪 宏,王志峰,王景清,王志华

(1.扬州大学机械工程学院;2.江苏金材科技有限公司,江苏 扬州 225000)

0 引 言

PVC 木塑复合材料是以木质纤维材料和热塑性塑料为主要原料,经熔融复合挤出或模压等成型方式加工制得的新型复合材料,材料本身兼具木质材料和塑料的双重特性[1-2]。同时,因其具有防潮、防水、防虫蛀、耐腐蚀、尺寸稳定性好等优点,一直是业内学者和相关企业关注的重点研究对象。在欧洲,经过多年发展,PVC 木塑产品已经到了市场成熟阶段,其市场分布情况是:户外地板和汽车内饰两类约占市场总量的90%,栅栏、消费品和家具方面虽然所占市场份额不高,但也体现出了较强的增长势头。在亚洲,我国是各种木塑产品的主要生产国,其中包括门窗、内墙面板和栈板等产品[3-4]。PVC 木塑墙板安装简单、尺寸规格多样,且具有防潮、吸音等特点,是一种新型环保的木塑产品。近年来,PVC 木塑墙板在我国取得了空前的发展,使用量呈几何级数逐年增长,占据了木塑产品的大部分市场份额。但目前的PVC 复合墙板抗菌性能差、流动性差、热稳定性低及强度低等问题[5-6]。

本文基于上述问题制备了一种抗菌PVC 复合墙板,具有良好的抗菌性能,提升了PVC 墙板的使用寿命,同时该墙板具有较好的耐热性、稳定性以及环保性等特点,优化了PVC 墙板的品质,具有良好的市场前景。

1 抗菌PVC 复合墙板的整体设计

图1为抗菌PVC 复合墙板示意图,包括基层,基层上依次设置底片层、印花层、耐磨层和UV 抗菌处理层;UV 抗菌处理层为均匀分散改性抗菌剂的环氧树脂层,基层为聚氯乙烯发泡板,底片层为聚氯乙烯片,印花层为木质图纹彩膜,耐磨层为均匀分散有氧化铝粉末的环氧树脂层。各层之间是通过粘合剂粘合在一起。采用上述结构后,质地轻,带有印花图案具有美观,复合板材的强度高,抗压强度达到45MPa。

2 抗菌PVC 复合墙板的制备工艺

2.1 基层的制备配方

聚氯乙烯为100质量份,热稳定剂为1~7质量份,表面改性剂为1~9质量份,润滑剂为1~8质量份,增塑剂为1~6质量份,纤维素为1~5质量份,木粉为10~60质量份,发泡剂为2~6质量份,碳酸钙为2~7质量份,改性抗菌剂为2~7质量份。其中,润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙和聚乙烯蜡的一种或多种;表面改性剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和异氰酸酯中的一种或几种的组合;热稳定剂为OBS 有机基稳定剂、有机锡类稳定剂、钙锌复合稳定剂的一种或多种;增塑剂为柠檬酸酯类、CCP 增塑剂、环氧类增塑剂中的一种或多种;所述发泡剂剂为AC 发泡剂。

2.2 基层的制备

(1)将木粉、纤维素、碳酸钙均匀混合后加入润滑剂和表面改性剂,改善与PVC 基体结合性能;(2)按配方称取各材料后,首先将原料倒入高速混合机进行混合,当温度上升至45℃左右时加入润滑剂、增塑剂,随后继续搅拌,当温度上升到80℃左右时持续搅拌7min,之后加入热稳定剂、发泡剂、以及步骤(1)得到的混合物,继续搅拌升温至100℃左右,持续时间为5min;然后冷却至40℃以下,出料;(3)预先设定挤出机身温度为155℃、模头为180℃,之后将混合物送到挤出机的料斗中,通过挤出机将混合物挤压成形;(4)将挤出机压出来的混合物送到模具中冷压成型;(5)对制得的PVC 墙板进行修边、切割;(6)对PVC 墙板进行检验。

2.3 改性抗菌剂的制备

将称量好的纳米ZnO 粉体分散在去离水中,然后边搅拌边按ZnO/Ag 质量比为20∶1的比例加入硝酸银,调节pH 值,在60℃的水浴机中 机械搅拌1~2h,过滤,用蒸馏水滤洗掉多余的硝酸根离子,在真空干燥箱120~150℃下干燥3~4h,放入箱式电阻炉中在550℃焙烧4h,取出研磨即制成复合无机抗菌剂ZnO/Ag。之后,用钛酸酯偶联剂TC-27对其改性处理,具体步骤为:称取1g 自制ZnO/Ag 复合抗菌剂置于三口烧瓶中,加入30mg 异丙醇,超声30min 后,再加入4%质量分数的偶联剂TC-27,在20℃下,控制搅拌速度为800r/min,搅拌1.5h,然后离心、烘干,得到改性的抗菌剂。

3 结 语

抗菌PVC 复合墙板实验结果表明:该墙板质地轻,带有印花图案具有美观,复合板材的强度高,抗压强度达到45MPa。此次研究重点放在了抗菌PVC复合墙板抗菌性及强度优化设计上,提高了PVC 复合墙板的应用性能,具有广阔的市场前景。

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