本發明涉及了石英石技術領域,特別是涉及了一種抗菌除臭仿生石英石及其制備方法。
背景技術:
細菌,霉菌作為病原菌對人類和動植物有很大危害,影響人們的健康甚至危及生命,帶來了重大的經濟損失。因此抗菌材料及其制品的研究日益引起人們的關注,抗菌制品的需求將構成巨大的市場。
仿生石英石具有收縮低,制造成本低,易于加工且色澤豐富,制品性能突出,硬度高等優點,現已制成各種工業用和民用地板和裝飾材料,且廣泛應用于工業生產和人們的日常生活中,作為地板磚、墻面等的裝飾用材料。
但是,目前也鮮有報道關于均勻性較好的穩定的抗菌功能的仿生石英石。而且現有仿生石英石一般是單一功能的產品,功能如抗菌、防靜電等等,即一種產品不具備多項功能,這極大限制了其應用范圍,還有待進一步提高。
技術實現要素:
為了解決上述現有技術的不足,本發明提供了一種抗菌除臭仿生石英石及其制備方法。
本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現:
一種抗菌除臭仿生石英石及其制備方法,該制備方法包括以下步驟:
步驟A,制備改性樹脂:按重量百分比計,將85~90%樹脂、5~10%抗菌粉及1~5%分散劑用高速攪拌機混合均勻后加溫熔融,利用長徑比為 1 :40 雙螺桿擠出機擠出造粒,其熔融混合分散擠出溫度為:100℃~ 280℃;所述樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂中的一種或多種;
步驟B,按重量百分比計,將80~90%石英、8~12%改性樹脂、0.01~1%固化劑、0.01~1%偶聯劑、3~8%除臭劑、1~3%氫氧化鋁粉及0.1~2%色料攪拌均勻,得混合料;
步驟C,將混合料進行第一次布料在模板上,振壓成型,脫模,切割,按預設圖案排列得半成品;再進行第二次布料,振壓成型,烘干成型,然后進行后處理得成品。
在本發明中,使用氫氧化鋁粉使得石英石具有良好的阻燃防火性能,而且可以防止發煙、產生有毒氣體,使用安全。
在本發明中,所述固化劑選自過氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、過氧化甲乙酮、過氧化苯甲酸叔丁酯和脂肪多元胺中的一種或幾種。所述硅烷偶聯劑是γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三乙氧基硅烷中的一種或幾種。所述色料為有色顏料。
在本發明中,所述除臭劑制備方法如下:混合以下重量百分比的原料:ZrO2 2~8%,TiO2 5~15%,SiO2 10~20%,V2O5 1~5%,K2O 1~5%,SnO2 1~5%,Cr2O3 1~5%,Al2O3 10~15%,Fe2O310~15%,MgO 10~20%,Na2O 1~10%,MnO2 1~10%,投入到PUHLER公司開發的大流量循環臥式砂磨機中進行研磨,控制粒徑在10~300nm之間,得無機氧化物;將硅藻土分散在100~200ml的水溶液中,加入無機氧化物,其中所述硅藻土與無機氧化物的重量比為1:1~6,100~200W超聲100~300rpm攪拌1~2h,讓納米材料充分進入硅藻土孔隙中,多次抽濾清洗;置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環3~8次(抽真空時間為20~30min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.3~0.6Mpa,保壓20~30min),得除臭劑。
在本發明中,所述抗菌粉可通過以下方法制得:
(1)稱取0.3~1gC60粉末,量取80~100ml質量分數為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時以500~600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1~3g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應3~5h;快速加入100~150ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析3~5天,得石墨烯量子點(GQDs)懸浮液;100~150rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時激光輻照30~60min,激光輻照功率為0.5~2W;備用;
(2)超聲攪拌50~60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.001~0.01mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.1~0.5mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2~3:1),超聲攪拌10~20min;逐滴加入0.5~1mol/L氫氧化鈉溶液,調節PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1~3gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于80~120ml水溶液中;逐滴加入濃度為0.005~0.05mol/L硝酸鈰水溶液,30~60min后逐滴加入濃度為0.005~0.05mol/L硝酸鋅水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸鈰水溶液與硝酸鋅水溶液體積比為1:0.1~0.2:0.2~0.4;繼續超聲攪拌,調節混合溶液PH值至7.0;邊超聲攪拌,邊加入4~8mL質量分數為50%的水合肼,在30~40℃下還原反應0.5~1h;之后,再加入40~50mL質量分數為50%的水合肼,在85℃下還原反應30~48h后;過濾,用去離子水洗滌數次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)將0.1~0