一种层状板材、制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种板材，尤其涉及一种层状板材、制备方法和应用。

背景技术

目前人们对环保健康要求越来越高，而板材家具作为室内环境中微生物的主要传播媒介，极易引起交叉感染，因而引起广泛关注和担忧。此外，对环境清洁要求比较高的公共场所（如幼儿园，医院等），其含有的室内墙板、地板、木门等装饰装修用的板材也对抗菌功能有所需求。

公开号为CN112976743A的中国发明专利记载了一种抗菌复合板材，该复合板材包括基板，基板两侧皆设置有第一防霉层，第一防霉层背对基板的一侧设置有第一加强层，第一加强层背对第一防霉层的一侧设置有铝合金层，铝合金层背对第一防霉层的一侧设置有第二加强层，第二加强层背对铝合金层的一侧设置有第二防霉层。虽然该专利通过多种层结构的复合解决了复合板材发霉发臭的问题；但是，该专利采用的层结构过多，既不利于实际生产，也容易影响基板自身的板材性能。

为解决上述问题，可以将抗菌材料直接浸渍于板材的装饰层（如纸层），从而获得具有抗菌防霉等功效的层状板材。镁基纳米抗菌材料是未来抗菌领域发展的重要方向，纳米氧化镁、纳米氢氧化镁均已被证实具有优异的抗菌能力，是一种安全无毒、环境友好、有着巨大应用潜力的抗菌材料。但是，经研究发现，镁基纳米抗菌材料与浸渍胶的适配性比较差，从而会显著降低纸层与板层的粘合性，导致纸层与板层无法有效贴合。

鉴于此，有必要提供一种层状板材、制备方法和应用，以解决或至少缓解上述纸层与板层无法有效贴合的技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种层状板材、制备方法和应用，旨在解决上述纸层与板层无法有效贴合的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种层状板材，包括纸层和板层，所述纸层以热压的方式粘合于所述板层的表面，以使所述纸层和所述板层贴合设置；

构成所述纸层的材料经抗菌浸渍处理和干燥处理后涂覆有抗菌胶；所述抗菌胶包括复合抗菌剂和浸渍胶，所述复合抗菌剂与所述浸渍胶的质量百分比为0.5~5%；所述复合抗菌剂包括硼化合物和镁基纳米粒子，所述硼化合物和所述镁基纳米粒子的质量比为5~22:1。

本发明还提供一种层状板材的制备方法，包括步骤：

S1，提供纸层材料和板层材料；

S2，对所述纸层材料依次进行抗菌浸渍处理和干燥处理，得待热压的所述纸层材料；

所述抗菌浸渍处理包括：采用抗菌胶对所述纸层材料进行浸渍；

所述抗菌胶包括复合抗菌剂和浸渍胶，所述复合抗菌剂与所述浸渍胶的质量百分比为0.5~5%；所述复合抗菌剂包括硼化合物和镁基纳米粒子，所述硼化合物和所述镁基纳米粒子的质量比为5~22:1；

S3，采用热压的方式将所述纸层材料贴合于所述板层材料的表面，得层状板材。

进一步地，所述步骤S1中提供的所述纸层材料包括装饰纸；所述步骤S1中提供的所述板层材料包括素板和精板中的一种或多种。

进一步地，所述步骤S2还包括：在进行所述抗菌浸渍处理之前，对所述纸层材料依次进行预浸渍和预干燥。

进一步地，所述预浸渍采用的胶类物质中包括脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种；

所述预浸渍和所述抗菌浸渍均采用涂布辊涂胶，线速为30~40 m/min；

所述预干燥采用的烘干温度为110~150℃，所述干燥处理采用的烘干温度为120~160℃。

进一步地，所述浸渍胶中包括脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种。

进一步地，所述硼化合物包括硼酸和硼酸盐中的一种或多种。

进一步地，所述镁基纳米粒子包括纳米氧化镁和纳米氢氧化镁中的一种或多种；所述镁基纳米粒子的粒径小于50纳米。

进一步地，所述热压的温度为170~200℃，所述热压的单位压力为0.7~1.3MPa。

本发明还提供一种如上述任意所述的层状板材或如上述任意所述制备方法制备的层状板材在抗菌防霉防白蚁家具中的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明提供了一种层状板材，能够使层状板材具备抗菌防霉防白蚁的优异性能，且能够使得层状板材的纸层粘合于板层的表面，从而保证了纸层与板层的有效贴合。具体地，本发明通过镁基纳米粒子和硼化合物的复配，获得了复合抗菌剂，通过复合抗菌剂和浸渍胶的复配，获得了抗菌胶；通过将抗菌胶浸渍于纸层的材料中，不仅可以使层状板材具备优异的抗菌防霉防白蚁性能，还可以抑制镁基纳米粒子对于浸渍胶固化效果的破坏，确保纸层与板层的粘合效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明中层状板材的结构示意图。

