技术领域
[0001] 本
发明涉及
木塑复合材料技术领域，尤其涉及一种抗菌木塑复合材料。
背景技术
[0002] 木塑复合材料是由木质
纤维、热塑性塑料及特定加工助剂复合而成的一种新
型材料，其兼具木材和塑料二者的优点，不仅具有原木特有的木质感，而且具有较好的机械性能、尺寸
稳定性、耐
水性、
耐磨性、耐化学
腐蚀性等，近年来在越来越多的场合得到应用。虽然木塑复合材料具有相对较好的抗
微生物性能，但是现有的很多木塑复合材料中的
纤维素纤维未能完全被塑料基质封闭，当木塑复合材料被安装应用后，也会受到
真菌、细菌、白蚁、藻类、海生生物等生物因子的侵蚀，现有的木塑复合材料仍存在抗菌性能不够的
缺陷，在使用过程中会导致材料的性能下降，严重时会缩短其使用寿命，限制了其使用范围。
发明内容
[0003] 基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗菌木塑复合材料，其抗菌性能好，耐老化性能优异，使用寿命长。
[0004] 本发明提出的一种抗菌木塑复合材料，其原料按重量份包括：聚乙烯75-100份、稻草粉50-78份、杨木粉20-60份、
玄武岩纤维5-11份、芳纶纤维4-12份、
无机填料2-11份、亚甲基二苯基二异氰酸酯1-2份、
硅烷
偶联剂0.5-1.8份、
乙烯-乙烯醇共聚物0.3-1.1份、
增塑剂0.5-1.3份、
润滑剂0.8-2.2份、
抗菌剂3-8份、
光稳定剂Tinuvin-144 0.8-1.5份、紫外线吸收剂UV-531 0.8-1.9份、紫外线吸收剂UV-770 0.1-0.8份；其中，所述抗菌剂由高分子抗菌剂、载
银活性炭、纳米二
氧化
钛和山梨酸混合而成。
[0005] 优选地，所述聚乙烯为高
密度聚乙烯；所述稻草粉的粒径为40-80目。
[0006] 优选地，所述无机填料为纳米
二氧化硅、
硫酸钡、滑石粉、蒙脱土、
碳纳米管中的一种或者多种的混合物。
[0007] 优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷的混合物，且乙烯基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷的重量比为2-4：7-13。
[0008] 优选地，所述增塑剂为乙酰
柠檬酸三丁酯、邻苯二
甲酸二异癸酯的混合物，且乙酰柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸二异癸酯的重量比为1-3：10-17。
[0009] 优选地，所述润滑剂为
硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺、
石蜡、PE蜡、硬脂酸乙二醇酯中的一种或者多种的混合物。
[0010] 优选地，所述抗菌剂中，高分子抗菌剂、载银活性炭、纳米二氧化钛、山梨酸的重量比为8-17：1-3：2-5：3-7。
[0011] 优选地，所述高分子抗菌剂的制备工艺包括以下步骤：将对苯二胺加入
甲苯中，升温至65-70℃后加入
丙烯酸，回流反应60-100min，加入
丙二酸，在90-100℃下反应2-5h，反应结束后蒸出甲苯，经干燥、重结晶得到物料A；将物料A和
硝酸镧加入
乙醇中搅拌均匀，调节pH值至中性，在55-65℃下搅拌5-10h，静置、过滤、洗涤、干燥得到物料B；将
马来酸酐的乙醇溶液和
盐酸胍的乙醇溶液混合均匀，在氮气的保护下升温至65-68℃，搅拌反应3.5-5h，加入苯乙烯、物料B和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑，然后加入偶氮二异丁腈和二硫代
苯甲酸异丙苯酯，在氮气的保护下升温至70-80℃反应8.5-10h，反应结束后加入甲醇水溶液中沉淀，过滤、干燥得到所述高分子抗菌剂。
[0012] 优选地，在高分子抗菌剂的制备过程中，对苯二胺、丙烯酸、丙二酸的摩尔比为1：1：1；物料A、硝酸镧的摩尔比为2.5-4.5：1；马来酸酐、盐酸胍、苯乙烯、物料B、2-(2’-羟基-
5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑的重量比为7-15：20-28：30-55：3-9：15-35。