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超聲攪拌分散于水溶液中;之后加入體積比3~5:1的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯(與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的質量比為3:1~3),調節pH值為9~10,反應溫度為20~25℃,反應30~60min;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗獲得沉淀;將該沉淀在80~90℃下干燥2~4h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;將GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氬氣氣氛下進行500~800℃熱處理1~2h,冷卻至室溫后,浸沒在氫氟酸中以超聲功率100~150W進行超聲10~15min,去除表面局部二氧化硅,離心并干燥,獲得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;
(5)取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比為1:1~5;10~100W超聲60~120min,靜置,去離子水洗滌數次,離心,置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環3~8次(抽真空時間為20~30min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.3~0.6Mpa,保壓20~30min),得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉。
在本發明中,所述抗菌粉還可以通過以下方法制得:
(1)稱取0.3~1gC60粉末,量取80~100ml質量分數為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時以500~600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1~3g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應3~5h;快速加入100~150ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析3~5天,得石墨烯量子點(GQDs)懸浮液;100~150rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時激光輻照30~60min,激光輻照功率為0.5~2W;備用;
(2)超聲攪拌50~60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.001~0.01mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.1~0.5mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2~3:1),超聲攪拌10~20min;逐滴加入0.5~1mol/L氫氧化鈉溶液,調節PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1~3gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于水溶液中;逐滴加入濃度為0.05~0.5g/100mlZnO量子點水溶液,超聲功率攪拌速度各減半;60~90min后,靜置,過濾,用去離子水洗滌數次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO;
(4)取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/ZnO的重量比為1:1~5;10~100W超聲60~120min,靜置,去離子水洗滌數次,離心,置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環3~8次(抽真空時間為20~30min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.3~0.6Mpa,保壓20~30min),得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉。
其中,所述三維海綿狀石墨烯制備方法如下:將3g 石墨粉,1g NaNO3在冰水浴中與250ml 98%濃硫酸混合均勻,緩慢加入6g KMnO4。然后升溫至在35℃,攪拌40min 后,加入95ml 去離子水,升溫至98℃反應20min;再加入270ml 水稀釋,并用5ml 30% H2O2中和多余KMnO4,混合溶液的顏色為棕黃色,趁熱過濾,用去離子水反復洗滌至中性,超聲分散得到GO;取200ml 質量分數為5mg/ml的氧化石墨烯溶液倒入直徑25cm,高2cm的圓盤狀反應皿中,加入抗壞血酸(VC)0.5g攪拌使其充分混合;然后密閉反應皿并置于80℃水熱反應15h,反應皿中的氧化石墨烯自發收縮交聯成三維海綿結構,冷凍干燥,得到柔性的三維海綿狀石墨烯。
本發明具有如下有益效果:
和現有仿生石英石相比,本發明制造的仿生石英石配料科學,制備合理,性能穩定,機械強度高、不易變形及不易老化;而且經過合理的搭配除臭劑和抗菌粉,兩者協同作用,使得仿生石英石具有優異抗菌和除臭性能,進一步拓寬了仿生石英石的應用范圍;
本方法在三維石墨烯上負載并固定抗菌劑,不僅防止其團聚,顯著提高金屬納米粒子等抗菌劑的穩定性,使其能更好分散在仿生石英石內,且具有更長效的抗菌活性以及銀離子不會溢出氧化變色;同時復合了多種抗菌劑的抗菌性能,相比于單一的銀納米抗菌劑有著更好的抗菌效果,抗菌持久;無機氧化物主要成分有鎂、鋁、鐵等10 多種對人體有利的微量元素,由于它是一種結構特殊的極性結晶體,自身能長期產生電離子,并永久釋放空氣負離子,達到除臭凈化空氣的效果。
