CN101381521A

CN101381521A - 光触媒纳米木塑板材的制备方法

Info

Publication number: CN101381521A
Application number: CNA2007101460055A
Authority: CN
Inventors: 梁伟东; 陈元文; 梁立仁; 刘雪宁; 秦特夫
Original assignee: ZHONGSHAN SUNBOW ENVIRONMENTAL DECORATION MATERIAL CO Ltd; Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Current assignee: ZHONGSHAN SUNBOW ENVIRONMENTAL DECORATION MATERIAL CO Ltd; Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明是关于一种光触媒纳米木塑板材的制备方法，其方法有以下步骤：a)将50～100重量份的木粉放进卧式搅拌器中，添加2～4重量份的铝锆处理剂，于100～120℃下搅拌2～3小时；b)将上述处理后的木粉和树脂按质量比为1∶2的比例，投放到高速捏合机，加入7～40重量份的助剂，于100～120℃下搅拌10～15分钟，卸料到低速混合机，搅拌至常温；c)将上述混合好的料，放到板材挤出设备，并经过真空和冷却定型、两辊压光定型，生产板材，并定长切割；d)在上述板材表面喷涂一层光触媒纳米材料，制得成品。本发明具有成本低，来源广泛，装饰效果好，更重要的是利用自然光可以杀菌，达到净化空气的效果。

Description

光触媒纳米木塑板材的制备方法

技术领域

本发明涉及一种木塑板材的制备方法，特别是涉及一种光触媒纳米木塑板材的制备方法。

背景技术

在现有技术中，采用复合技术制作的用于装饰家具的装修地面的各种复合板材，通常只具有普通的装饰功能，没有抗菌的功能，而木制家具和木制地板容易受到污染而滋生各种细菌。

家居或办公楼的家私、装修使用的油漆及木地板等建筑材料以及汽车的内饰材料均会产生大量的有毒气体，特别是新装修的房子，产生很多如甲醛、甲苯、氨气及挥发性有机化合物(TVOC)等污染物，而普通的木塑板材不具有可以对这些气体进行分解的功能，且对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌等细菌起不到有效地抑制。

而目前多数都是用净化空气器等一些产品对空气进行净化，而在公共场合、面积比较大的场所就很难实施，或效果不好，如商场、车站、会议厅、医院、公司的办公室等。一般的木塑板只能完成这些场所的装修，却达不到净化空气，抑制细菌传播等的功效。

有鉴于上述现有的装饰产品和木塑板材存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的光触媒纳米木塑板材的制备方法，能够改进一般现有的光触媒纳米木塑产品，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的装饰材料或木塑板材产品存在的缺陷，而提供一种新的光触媒纳米木塑板材的制备方法，所要解决的技术问题是通过对木粉进行改性，使木粉很好的和高分子树脂结合在一起，并能适合规模化生产；通过木粉的改性使光触媒纳米材料很好而紧密的吸附在木塑板上，从而具有良好的杀菌和净化空气的作用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种光触媒纳米木塑板材的制备方法，其包括以下步骤：a)将50～100重量份的木粉放进卧式搅拌器中，添加2～4重量份的铝锆处理剂，于100～120℃下搅拌2～3小时；b)将上述处理后的木粉和树脂按质量比为1:1～1:2的比例，投放到高速捏合机，加入7～40重量份的助剂，于100～120℃下搅拌10～15分钟，卸料到低速混合机，搅拌至常温；c)将上述混合好的料，放到板材挤出设备，并经过真空和冷却定型、两辊压光定型，生产板材，并定长切割；d)在上述板材表面喷涂一层光触媒纳米材料，制得成品。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其中所述的木粉是木材碎屑、农作物秸秆粉、玉米淀粉、棉花果壳粉或竹粉。

前述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其中所述的木粉粒径为80目～200目。

前述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其中所述的铝锆处理剂(coupling agent)是t1系列铝锆偶联剂。

前述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其中所述的助剂是稳定剂、内外润滑剂、加工助剂、填充剂、成核剂或发泡剂中的一种以上的混合物。

前述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其中所述的树脂是聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)。

前述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其中所述的光触媒纳米材料是锐钛型纳米二氧化钛(TiO₂)、二氧化锡(SnO₂)、氧化锌(ZnO)、二氧化锆(ZrO₂)、五氧化二铌(Nb₂O₅)或三氧化钨(WO₃)。

借由上述技术方案，本发明光触媒纳米木塑板材的制备方法至少具有下列优点：

1)可以迅速分解空气中的甲醛、甲苯、氨气及挥发性有机化合物(TVOC)等污染物，从而达到净化空气的效果。

2)对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌等细菌具有极强的杀伤力，杀菌能力高达90％，并能有效地抑制肠病毒、流行性感冒、滤过性病毒等病原的传播，且本发明可以轻易分解霉菌，解决物体发霉的问题。

