一种抗菌PVC 复合墙板

时间：2024-05-28

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。