具體實施方式
下面通過具體的優選實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
實施例1
一種抗菌除臭仿生石英石及其制備方法,該制備方法包括以下步驟:
步驟A,制備改性樹脂:按重量百分比計,將85%樹脂、10%抗菌粉及5%分散劑用高速攪拌機混合均勻后加溫熔融,利用長徑比為 1 :40 雙螺桿擠出機擠出造粒,其熔融混合分散擠出溫度為:100℃~280℃;所述樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂按重量比3:2:2:1混合;
步驟B,按重量百分比計,稱取80%石英(石英砂與石英粉按3:1混合)、8%改性樹脂、0.5%過氧化甲乙酮、0.5%乙烯基三乙氧基硅烷、8%除臭劑、2%氫氧化鋁粉及1%色料;將石英砂、氫氧化鋁粉、除臭劑置于第一攪拌機內攪拌均勻得預混合料,攪拌速度1000r/min,攪拌時間20min;將石英粉、改性樹脂、固化劑、偶聯劑及色料置于第二攪拌機內攪拌均勻,攪拌速度1000r/min,攪拌時間20min;將預混合料加入第二攪拌機內攪拌均勻,攪拌速度250r/min,攪拌時間30min,得混合料;
步驟C,C01、將混合料進行第一次布料在模板上,即通過布料機將混合料鋪平在模板上;
C02、通過壓機進行第一次振壓成型,得到胚體;其中,振動頻率為45Hz,振動時間200s;
C03、將所得胚體脫模并通過切割裝置切割,按預設圖案排列得到半成品;
C04、將所得半成品進行第二次布料;
C07、通過壓機進行第二次振壓成型,振動頻率為50Hz,振動時間240s;
C08、第二次振壓成型后,進行烘干成型,烘干溫度為92℃,烘干時間1.5h;
C09、對烘干成型的半成品進行后處理,如定厚處理、拋光處理等,得成品。
其中,所述除臭劑的制備方法如下:混合以下重量百分比的原料:ZrO2 2%,TiO215%,SiO2 20%,V2O5 5%,K2O 1%,SnO2 5%,Cr2O3 2%,Al2O3 12%,Fe2O3 15%,MgO 12%,Na2O10%,MnO2 1%,投入到PUHLER公司開發的大流量循環臥式砂磨機中進行研磨,控制粒徑在10~300nm之間,得無機氧化物;將硅藻土分散在100~200ml的水溶液中,加入無機氧化物,其中所述硅藻土與無機氧化物的重量比為1:1,150W超聲150rpm攪拌2h,讓納米材料充分進入硅藻土孔隙中,多次抽濾清洗;置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環5次(抽真空時間為30min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得除臭劑。
其中,所述抗菌粉的制備方法如下:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質量分數為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.001mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.1mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調節PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入濃度為0.05mol/L硝酸鈰水溶液,30min后逐滴加入濃度為0.005mol/L硝酸鋅水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸鈰水溶液與硝酸鋅水溶液體積比為1:0.1:0.4;繼續超聲攪拌,調節混合溶液PH值至7.0;邊超聲攪拌,邊加入6mL質量分數為50%的水合肼,在30℃下還原反應0.5h;之后,再加入45mL質量分數為50%的水合肼,在85℃下還原反應36h后;過濾,用去離子水洗滌數次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)將0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超聲攪拌分散于水溶液中;之后加入體積比4:1的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯(與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的質量比為3:2),調節pH值為9~10,反應溫度為20~25℃,反應30min;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;將GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氬氣氣氛下進行600℃熱處理1h,冷卻至室溫后,浸沒在氫氟酸中以超聲功率100W進行超聲10min,去除表面局部二氧化硅,離心并干燥,獲得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;
(5)取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比為1:5;50W超聲100min,靜置,去離子水洗滌數次,離心,置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環3次(抽真空時間為25min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉。
實施例2
一種抗菌除臭仿生石英石及其制備方法,該制備方法包括以下步驟:
步驟A,制備改性樹脂:按重量百分比計,將88%樹脂、8%抗菌粉及4%分散劑用高速攪拌機混合均勻后加溫熔融,利用長徑比為 1 :40 雙螺桿擠出機擠出造粒,其熔融混合分散擠出溫度為:100℃~280℃;所述樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂按重量比3:2:2:1混合;
步驟B,按重量百分比計,稱取80%石英(石英砂與石英粉按3:1混合)、10%改性樹脂、0.5%過氧化甲乙酮、0.5%乙烯基三乙氧基硅烷、5%除臭劑、3%氫氧化鋁粉及1%色料;將石英砂、氫氧化鋁粉、除臭劑置于第一攪拌機內攪拌均勻得預混合料,攪拌速度1000r/min,攪拌時間20min;將石英粉、改性樹脂、固化劑、偶聯劑及色料置于第二攪拌機內攪拌均勻,攪拌速度1000r/min,攪拌時間20min;將預混合料加入第二攪拌機內攪拌均勻,攪拌速度250r/min,攪拌時間30min,得混合料;
步驟C,C01、將混合料進行第一次布料在模板上,即通過布料機將混合料鋪平在模板上;
C02、通過壓機進行第一次振壓成型,得到胚體;其中,振動頻率為45Hz,振動時間200s;
C03、將所得胚體脫模并通過切割裝置切割,按預設圖案排列得到半成品;
C04、將所得半成品進行第二次布料;
C07、通過壓機進行第二次振壓成型,振動頻率為50Hz,振動時間240s;
C08、第二次振壓成型后,進行烘干成型,烘干溫度為92℃,烘干時間1.5h;
C09、對烘干成型的半成品進行后處理,如定厚處理、拋光處理等,得成品。
其中,所述除臭劑的制備方法如下:混合以下重量百分比的原料:ZrO2 6%,TiO28%,SiO2 15%,V2O5 3%,K2O 2%,SnO2 3%,Cr2O3 4%,Al2O3 15%,Fe2O3 10%,MgO 20%,Na2O 6%,MnO2 8%,投入到PUHLER公司開發的大流量循環臥式砂磨機中進行研磨,控制粒徑在10~300nm之間,得無機氧化物;將硅藻土分散在100~200ml的水溶液中,加入無機氧化物,其中所述硅藻土與無機氧化物的重量比為1:3,150W超聲150rpm攪拌2h,讓納米材料充分進入硅藻土孔隙中,多次抽濾清洗;置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環5次(抽真空時間為30min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得除臭劑。
其中,所述抗菌粉的制備方法如下:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質量分數為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.005mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.2mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調節PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取2gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入濃度為0.03mol/L硝酸鈰水溶液,30min后逐滴加入濃度為0.03mol/L硝酸鋅水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸鈰水溶液與硝酸鋅水溶液體積比為1:0.2:0.3;繼續超聲攪拌,調節混合溶液PH值至7.0;邊超聲攪拌,邊加入6mL質量分數為50%的水合肼,在30℃下還原反應0.5h;之后,再加入45mL質量分數為50%的水合肼,在85℃下還原反應36h后;過濾,用去離子水洗滌數次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)將0.3gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超聲攪拌分散于水溶液中;之后加入體積比4:1的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯(與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的質量比為3:2),調節pH值為9~10,反應溫度為20~25℃,反應45min;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;將GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氬氣氣氛下進行600℃熱處理1h,冷卻至室溫后,浸沒在氫氟酸中以超聲功率100W進行超聲12min,去除表面局部二氧化硅,離心并干燥,獲得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;
(5)取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比為1:3;50W超聲100min,靜置,去離子水洗滌數次,離心,置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環5次(抽真空時間為25min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉。
實施例3
一種抗菌除臭仿生石英石及其制備方法,該制備方法包括以下步驟:
步驟A,制備改性樹脂:按重量百分比計,將90%樹脂、5%抗菌粉及5%分散劑用高速攪拌機混合均勻后加溫熔融,利用長徑比為 1 :40 雙螺桿擠出機擠出造粒,其熔融混合分散擠出溫度為:100℃~280℃;所述樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂按重量比3:2:2:1混合;