[0013] 优选地，在高分子抗菌剂的制备过程中，偶氮二异丁腈的重量为苯乙烯重量的0.015-0.035倍；二硫代苯甲酸异丙苯酯的重量为苯乙烯重量的0.09-0.15倍。
[0014] 本发明所述抗菌木塑复合材料可以按照常规的木塑复合材料制备工艺制备而成。
[0015] 本发明所述抗菌木塑复合材料，其以聚乙烯为基体，稻草粉和杨木粉为
植物纤维，同时加入了玄武岩纤维和芳纶纤维增强，与无机填料配合，使所得木塑复合材料的拉伸强度和弯曲性能均得到增强；亚甲基二苯基二异氰酸酯、硅烷偶联剂、乙烯-乙烯醇共聚物加入体系中，具有协同作用，三者配合后改善了体系的相容性，进一步提高了复合材料的
力学性能，同时使所得复合材料耐候耐老化性好；具体以高分子抗菌剂、载银活性炭、纳米二氧化钛和山梨酸作为抗菌剂，使四者进行配合，克服了单一抗菌剂耐热性差、抗菌效果不理想的缺陷，所得复合材料抗菌效率高，耐热性好；优选方式高分子抗菌剂的制备过程中，首先以对苯二胺和丙烯酸为原料，使两者发生了反应，将双键引入分子中，之后加入丙二酸，进一步与丙二酸中的一个羧基进行作用，得到了同时含有羧基和双键的物料A，以物料A为配体，以硝酸镧为金属盐，两者进行反应得到了物料B；马来酸酐和盐酸胍，在氮气的保护下进行了反应，之后加入苯乙烯、物料B和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑，在偶氮二异丁腈和二硫代苯甲酸异丙苯酯的作用下进行了反应，从而将盐酸胍、苯乙烯、物料B和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑结合为一体，得到了所述高分子抗菌剂，将其加入体系中，其与体系的相容性好，易于在体系中进行分散，在体系中不易迁移挥发，一方面，其将2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑引入分子中，并引入了稀土镧离子，与光稳定剂Tinuvin-144、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-770配合后，四者相互保护，呈现协同作用，赋予复合材料优异的耐老化性，另一方面，其引入了盐酸胍，与载银活性炭、纳米二氧化钛和山梨酸混合后，发挥优异的抗菌作用，对多种细菌和霉菌均具有较好的抑制作用，使所得复合材料抗菌谱广，抗菌效率高且持久，耐热性优异。
[0016] 对本发明所述抗菌木塑复合材料进行性能检测，其中，弯曲性能按照ASTM标准塑料弯曲试验标准D790-03规定的方法进行测试，拉伸性能按照ASTM标准塑料拉伸试验标准D638-03规定的方法进行测试，冲击强度根据ASTM标准D4812进行简支梁摆锤冲击试验；经测试可知，弯曲强度≥85.75MPa，拉伸强度≥57.47MPa，冲击强度≥19.16KJ/m2；以大肠埃希氏杆菌、金黄色葡萄球菌、
铜绿假单胞菌为试验菌株，参照QB/T2591-2003(抗菌塑料的抗菌性能试验方法)及LY/T 1926-2010(抗菌木(竹)质地板抗菌性能检验方法与抗菌效果)标准，测定木塑复合材料对上述三种细菌的抗菌性能；经测试可知，对大肠埃希氏杆菌的抗菌率≥99.7％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率≥98.3％，对铜绿假单胞菌的抗菌率≥98.6％；将所述抗菌木塑复合材料在普通仓库环境中储存24个月，其拉伸强度保持率≥84.1％；氙灯
加速老化1200h后，色差ΔE*≤10.2，白度ΔL*≤12；由以上数据可知，本发明所述抗菌木塑复合材料力学性能优异，抗菌性能好，能抑制细菌的生长，耐老化性能优异。
具体实施方式
[0017] 下面，通过具体
实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0018] 实施例1
[0019] 一种抗菌木塑复合材料，其原料按重量份包括：高密度聚乙烯100份、粒径为40目的稻草粉50份、杨木粉60份、玄武岩纤维7份、芳纶纤维4份、蒙脱土7份、亚甲基二苯基二异氰酸酯1份、乙烯基三甲氧基硅烷0.4份、3-氯丙基三甲氧基硅烷1.4份、乙烯-乙烯醇共聚物1.1份、乙酰柠檬酸三丁酯0.1份、邻苯二甲酸二异癸酯0.6份、石蜡0.8份、抗菌剂7份、光稳定剂Tinuvin-1440.8份、紫外线吸收剂UV-531 0.9份、紫外线吸收剂UV-770 0.1份；其中，所述抗菌剂由高分子抗菌剂、载银活性炭、纳米二氧化钛和山梨酸混合而成。
