一种抗裂抗菌防水吊顶板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗裂抗菌防水吊顶板及其制备方法，属于装饰材料制备技术领域。

背景技术

吊顶板在家装和商业装饰中都有广泛的应用，目前市面上吊顶板品种也越来越多，随着人们对装饰装修后的环境质量的要求不断提高，具有美化环境、安全可靠，有益于健康的建材越来越受到人们的青睐。

家装吊顶是家装中常见的环节。吊顶根据装饰板的材料不同，分类也不相同。吊顶装修材料是区分吊顶名称的主要依据，主要有：轻钢龙骨石膏板吊顶、石膏板吊顶、矿棉板吊顶、夹板吊顶、异形长条铝扣板吊顶、方形镀漆铝扣板吊顶、彩绘玻璃吊顶、铝蜂窝穿孔吸音板吊顶、全房复式吊顶等。在整个居室装饰中占有相当重要的地位，对居室顶面作适当的装饰，不仅能美化室内环境，还能营造出丰富多彩的室内空间艺术形象。在选择吊顶装饰材料与设计方案时，要遵循既省材、牢固、安全、又美观、实用的原则。

装饰石膏板吊顶板是以石膏为主要原材料，加入纤维、粘接剂、改性剂，经混炼压制、干燥而成，具有防火、隔音、隔热、轻质且不老化、防虫蛀等优良性能。例如，专利文献公开了一种玻璃纤维复合强化石膏吊顶板及其吊顶结构，包括连接杆、吊顶石膏板、定位架，其中吊顶石膏板为矩形凹槽结构，其上表面边缘处设连接定位槽壁，下表面为装饰面，其中定位槽壁上另设连接螺孔，相邻吊顶石膏板间均通过连接螺孔及定位架连接，定位架包括水平定位板及连接竖板，连接竖板另与连接杆铰接，石膏吊顶板另包括石膏基材及玻璃纤维网，其中玻璃纤维网至少两层并嵌于石膏基材内部，另相互平行分布。然而，但石膏板存在吸潮易变形，容易滋生细菌，并且随着使用时间的延长容易开裂的问题，严重限制了其应用以及其使用寿命。

因此，发明一种同时具备抗菌、抗裂以及防水性能的吊顶板对建材制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的石膏吊顶板存在吸潮易变形，容易滋生细菌，并且随着使用时间的延长容易开裂的问题，提供了一种抗裂抗菌防水吊顶板及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种抗裂抗菌防水吊顶板，包括：石膏粉、自制抗菌防水填料、改性竹纤维、甲基乙烯基二甲氧基硅烷和水。

一种抗裂抗菌防水吊顶板，按重量份数计，包括： 60～70份石膏粉、20～30份自制抗菌防水填料、10～15份改性竹纤维、5～7份甲基乙烯基二甲氧基硅烷和40～50份水。

一种抗裂抗菌防水吊顶板的制备方法，具体制备步骤为：

（1）自制抗菌防水填料的制备；

（2）改性纤维素的制备；

（3）抗裂抗菌防水吊顶板的制备。

一种抗裂抗菌防水吊顶板的制备方法，具体制备步骤为：

（1）自制抗菌防水填料的制备：

将柠檬、山楂和水混合后放入粉碎机中，粉碎后得到混合物，将所得混合物装入发酵罐中，将发酵罐敞口放在发霉室中，静置发霉；

待上述发霉结束后，密封发酵罐口，继续密封发酵，发酵结束后得到发酵产物，发酵结束后过滤分离去除滤渣，得到发酵滤液；

称取沸石研磨后过100目筛，收集得到过筛粉末，将过筛粉末和发酵滤液以及硫氰化钾混合后移入高温炉中，在氮气保护下加热升温，保温反应，反应结束后得到改性沸石；

将上述改性沸石和质量分数为30%的硝酸银溶液混合后放入超声振荡仪中，超声振荡浸渍，振荡浸渍结束后过滤，分离得到浸渍滤渣；

将上述得到的浸渍滤渣移入高温炉中，并以30mL/min的通气速率向高温炉中通入硫化氢气体，直至置换出高温炉中所有空气，密封高温炉并加热升温，保温反应，出料，得到自制抗菌防水填料；

（2）改性纤维素的制备：

将竹纤维与质量分数为10%的苹果酸溶液混合后，放入高温高压蒸煮罐中，高温高压蒸煮反应，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性竹纤维；