附图标记：1、纸层；2、板层。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

需了解的是，本发明采用镁基纳米抗菌材料作为层状板材的抗菌活性物质；但是，在板材的实际生产过程中，纳米氧化镁、纳米氢氧化镁等镁基纳米抗菌材料进入水性体系中的时候会影响pH；因此，其与三聚氰胺甲醛树脂等浸渍胶适配较难，在板材的抗菌应用中会受较大限制。而且，由于镁基纳米抗菌材料不易应用于板材，也很难探究其在应用于板材后是否能够使板材具备防白蚁的性能。

基于此，发明提供了一种层状板材的制备方法，包括步骤：

S1，提供纸层材料和板层材料。

本发明对所述纸层材料和所述板层材料不做具体限定；示例性地，所述纸层材料可以包括或为装饰纸，所述板层材料可以包括或为素板和精板中的一种或多种，所述素板可以包括或为刨花板。

S2，对所述纸层材料依次进行抗菌浸渍处理和干燥处理，得待热压的所述纸层材料。

其中，在进行所述抗菌浸渍处理之前，可以对所述纸层材料依次进行预浸渍和预干燥。

所述预浸渍采用的胶类物质可以包括或为树脂胶；所述预浸渍采用的胶类物质中可以包括脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种；即所述预浸渍采用的所述胶类物质可以包括或为脲醛树脂胶和三聚氰胺甲醛树脂胶中的一种或多种；优选地，所述预浸渍采用的胶类物质中可以包括脲醛树脂（脲醛树脂胶）。本领域技术人员需知晓的是，本发明的所述胶类物质中含有水溶剂，呈含水体系。所述预浸渍的过程可以包括或为：采用所述胶类物质对所述纸层材料进行浸渍。

所述预干燥采用的烘干温度可以为110~150℃，所述预干燥的烘干时长可以为10-40s。

所述抗菌浸渍处理包括或为：采用抗菌胶对所述纸层材料进行浸渍。所述干燥处理采用的烘干温度可以为120~160℃，所述干燥处理的烘干时长可以为80-120s。

进一步地，所述预浸渍和所述抗菌浸渍均可以采用涂布辊涂胶的方式，线速（通过速率）可以为30~40 m/min。

作为对所述抗菌胶的说明，所述抗菌胶包括或为复合抗菌剂和浸渍胶，所述复合抗菌剂与所述浸渍胶的质量百分比为0.5~5%。其中，所述浸渍胶可以包括或为树脂胶；所述浸渍胶中可以包括脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种；即，所述浸渍胶可以包括或为脲醛树脂胶和三聚氰胺甲醛树脂胶中的一种或多种；优选地，所述浸渍胶中可以包括三聚氰胺甲醛树脂（三聚氰胺甲醛树脂）。本领域技术人员需知晓的是，本发明的所述浸渍胶中含有水溶剂，呈含水体系。

作为对所述复合抗菌剂的说明，所述复合抗菌剂包括或为硼化合物和镁基纳米粒子，所述硼化合物和所述镁基纳米粒子的质量比为5~22:1，优选可以为8~15:1。

需说明的是，以三聚氰胺甲醛树脂为例，由于三聚氰胺甲醛树脂都是在酸-碱-酸的条件下进行加成缩聚反应，过酸或者过碱都有可能会导致形成亚甲基结构，从而影响树脂在正常工艺中的正常固化；而所述镁基纳米粒子在含水体系中容易出现水解现象并使pH升高，导致树脂固化缓慢，影响纸层材料与板层材料的有效粘合。

本发明利用适当比例的硼化合物进行复配，能够解决镁基纳米粒子水解现象引发的问题，以及能够缓解镁基纳米粒子对树脂固化的抑制，且可以避免对镁基纳米粒子的结构造成破坏，从而可以避免其抗菌性能受到影响。

需指出的是，当采用硫酸、盐酸、乙酸或柠檬酸等其他物质调节pH时，会容易致使镁基纳米粒子抗菌能力的削弱；即使将硼化合物和柠檬酸等物质复配，依然会削弱镁基纳米粒子的抗菌能力。