步驟B,按重量百分比計,稱取82%石英(石英砂與石英粉按3:1混合)、12%改性樹脂、0.5%過氧化甲乙酮、0.5%乙烯基三乙氧基硅烷、3%除臭劑、1%氫氧化鋁粉及1%色料;將石英砂、氫氧化鋁粉、除臭劑置于第一攪拌機內攪拌均勻得預混合料,攪拌速度1000r/min,攪拌時間20min;將石英粉、改性樹脂、固化劑、偶聯劑及色料置于第二攪拌機內攪拌均勻,攪拌速度1000r/min,攪拌時間20min;將預混合料加入第二攪拌機內攪拌均勻,攪拌速度250r/min,攪拌時間30min,得混合料;
步驟C,C01、將混合料進行第一次布料在模板上,即通過布料機將混合料鋪平在模板上;
C02、通過壓機進行第一次振壓成型,得到胚體;其中,振動頻率為45Hz,振動時間200s;
C03、將所得胚體脫模并通過切割裝置切割,按預設圖案排列得到半成品;
C04、將所得半成品進行第二次布料;
C07、通過壓機進行第二次振壓成型,振動頻率為50Hz,振動時間240s;
C08、第二次振壓成型后,進行烘干成型,烘干溫度為92℃,烘干時間1.5h;
C09、對烘干成型的半成品進行后處理,如定厚處理、拋光處理等,得成品。
其中,所述除臭劑的制備方法如下:混合以下重量百分比的原料:ZrO2 8%,TiO210%,SiO2 18%,V2O5 2%,K2O 5%,SnO2 1%,Cr2O3 5%,Al2O3 10%,Fe2O3 12%,MgO 16%,Na2O 3%,MnO2 10%,投入到PUHLER公司開發的大流量循環臥式砂磨機中進行研磨,控制粒徑在10~300nm之間,得無機氧化物;將硅藻土分散在100~200ml的水溶液中,加入無機氧化物,其中所述硅藻土與無機氧化物的重量比為1:6,150W超聲150rpm攪拌2h,讓納米材料充分進入硅藻土孔隙中,多次抽濾清洗;置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環5次(抽真空時間為30min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得除臭劑。
其中,所述抗菌粉的制備方法如下:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質量分數為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.01mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.5mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調節PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取3gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于100ml水溶液中;逐滴加入濃度為0.005mol/L硝酸鈰水溶液,30min后逐滴加入濃度為0.05mol/L硝酸鋅水溶液,GQDs/Ag2O水溶液、硝酸鈰水溶液與硝酸鋅水溶液體積比為1:0.2:0.4;繼續超聲攪拌,調節混合溶液PH值至7.0;邊超聲攪拌,邊加入6mL質量分數為50%的水合肼,在30℃下還原反應0.5h;之后,再加入45mL質量分數為50%的水合肼,在85℃下還原反應36h后;過濾,用去離子水洗滌數次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce;
(4)將0.1gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超聲攪拌分散于水溶液中;之后加入體積比4:1的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯(與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的質量比為3:2),調節pH值為9~10,反應溫度為20~25℃,反應60min;進行離心并依次用丙酮和去離子水清洗獲得沉淀;將該沉淀在90℃下干燥3h,以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;將GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氬氣氣氛下進行600℃熱處理1h,冷卻至室溫后,浸沒在氫氟酸中以超聲功率100W進行超聲15min,去除表面局部二氧化硅,離心并干燥,獲得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2;
(5)取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比為1:1;50W超聲100min,靜置,去離子水洗滌數次,離心,置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環8次(抽真空時間為25min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉。
實施例4
基于實施例1的制備方法,其不同之處僅在于:所述抗菌粉通過如下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質量分數為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.001mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.1mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調節PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取1gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于水溶液中;逐滴加入濃度為0.5g/100mlZnO量子點水溶液,超聲功率攪拌速度各減半;60min后,靜置,過濾,用去離子水洗滌數次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO;