3)充分利用木粉，桔梗，谷糠，竹粉等一些农作物废弃物，通过用铝锆偶联剂对木粉进行改性，使木粉很好的和高分子树脂结合在一起，并能适合规模化生产；通过木粉的改性使光触媒纳米材料很好而紧密的吸附在木塑板上，使制得的木塑产品既具有木塑的装饰效果，又具有杀菌，净化空气的作用。

综上所述，本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在制造方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的光触媒纳米木塑板材具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的工艺方法流程图。

图2是一曲线图，表示本发明光触媒纳米木塑板材与对比组普通木塑板材置入一密室中，在紫外线照射下，不同照射时间与甲醛浓度的关系。

图3是一曲线图，表示本发明光触媒纳米木塑板材与对比组普通木塑板材置入一密室中，在紫外线照射下，不同照射时间与苯浓度的关系。

图4是一曲线图，表示本发明光触媒纳米木塑板材与对比组普通木塑板材置入一密室中，在紫外线照射下，不同照射时间与氨浓度的关系。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的光触媒纳米木塑板材的制备方法其具体实施方式、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示，本发明的工艺步骤主要包括：木粉的分选和干燥1，木粉处理2，木粉、树脂混合3，板材挤出成型4，真空冷却定型5，两辊压光定型6，牵引7，定长切割8，喷涂光触媒纳米材料9及检验10。以下分别说明：

其中，木粉的分选和干燥1首先是采用木材碎屑(木材加工废弃物)、竹粉(竹材加工废弃物)、桔梗和稻草等农作物为原料，用专用的磨粉机对木粉进行磨粉并进行分选，合格物为80目～200目的不同等级，并对分选后的木粉进行干燥处理，使其含水量≤3％。

木粉处理2是将已干燥的上述木粉，放到自制的带加热的卧式搅拌机中，添加一定量的铝锆处理剂，木粉与铝锆处理剂的质量比可设定为：100：4；同时设定搅拌温度为100℃～120℃，搅拌时间为2～3小时。

木粉、树脂混合3是将上述已处理的木粉、树脂(可以是PVC、PE、PP、PS等高分子材料)及助剂混合；

根据不同的树脂，应用不同的助剂，助剂有稳定剂、内外润滑剂、偶联剂、加工助剂、填充剂、成核剂、发泡剂、着色剂等。混合时，可以设置搅拌温度为100～120℃，搅拌时间10～15分钟；之后，将搅拌后的物料放到低速混合机，搅拌到常温即可排料。

板材挤出成型4是将上述排出的物料经过板材挤出机和板材模具制得板材，而板材挤出机和板材模具要预先设置好合适的温度，温度恒定1小时，才可开机。

真空冷却定型5是将上述板材经过真空和冷却定型，以确保板材的尺寸和表面效果，如板材的尺寸可控制在1.22米(宽)×2.44米(长)×3毫米(厚)，表面结皮层厚和表面硬度较高，属可控发泡工艺。

两辊压光定型6是将上述经过真空冷却定型的板材再经过两辊压光定型，以再一次确保板材的表面效果，属自由发泡工艺。这样，表面光洁度更高。

牵引7的目的是将板材能按一定的速度从模具拉过来，牵引的速度比挤出的速度略快，为1.1：1。

定长切割8是按规定的要求作长度。长度是以客户的要求定的，一般是2.44米长/张板

喷涂光触媒纳米材料9是在上述完成后的板材的表面喷上一层光触媒纳米材料(本发明的光触媒纳米材料可以是TiO₂、SnO₂、ZnO、ZrO₂、Nb₂O₅或WO₃)，由于之前对木粉的处理，改善了木粉的亲水亲油性，使得该工序的光触媒纳米层能很好的和板材粘接在一起，否则，如不将木粉预先改性处理的话，则两种材料的粘接不牢固。表1是本发明实施例的光触媒纳米木塑板材及木粉没有经过改性处理的光触媒纳米木塑板材(对照例)的使用效果比较表。

表1 两种光触媒纳米木塑板材的使用效果对照表

	喷涂层脱落情况
	喷涂层脱落情况	本发明实施例	0.2％的喷涂层脱落
对照例	5％的喷涂层脱落	本发明实施例	0.2％的喷涂层脱落

说明：喷涂层脱落的测试，是在一块板上，用介纸刀划上方格，然后用胶纸紧贴于这些方格上，迅速撕开胶纸，观察喷涂层脱落情况。

由表1可以看出，本发明实施例的光触媒纳米木塑板材由于木粉预先经过改性处理，其表面的光触媒纳米喷涂层脱落极少，相比于没有经过改性处理的对照例，本发明的光触媒纳米层能很好的和板材粘接在一起。