（3）抗裂抗菌防水吊顶板的制备：

称取石膏粉、自制抗菌防水填料、改性竹纤维、甲基乙烯基二甲氧基硅烷和水混合后放入搅拌器中，加热升温，高温搅拌反应后出料注模成型，即得抗裂抗菌防水吊顶板。

一种抗裂抗菌防水吊顶板的制备方法，具体制备步骤为：

（1）自制抗菌防水填料的制备：

按质量比为5:3:2将柠檬、山楂和水混合后放入粉碎机中，粉碎30～40min后得到混合物，将所得混合物装入发酵罐中，将发酵罐敞口放在发霉室中，静置发霉10～12天；

待上述发霉结束后，密封发酵罐口，在温度为28～32℃的条件下继续密封发酵3～5天，发酵结束后得到发酵产物，发酵结束后过滤分离去除滤渣，得到发酵滤液；

称取沸石研磨后过100目筛，收集得到过筛粉末，按质量比为5:2：1将过筛粉末和发酵滤液以及硫氰化钾混合后移入高温炉中，在氮气保护下加热升温至600～700℃，保温反应1～2h，反应结束后得到改性沸石；

将上述改性沸石和质量分数为30%的硝酸银溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以25～30kHz的频率超声振荡浸渍3～5h，振荡浸渍结束后过滤，分离得到浸渍滤渣；

将上述得到的浸渍滤渣移入高温炉中，并以30mL/min的通气速率向高温炉中通入硫化氢气体，直至置换出高温炉中所有空气，密封高温炉并加热升温至800～900℃，保温反应1～2h，出料，得到自制抗菌防水填料；

（2）改性纤维素的制备：

将竹纤维与质量分数为10%的苹果酸溶液按质量比为1：5混合后，放入高温高压蒸煮罐中，高温高压蒸煮反应5～6h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性竹纤维；

（3）抗裂抗菌防水吊顶板的制备：

按重量份数计，称取60～70份石膏粉、20～30份备用的自制抗菌防水填料、10～15份上述改性竹纤维、5～7份甲基乙烯基二甲氧基硅烷和40～50份水混合后放入搅拌器中，高温搅拌反应30～40min后出料注模成型，即得抗裂抗菌防水吊顶板。

一种抗裂抗菌防水吊顶板的制备方法，优选的自制抗菌防水填料的制备步骤中，发霉室的温度为40～50℃、空气相对湿度为65～75%。

一种抗裂抗菌防水吊顶板的制备方法，优选地改性纤维素的制备步骤中，高温高压蒸煮反应的温度为200～210℃，压力为1.6～1.8MPa。

一种抗裂抗菌防水吊顶板的制备方法，优选地抗裂抗菌防水吊顶板的制备步骤中，高温搅拌反应的温度为200～250℃。

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明首先将柠檬、山楂和水粉碎后放在高温高湿的环境下酸败发霉，再将酸败发霉物密封发酵，得到富含有机羧酸的发酵滤液，再利用发酵滤液中的有机酸作用于沸石粉末，在硫氰化钾和高温的作用下使得硅酸盐矿物沸石表面的部分金属离子溶出并脱除，从而在沸石的原有晶格上产生金属离子空穴，由于逸出的是金属离子，其带正电荷，因此所产生的金属离子空穴中富含可游离电子，这些可游离电子容易逸出，因此具备还原性，而之后添加的硝酸银溶液中的银离子带正电荷，会被离子空穴吸引，两者结合，在硫化氢气体和改性沸石本身的还原作用下将银离子还原成银单质固着在沸石表面，最终得到稳定的硅酸盐沸石载银抗菌填料，将此自制抗菌防水填料用于石膏吊顶板中，将其和有机硅复合使用，在高温搅拌过程中，有机硅分子结构中的硅醇基与硅酸盐沸石中的硅醇基反应脱水交联，在结构材料表面及内部生成一层几个分子厚的不溶性的防水高分子化合物，即网状的有机硅树脂膜，从而形成优异的憎水层，同时具有微膨胀、增加密实度功能，有效的提高了石膏吊顶板的防水性，另外自制抗菌防水填料中带有的银粒子具有极佳的抗菌性能，它的存在也极大的提高了吊顶板的抗菌效果；

（2）本发明还添加了改性竹纤维，利用竹纤维在高温和有机羧酸的催化作用下会部分水解，而水解导致糠醛产生，产生的糠醛会在高压条件下进一步缩聚形成聚合物，使得竹纤维树脂化，树脂化的竹纤维力学性能变好，并且防水性好，它们呈无序状散布在石膏吊顶板基体中，起到加强筋的作用，能够在吊顶板受到外界应力冲击时形成应力传导的途径，分散外界应力，从而提高了吊顶板的抗裂性能，此外改性竹纤维的加入封闭了吊顶板内部的微小孔洞，阻塞了水分子扩散通道，从而进一步降低了吊顶板的吸水率，提高了其防潮性能，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