(4)取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/ZnO的重量比為1:5;50W超聲100min,靜置,去離子水洗滌數次,離心,置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環3次(抽真空時間為25min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉。
實施例5
基于實施例2的制備方法,其不同之處僅在于:所述抗菌粉通過如下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質量分數為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.005mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.2mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調節PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取2gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于水溶液中;逐滴加入濃度為0.2g/100mlZnO量子點水溶液,超聲功率攪拌速度各減半;80min后,靜置,過濾,用去離子水洗滌數次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO;
(4)取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/ZnO的重量比為1:3;50W超聲100min,靜置,去離子水洗滌數次,離心,置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環5次(抽真空時間為25min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉。
實施例6
基于實施例3的制備方法,其不同之處僅在于:所述抗菌粉通過如下方法制得:
(1)稱取0.6gC60粉末,量取100ml質量分數為98%的濃硫酸,將C60粉末和濃硫酸在燒杯中混合,燒杯放在冰水浴中,同時以600rpm的速度攪拌,得混合液;稱取1g高錳酸鉀粉末,緩慢的加入上述混合液中;移去冰水浴,換成水浴,保持水浴溫度30~40℃,反應4h;快速加入120ml純水,過濾,然后用截留分子量為1000的透析袋透析4天,得石墨烯量子點(GQDs)懸浮液;100rpm速度攪拌GQDs懸浮液,同時激光輻照40min,激光輻照功率為1W;備用;
(2)超聲攪拌60mlGQDs懸浮液,滴加濃度為0.01mol/L硝酸銀水溶液;逐滴加入濃度為0.5mol/L磷酸二氫銨溶液(磷酸二氫銨溶液與硝酸銀水溶液體積比為2:1),超聲攪拌20min;逐滴加入1mol/L氫氧化鈉溶液,調節PH值至11,而后靜置、離心,用去離子水和乙醇交替洗滌三次,真空干燥,得GQDs/Ag2O;
(3)取3gGQDs/Ag2O超聲攪拌分散于水溶液中;逐滴加入濃度為0.05g/100mlZnO量子點水溶液,超聲功率攪拌速度各減半;90min后,靜置,過濾,用去離子水洗滌數次,真空干燥,得GQDs/Ag2O/ZnO;
(4)取三維海綿狀石墨烯超聲攪拌分散于水溶液中,逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液中,三維海綿狀石墨烯與GQDs/Ag2O/ZnO的重量比為1:1;50W超聲100min,靜置,去離子水洗滌數次,離心,置于密閉空間內,進行抽真空→加熱加壓循環8次(抽真空時間為25min;加熱加壓為通入高溫高壓氣體,氣體加熱溫度為80~90℃,加壓至0.5Mpa,保壓30min),得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉,即抗菌粉。
對比例1
基于實施例1的制備方法,不同之處在于:所述抗菌粉為金屬抗菌劑;所述除臭劑由ZrO2 8%,TiO2 10%,SiO2 18%,V2O5 2%,K2O 5%,SnO2 1%,Cr2O3 5%,Al2O3 10%,Fe2O3 12%,MgO 16%,Na2O 3%,MnO2 10%(重量百分比)混合而成。
對比例2
基于實施例4的制備方法,不同之處在于:所述抗菌粉為氧化鋅抗菌劑;不添加除臭劑。
對實施例1~6、對比例1~2進行性能測試,測試結果如下:
磨損測試:選用莫氏硬度為3~4的磨料,在仿生石英石上摩擦1000次來模仿鋪貼使用2年后的效果,測試其滅菌率。
熱穩定性測試:將仿生石英石置于電爐中,自室溫升到200℃,保溫20min,迅速投入25℃水中,10min后取出擦干,測試其滅菌率。
滅菌均勻性評價:在同一仿生石英石上選取100個區域進行滅菌測試,對測得的數據進行均勻度分析,通過均勻度=100*(1-標準偏差/平均值)。當均勻度大于97%,則標記為▲;當均勻度大于90%且小于97%,則標記為☆;當均勻度低于90%,則標記為╳。
除臭試驗:準備兩個51PVF 樹脂氣囊,在一個氣囊中放入一塊試樣樣片,另一個樹脂氣囊不放樣片。然后在兩個氣囊中分別吹入500ppmNH3-空氣混合氣體并密封,120min使用氣體檢測管測量氣囊中NH3的濃度,計算除臭率。
放射性能:經檢測表明,本發明制備的石英石均符合GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》中A類裝修材料要求。
以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制,但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案,均應落在本發明的保護范圍之內。