最后，检验10是对本发明实施例制得的光触媒纳米木塑板材进行检测。如图2～4所示，分别表示本发明光触媒纳米木塑板材与对比组普通木塑板材置入一密室中，在紫外线照射下，不同照射时间与甲醛、苯和氨浓度的变化关系。

由图2～4中可以看出，本发明实施例的光触媒纳米木塑板材在紫外线照射下，可分解降低室内环境中有毒物质甲醛、苯和氨，这种降解作用是持续的，在检测条件下，分别于0.5h、1h、2h监测，其中甲醛降至原含量的70.0％，48.3％，27.5％；苯降至原含量的60.0％，40.0％，32.2％；氨降至原含量的69.8％，60.0％，40.0％。而对比组的普通木塑板材对有毒物质甲醛、苯和氨无法起到降解作用。

另外，请再参阅表2所示，表2是对本发明实施例的光触媒纳米木塑板材的分析检测结果表。其中，检验依据和分析方法：参照GB15979-2002和中华人民共和国***2002年《消毒技术规范》执行。

表2 本发明实施例的光触媒纳米木塑板材的分析检测结果表。

由上述表2可以得出，本发明实施例的光触媒纳米木塑板材对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等十余种有害菌类的杀灭率均在90.0％以上，对测试的微生物具有很强的抗菌作用。

在本发明的实施例中，木粉的粒径为80～200目，含水量≤3％；铝锆处理剂，由重庆市久硕工贸有限公司生产；光触媒纳米材料，由广州奥因光触媒公司生产；所用原料均为市售产品。本发明的重量份与千克对应。

实施例1

将农作物秸秆粉50kg放入一个带加热的卧式搅拌机中，并添加t1系列铝锆偶联剂2kg，温度设置110℃，搅拌2小时；将搅拌后的农作物秸秆粉投放到高速捏合机中，并依次加入PVC树脂100kg及相关的助剂(三盐基性硫酸铅6kg，二盐基性亚磷酸铅2kg，硬脂酸锌0.7kg，硬脂酸钙0.6kg，调节剂6kg，ACR2kg，润滑剂2kg，发泡剂0.4kg，滑石粉6kg)，于100℃下高速搅拌10分钟，将混合后的物料排放到低速混合机，继续搅拌到常温后，排料；排出的混合料，经过板材挤出成型机、板材模具、真空冷却定型、两辊压光定型、牵引、定长切割，得到木塑板材；将光触媒纳米TiO₂喷涂到木塑板材的表面，形成封闭连续的光触媒纳米层，两者紧紧地连接在一起，制得光触媒纳米木塑板材。经检测，本实施例的光触媒纳米木塑板材对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等有害菌类的杀灭率均在90.0％以上，同时，对甲醛、苯和氨等有毒物质的降解率，在2h之内可达到40％以下。

实施例2

将木材碎屑100kg放入一个带加热的卧式搅拌机中，并添加t1系列铝锆偶联剂4kg，温度设置120℃，搅拌2.5小时；将搅拌后的木材碎屑投放到高速捏合机中，并依次加入PE树脂100kg及相关的助剂(滑石粉5kg，OPE蜡1.5kg，AC发泡剂0.5kg)，于110℃下高速搅拌15分钟，将混合后的物料排放到低速混合机，继续搅拌到常温后，排料；排出的混合料，经过板材挤出成型机、板材模具、真空冷却定型、两辊压光定型、牵引、定长切割，得到木塑板材；将光触媒纳米ZnO喷涂到木塑板材的表面，形成封闭连续的光触媒纳米层，两者紧紧地连接在一起，制得光触媒纳米木塑板材。经检测，本实施例的光触媒纳米木塑板材对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等有害菌类的杀灭率均在90.0％以上，同时，对甲醛和总挥发性有机化合物的降解率，同时，对甲醛、苯和氨等有毒物质的降解率，在2h之内可达到40％以下。

实施例3

将棉花果壳粉80kg放入一个带加热的卧式搅拌机中，并添加t1系列铝锆偶联剂3.5kg，温度设置110℃，搅拌2小时；将搅拌后的棉花果壳粉投放到高速捏合机中，并依次加入PP树脂160kg及相关的助剂(润滑剂2.2kg，发泡剂0.2kg，滑石粉10kg)，于110℃下高速搅拌10分钟，将混合后的物料排放到低速混合机，继续搅拌到常温后，排料；排出的混合料，经过板材挤出成型机、板材模具、真空冷却定型、两辊压光定型、牵引、定长切割，得到木塑板材；将光触媒纳米ZrO₂喷涂到木塑板材的表面，形成封闭连续的光触媒纳米层，两者紧紧地连接在一起，制得光触媒纳米木塑板材。经检测，本实施例的光触媒纳米木塑板材对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等有害菌类的杀灭率均在90.0％以上，同时，对甲醛、苯和氨等有毒物质的降解率，在2h之内可达到40％以下。