自制抗菌防水填料的制备：

（1）按质量比为5:3:2将柠檬、山楂和水混合后放入粉碎机中，粉碎30～40min后得到混合物，将所得混合物装入发酵罐中，将发酵罐敞口放在温度为40～50℃、空气相对湿度为65～75%的发霉室中，静置发霉10～12天；

（2）待上述发霉结束后，密封发酵罐口，在温度为28～32℃的条件下继续密封发酵3～5天，发酵结束后得到发酵产物，发酵结束后过滤分离去除滤渣，得到发酵滤液；

（3）称取沸石研磨后过100目筛，收集得到过筛粉末，按质量比为5:2：1将过筛粉末和发酵滤液以及硫氰化钾混合后移入高温炉中，在氮气保护下加热升温至600～700℃，保温反应1～2h，反应结束后得到改性沸石；

（4）将上述改性沸石和质量分数为30%的硝酸银溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以25～30kHz的频率超声振荡浸渍3～5h，振荡浸渍结束后过滤，分离得到浸渍滤渣；

（5）将上述得到的浸渍滤渣移入高温炉中，并以30mL/min的通气速率向高温炉中通入硫化氢气体，直至置换出高温炉中所有空气，密封高温炉并加热升温至800～900℃，保温反应1～2h，出料，得到自制抗菌防水填料，备用；

改性竹纤维的制备：

将竹纤维与质量分数为10%的苹果酸溶液按质量比为1：5混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在温度为200～210℃，压力为1.6～1.8MPa的条件下，高温高压蒸煮反应5～6h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性竹纤维；

抗裂抗菌防水吊顶板的制备：

按重量份数计，称取60～70份石膏粉、20～30份备用的自制抗菌防水填料、10～15份上述改性竹纤维、5～7份甲基乙烯基二甲氧基硅烷和40～50份水混合后放入搅拌器中，加热升温至200～250℃，高温搅拌反应30～40min后出料注模成型，即得抗裂抗菌防水吊顶板。

实例1

自制抗菌防水填料的制备：

（1）按质量比为5:3:2将柠檬、山楂和水混合后放入粉碎机中，粉碎30min后得到混合物，将所得混合物装入发酵罐中，将发酵罐敞口放在温度为40℃、空气相对湿度为65%的发霉室中，静置发霉10天；

（2）待上述发霉结束后，密封发酵罐口，在温度为28℃的条件下继续密封发酵3天，发酵结束后得到发酵产物，发酵结束后过滤分离去除滤渣，得到发酵滤液；

（3）称取沸石研磨后过100目筛，收集得到过筛粉末，按质量比为5:2：1将过筛粉末和发酵滤液以及硫氰化钾混合后移入高温炉中，在氮气保护下加热升温至600℃，保温反应1h，反应结束后得到改性沸石；

（4）将上述改性沸石和质量分数为30%的硝酸银溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以25kHz的频率超声振荡浸渍3h，振荡浸渍结束后过滤，分离得到浸渍滤渣；

（5）将上述得到的浸渍滤渣移入高温炉中，并以30mL/min的通气速率向高温炉中通入硫化氢气体，直至置换出高温炉中所有空气，密封高温炉并加热升温至800℃，保温反应1h，出料，得到自制抗菌防水填料，备用；

改性竹纤维的制备：

将竹纤维与质量分数为10%的苹果酸溶液按质量比为1：5混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在温度为200℃，压力为1.6MPa的条件下，高温高压蒸煮反应5h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性竹纤维；

抗裂抗菌防水吊顶板的制备：

按重量份数计，称取60份石膏粉、20份备用的自制抗菌防水填料、10份上述改性竹纤维、5份甲基乙烯基二甲氧基硅烷和40份水混合后放入搅拌器中，加热升温至200℃，高温搅拌反应30min后出料注模成型，即得抗裂抗菌防水吊顶板。

实例2

自制抗菌防水填料的制备：

（1）按质量比为5:3:2将柠檬、山楂和水混合后放入粉碎机中，粉碎35min后得到混合物，将所得混合物装入发酵罐中，将发酵罐敞口放在温度为45℃、空气相对湿度为70%的发霉室中，静置发霉11天；

（2）待上述发霉结束后，密封发酵罐口，在温度为30℃的条件下继续密封发酵4天，发酵结束后得到发酵产物，发酵结束后过滤分离去除滤渣，得到发酵滤液；

（3）称取沸石研磨后过100目筛，收集得到过筛粉末，按质量比为5:2：1将过筛粉末和发酵滤液以及硫氰化钾混合后移入高温炉中，在氮气保护下加热升温至650℃，保温反应2h，反应结束后得到改性沸石；