[0020] 实施例2
[0021] 一种抗菌木塑复合材料，其原料按重量份包括：高密度聚乙烯75份、粒径为40目的稻草粉55份、杨木粉20份、玄武岩纤维11份、芳纶纤维12份、滑石粉3份、蒙脱土3份、
碳纳米管5份、亚甲基二苯基二异氰酸酯1.2份、乙烯基三甲氧基硅烷0.16份、3-氯丙基三甲氧基硅烷1.04份、乙烯-乙烯醇共聚物0.3份、乙酰柠檬酸三丁酯0.1份、邻苯二甲酸二异癸酯1.2份、硬脂酸2.2份、高分子抗菌剂3.2份、载银活性炭1.2份、纳米二氧化钛0.8份、山梨酸2.8份、光稳定剂Tinuvin-144 1.5份、紫外线吸收剂UV-531 1.9份、紫外线吸收剂UV-770 0.8份；
[0022] 其中，所述高分子抗菌剂的制备工艺包括以下步骤：将对苯二胺加入甲苯中，升温至70℃后加入丙烯酸，回流反应60min，加入丙二酸，其中，对苯二胺、丙烯酸、丙二酸的摩尔比为1：1：1，在100℃下反应2h，反应结束后蒸出甲苯，经干燥、重结晶得到物料A；将物料A和硝酸镧加入乙醇中搅拌均匀，其中，物料A、硝酸镧的摩尔比为4.5：1，调节pH值至中性，在65℃下搅拌5h，静置、过滤、洗涤、干燥得到物料B；将马来酸酐的乙醇溶液和盐酸胍的乙醇溶液混合均匀，在氮气的保护下升温至65℃，搅拌反应5h，加入苯乙烯、物料B和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑，其中，马来酸酐、盐酸胍、苯乙烯、物料B、2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑的重量比为7：28：30：6：15，然后加入偶氮二异丁腈和二硫代苯甲酸异丙苯酯，偶氮二异丁腈的重量为苯乙烯重量的0.015倍，二硫代苯甲酸异丙苯酯的重量为苯乙烯重量的0.15倍，在氮气的保护下升温至80℃反应10h，反应结束后加入甲醇水溶液中沉淀，过滤、干燥得到所述高分子抗菌剂。
[0023] 实施例3
[0024] 一种抗菌木塑复合材料，其原料按重量份包括：高密度聚乙烯80份、粒径为80目的稻草粉78份、杨木粉50份、玄武岩纤维5份、芳纶纤维8份、硫酸钡1份、蒙脱土1份、亚甲基二苯基二异氰酸酯2份、乙烯基三甲氧基硅烷0.15份、3-氯丙基三甲氧基硅烷0.35份、乙烯-乙烯醇共聚物0.9份、乙酰柠檬酸三丁酯0.1份、邻苯二甲酸二异癸酯0.5份、乙撑双硬脂酸酰胺0.6份、PE蜡0.5份、高分子抗菌剂1.35份、载银活性炭0.3份、纳米二氧化钛0.6份、山梨酸0.75份、光稳定剂Tinuvin-144 1.2份、紫外线吸收剂UV-531 0.8份、紫外线吸收剂UV-770
0.4份；
[0025] 其中，所述高分子抗菌剂的制备工艺包括以下步骤：将对苯二胺加入甲苯中，升温至65℃后加入丙烯酸，回流反应100min，加入丙二酸，其中，对苯二胺、丙烯酸、丙二酸的摩尔比为1：1：1，在90℃下反应5h，反应结束后蒸出甲苯，经干燥、重结晶得到物料A；将物料A和硝酸镧加入乙醇中搅拌均匀，其中，物料A、硝酸镧的摩尔比为3：1，调节pH值至中性，在55℃下搅拌10h，静置、过滤、洗涤、干燥得到物料B；将马来酸酐的乙醇溶液和盐酸胍的乙醇溶液混合均匀，在氮气的保护下升温至68℃，搅拌反应3.5h，加入苯乙烯、物料B和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑，其中，马来酸酐、盐酸胍、苯乙烯、物料B、2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑的重量比为8：25：55：3：35，然后加入偶氮二异丁腈和二硫代苯甲酸异丙苯酯，偶氮二异丁腈的重量为苯乙烯重量的0.035倍；二硫代苯甲酸异丙苯酯的重量为苯乙烯重量的0.12倍，在氮气的保护下升温至70℃反应8.5h，反应结束后加入甲醇水溶液中沉淀，过滤、干燥得到所述高分子抗菌剂。
[0026] 实施例4