实施例4

将竹粉100kg放入一个带加热的卧式搅拌机中，并添加t1系列铝锆偶联剂4kg，温度设置110℃，搅拌2小时；将搅拌后的竹粉投放到高速捏合机中，并依次加入PVC树脂200kg及相关的助剂(稳定剂(MT1800)6kg，硬脂酸锌1.4kg，硬脂酸钙1.2kg，调节剂4kg，ACR4kg，润滑剂2.7kg，发泡剂0.7kg，滑石粉20kg)，于120℃下高速搅拌10分钟，将混合后的物料排放到低速混合机，继续搅拌到常温后，排料；排出的混合料，经过板材挤出成型机、板材模具、真空冷却定型、两辊压光定型、牵引、定长切割，得到木塑板材；将光触媒纳米Nb₂O₅喷涂到木塑板材的表面，形成封闭连续的光触媒纳米层，两者紧紧地连接在一起，制得光触媒纳米木塑板材。经检测，本实施例的光触媒纳米木塑板材对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等有害菌类的杀灭率均在90.0％以上，同时，对甲醛、苯和氨等有毒物质的降解率，在2h之内可达到40％以下。

实施例5

将木材碎屑70kg放入一个带加热的卧式搅拌机中，并添加t1系列铝锆偶联剂3kg，温度设置110℃，搅拌2小时；将搅拌后的木材碎屑投放到高速捏合机中，并依次加入PE树脂140kg及相关的助剂(润滑剂4.5kg，发泡剂0.5kg，滑石粉5kg)，于100℃下高速搅拌10分钟，将混合后的物料排放到低速混合机，继续搅拌到常温后，排料；排出的混合料，经过板材挤出成型机、板材模具、真空冷却定型、两辊压光定型、牵引、定长切割，得到木塑板材；将光触媒纳米SnO₂喷涂到木塑板材的表面，形成封闭连续的光触媒纳米层，两者紧紧地连接在一起，制得光触媒纳米木塑板材。经检测，本实施例的光触媒纳米木塑板材对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等有害菌类的杀灭率均在90.0％以上，同时，对甲醛、苯和氨等有毒物质的降解率，在2h之内可达到40％以下。

实施例6

将竹粉50kg放入一个带加热的卧式搅拌机中，并添加t1系列铝锆偶联剂4kg，温度设置110℃，搅拌3小时；将搅拌后的竹粉投放到高速捏合机中，并依次加入PS树脂100kg及相关的助剂(润滑剂1.8kg，发泡剂0.2kg，滑石粉6kg)，于120℃下高速搅拌10分钟，将混合后的物料排放到低速混合机，继续搅拌到常温后，排料；排出的混合料，经过板材挤出成型机、板材模具、真空冷却定型、两辊压光定型、牵引、定长切割，得到木塑板材；将光触媒纳米WO₃喷涂到木塑板材的表面，形成封闭连续的光触媒纳米层，两者紧紧地连接在一起，制得光触媒纳米木塑板材。经检测，本实施例的光触媒纳米木塑板材对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等有害菌类的杀灭率均在90.0％以上，同时，对甲醛、苯和氨等有毒物质的降解率，在2h之内可达到40％以下。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1、一种光触媒纳米木塑板材的制备方法，其特征在于其包括以下步骤:

a)将50～100重量份的木粉放进卧式搅拌器中，添加2～4重量份的铝锆处理剂，于100～120℃下搅拌2～3小时；

b)将上述处理后的木粉和树脂按质量比为1:1～1:2的比例，投放到高速捏合机，加入7～40重量份的助剂，于100～120℃下搅拌10～15分钟，卸料到低速混合机，搅拌至常温；

c)将上述混合好的料，放到板材挤出设备，并经过真空和冷却定型、两辊压光定型，生产板材，并定长切割；

d)在上述板材表面喷涂一层光触媒纳米材料，制得成品。

2、根据权利要求1所述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其特征在于所述的木粉是木材碎屑、农作物秸秆粉、玉米淀粉、棉花果壳粉或竹粉。

3、根据权利要求2所述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其特征在于所述的木粉粒径为80目～200目。

4、根据权利要求1所述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其特征在于所述的铝锆处理剂是t1系列铝锆偶联剂。

5、根据权利要求1所述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其特征在于所述的助剂是稳定剂、内外润滑剂、加工助剂、填充剂、成核剂或发泡剂中的一种以上的混合物。

6、根据权利要求1所述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其特征在于所述的树脂是聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。

7、根据权利要求1所述的光触媒纳米木塑板材的制备方法，其特征在于所述的光触媒纳米材料是锐钛型纳米二氧化钛、二氧化锡、氧化锌、二氧化锆、五氧化二铌或三氧化钨。