（4）将上述改性沸石和质量分数为30%的硝酸银溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以28kHz的频率超声振荡浸渍4h，振荡浸渍结束后过滤，分离得到浸渍滤渣；

（5）将上述得到的浸渍滤渣移入高温炉中，并以30mL/min的通气速率向高温炉中通入硫化氢气体，直至置换出高温炉中所有空气，密封高温炉并加热升温至850℃，保温反应2h，出料，得到自制抗菌防水填料，备用；

改性竹纤维的制备：

将竹纤维与质量分数为10%的苹果酸溶液按质量比为1：5混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在温度为205℃，压力为1.7MPa的条件下，高温高压蒸煮反应5h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性竹纤维；

抗裂抗菌防水吊顶板的制备：

按重量份数计，称取65份石膏粉、25份备用的自制抗菌防水填料、13份上述改性竹纤维、6份甲基乙烯基二甲氧基硅烷和45份水混合后放入搅拌器中，加热升温至230℃，高温搅拌反应35min后出料注模成型，即得抗裂抗菌防水吊顶板。

实例3

自制抗菌防水填料的制备：

（1）按质量比为5:3:2将柠檬、山楂和水混合后放入粉碎机中，粉碎40min后得到混合物，将所得混合物装入发酵罐中，将发酵罐敞口放在温度为50℃、空气相对湿度为75%的发霉室中，静置发霉12天；

（2）待上述发霉结束后，密封发酵罐口，在温度为32℃的条件下继续密封发酵5天，发酵结束后得到发酵产物，发酵结束后过滤分离去除滤渣，得到发酵滤液；

（3）称取沸石研磨后过100目筛，收集得到过筛粉末，按质量比为5:2：1将过筛粉末和发酵滤液以及硫氰化钾混合后移入高温炉中，在氮气保护下加热升温至700℃，保温反应2h，反应结束后得到改性沸石；

（4）将上述改性沸石和质量分数为30%的硝酸银溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以30kHz的频率超声振荡浸渍5h，振荡浸渍结束后过滤，分离得到浸渍滤渣；

（5）将上述得到的浸渍滤渣移入高温炉中，并以30mL/min的通气速率向高温炉中通入硫化氢气体，直至置换出高温炉中所有空气，密封高温炉并加热升温至900℃，保温反应2h，出料，得到自制抗菌防水填料，备用；

改性竹纤维的制备：

将竹纤维与质量分数为10%的苹果酸溶液按质量比为1：5混合后，放入高温高压蒸煮罐中，在温度为210℃，压力为1.8MPa的条件下，高温高压蒸煮反应6h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性竹纤维；

抗裂抗菌防水吊顶板的制备：

按重量份数计，称取70份石膏粉、30份备用的自制抗菌防水填料、15份上述改性竹纤维、7份甲基乙烯基二甲氧基硅烷和50份水混合后放入搅拌器中，加热升温至250℃，高温搅拌反应40min后出料注模成型，即得抗裂抗菌防水吊顶板。

对比例1与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少本发明的自制抗菌防水填料。

对比例2与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少本发明的改性竹纤维。

分别对本发明和对比例中的吊顶板进行性能检测，检测结果如表1所示：

检测方法：

拉伸强度参照BSEN13964-2014的标准进行检测。

断裂伸长率参照BSEN13964-2014的标准进行检测。

吸水厚度膨胀率的检测方法：取相同面积的实施例和对比例，测量试件3个点的厚度h1(距试件底部25mm处的两边各取一点，试件底部的中间处取一点)；然后将试件浸于温度为(20±1)℃的蒸馏水水槽中，试件垂直于水平面放置在水槽中，试件没过水约50mm，试件下表面与水槽底部要有一定距离，浸泡时间24h±15min；完成浸泡后，取出试件，擦去表面附水，在原测量点测其厚度h2，测量工作必须在30min内完成。

试件的吸水厚度膨胀率是试件吸水后厚度的增长量与吸水前厚度之比：

D＝(h2-h1)/h1×100，

式中：D——吸水厚度膨胀率，％；

h1——浸水前试件厚度，mm；

h2——浸水后试件厚度，mm。

抗菌性检测：取适当浓度的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和霉菌的悬液里，混合均匀，加入培养基置于灭菌平皿里，加入实施例和对比例的吊顶板，培养24h，计算大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑制率。

大肠杆菌抑菌率的测试按GB/T20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价规定进行性能检测。

金黄色葡萄球菌的测试按GB/T20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价规定进行性能检测。

表1吊顶板性能测定结果

通过表1能够看出，本发明制备的抗裂抗菌防水吊顶板，吸水厚度膨胀率较低，防水性能优良、抑菌率较高，抗菌效果明显，同时针对吊顶板力学性能较好，吊顶板不易变形，使用寿命长，有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。