[0027] 一种抗菌木塑复合材料，其原料按重量份包括：高密度聚乙烯97份、粒径为60目的稻草粉56份、杨木粉57份、玄武岩纤维6份、芳纶纤维11份、纳米二氧化硅4份、亚甲基二苯基二异氰酸酯1.8份、乙烯基三甲氧基硅烷0.3份、3-氯丙基三甲氧基硅烷0.9份、乙烯-乙烯醇共聚物1份、乙酰柠檬酸三丁酯0.1份、邻苯二甲酸二异癸酯0.4份、乙撑双硬脂酸酰胺1份、石蜡0.2份、硬脂酸乙二醇酯0.3份、高分子抗菌剂2.72份、载银活性炭0.16份、纳米二氧化钛0.64份、山梨酸0.48份、光稳定剂Tinuvin-144 1.2份、紫外线吸收剂UV-531 1份、紫外线吸收剂UV-770 0.7份；
[0028] 其中，所述高分子抗菌剂的制备工艺包括以下步骤：将对苯二胺加入甲苯中，升温至66℃后加入丙烯酸，回流反应70min，加入丙二酸，其中，对苯二胺、丙烯酸、丙二酸的摩尔比为1：1：1，在97℃下反应2.5h，反应结束后蒸出甲苯，经干燥、重结晶得到物料A；将物料A和硝酸镧加入乙醇中搅拌均匀，其中，物料A、硝酸镧的摩尔比为2.5：1，调节pH值至中性，在58℃下搅拌9h，静置、过滤、洗涤、干燥得到物料B；将马来酸酐的乙醇溶液和盐酸胍的乙醇溶液混合均匀，在氮气的保护下升温至66℃，搅拌反应4h，加入苯乙烯、物料B和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑，其中，马来酸酐、盐酸胍、苯乙烯、物料B、2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑的重量比为15：20：40：9：16，然后加入偶氮二异丁腈和二硫代苯甲酸异丙苯酯，其中，偶氮二异丁腈的重量为苯乙烯重量的0.02倍；二硫代苯甲酸异丙苯酯的重量为苯乙烯重量的0.09倍，在氮气的保护下升温至78℃反应9h，反应结束后加入甲醇水溶液中沉淀，过滤、干燥得到所述高分子抗菌剂。
[0029] 实施例5
[0030] 一种抗菌木塑复合材料，其原料按重量份包括：高密度聚乙烯78份、粒径为60目的稻草粉72份、杨木粉28份、玄武岩纤维10份、芳纶纤维7份、碳纳米管8份、亚甲基二苯基二异氰酸酯1.3份、乙烯基三甲氧基硅烷0.3份、3-氯丙基三甲氧基硅烷1份、乙烯-乙烯醇共聚物0.7份、乙酰柠檬酸三丁酯0.15份、邻苯二甲酸二异癸酯0.85份、硬脂酸乙二醇酯0.9份、高分子抗菌剂4.16份、载银活性炭0.64份、纳米二氧化钛1.6份、山梨酸1.6份、光稳定剂Tinuvin-144 0.9份、紫外线吸收剂UV-531 1.6份、紫外线吸收剂UV-770 0.2份；
[0031] 其中，所述高分子抗菌剂的制备工艺包括以下步骤：将对苯二胺加入甲苯中，升温至67℃后加入丙烯酸，回流反应80min，加入丙二酸，其中，对苯二胺、丙烯酸、丙二酸的摩尔比为1：1：1，在96℃下反应3.5h，反应结束后蒸出甲苯，经
氧化钙干燥后丙
酮重结晶得到物料A；将物料A和硝酸镧加入乙醇中搅拌均匀，其中，物料A、硝酸镧的摩尔比为3：1，调节pH值至中性，在60℃下搅拌8h，静置、过滤、洗涤、干燥得到物料B；将马来酸酐的乙醇溶液和盐酸胍的乙醇溶液混合均匀，在氮气的保护下升温至66℃，搅拌反应4h，加入苯乙烯、物料B和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑，其中，马来酸酐、盐酸胍、苯乙烯、物料B、2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧乙基苯基)-2H-苯并三唑的重量比为12：23：47：5：18，然后加入偶氮二异丁腈和二硫代苯甲酸异丙苯酯，其中，偶氮二异丁腈的重量为苯乙烯重量的0.03倍；二硫代苯甲酸异丙苯酯的重量为苯乙烯重量的0.1倍，在氮气的保护下升温至75℃反应9h，反应结束后加入甲醇水溶液中沉淀，过滤、干燥得到所述高分子抗菌剂。
[0032] 对比例
[0033] 一种木塑复合材料，其原料中不含有高分子抗菌剂，其余配方组成与实施例5完全相同；经测试可知，其对大肠埃希氏杆菌的抗菌率为89.7％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为91.1％，对铜绿假单胞菌的抗菌率为90.2％；将木塑复合材料在普通仓库环境中储存24个月，其拉伸强度保持率为59.1％；氙灯加速老化1200h后，色差ΔE*为15.3，白度ΔL*为
17.4。
[0034] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