主要是因为：柠檬酸等物质会破坏镁基纳米粒子的结构，使镁基纳米粒子转化为抗菌性更差的镁离子。而硼化合物则可以与镁基纳米粒子之间形成配合作用，镁基纳米粒子的水化作用受到明显抑制，使水化作用产生的OH-大量减少，最终使得所述抗菌胶的pH值维持于7左右，并不影响所述抗菌胶的抗菌性。

此外，本发明利用硼化合物与镁基纳米粒子复配，有助于提升板材抗菌防霉防白蚁的性能，由此制得的板材将具备更优异的抗菌防霉性能，且能够有效防止白蚁对板材的蛀蚀。

还需说明的是，基于本发明产生的技术效果，虽然所述抗菌浸渍、所述抗菌胶和所述抗菌复合剂中均采用“抗菌”进行限定，但并不代表本发明中获得的板材仅仅具备抗菌性能，抗菌仅仅是本发明中板材的其中一种性能。

本发明中，所述硼化合物可以包括或为硼酸和硼酸盐中的一种或多种；进一步地，所述硼化合物可以包括或为硼酸和硼酸盐的混合物。

所述硼酸盐可以包括或为四硼酸钾、偏硼酸钾、四硼酸钠、偏硼酸钠、四硼酸铵、五硼酸铵中的一种或多种。即，所述硼化合物可以包括或为硼酸、四硼酸钾、偏硼酸钾、四硼酸钠、偏硼酸钠、四硼酸铵、五硼酸铵中的一种或多种。优选地，所述的硼化合物可以包括或为硼酸、四硼酸钾、四硼酸铵的混合物，硼酸、四硼酸钾和四硼酸铵的质量比可以为0.5~2：1~1.5：2~3，优选可以为1.25~1.5：1~1.5：2~3，进一步可以为1.25~1.5：1.25：2.5。

所述镁基纳米粒子可以包括或为纳米氧化镁和纳米氢氧化镁中的一种或多种；所述镁基纳米粒子的粒径可以小于50纳米。

示例性地，所述镁基纳米粒子可以来源于申请号为202210039199.3的中国发明专利；该专利中，所述镁基纳米粒子的制备过程包括子步骤：

S21，在重镁水溶液中加入活性改性剂和分散剂，得混合溶液。

所述活性改性剂可以包括或为硝酸铝、硝酸钙、硝酸镧、硝酸铈、醋酸铈、醋酸镧中的一种或多种。

所述活性改性剂的添加量可以为所述重镁水溶液质量份数的0.5~5%。

所述分散剂可以为聚丙烯酰胺、纤维素衍生物、硅酸钠中的一种或多种。

所述分散剂的添加量可以为所述重镁水溶液质量份数的0.1~2%。

所述重镁水溶液中碳酸氢镁的浓度可以为20~60g/L。

S22，将所述混合溶液进行雾化和闪蒸干燥后，得复合粉体材料。

S23，对所述复合粉体材料进行煅烧，并对煅烧后的产物研磨得到所述镁基纳米粒子，所述镁基纳米粒子的粒径小于50纳米。

所述煅烧的温度可以为500~600℃，所述煅烧的时长可以为1~3h。

S3，采用热压的方式将所述纸层材料贴合于所述板层材料的表面，得所述层状板材。

所述热压的温度可以为170~200℃，所述热压的单位压力可以为0.7~1.3MPa。

基于上述制备方法，本发明还提供一种层状板材，采用如上述任意所述的制备方法进行制备。

参见图1所示，作为对所述层状板材的具体说明，本发明提供的层状板材包括纸层1和板层2，且所述纸层1以热压的方式粘合于所述板层2的表面。以使所述纸层1和所述板层2贴合设置。

构成所述纸层1的材料经所述抗菌浸渍处理和所述干燥处理后涂覆有所述抗菌胶；在对构成所述纸层1的材料进行所述抗菌浸渍处理和所述干燥处理之前，也可以对构成所述纸层1的材料依次进行所述预浸渍和所述预干燥。

所述抗菌胶包括所述复合抗菌剂和所述浸渍胶，所述复合抗菌剂与所述浸渍胶的质量百分比为0.5~5%；所述复合抗菌剂包括所述硼化合物和所述镁基纳米粒子，所述硼化合物和所述镁基纳米粒子的质量比为5~22:1。

需知晓的是，本发明中，所述制备方法中的相关说明和相关记载也可以适用于所述层状板材；且所述制备方法中的纸层材料可以理解为构成所述纸层1的材料，所述制备方法中的板材材料可以理解为构成所述板层2的材料。

基于所述层状板材的抗菌防霉防白蚁性能，本发明还提供一种如上述任意所述的层状板材或如上述任意所述制备方法制备的层状板材在抗菌防霉防白蚁家具中的应用。

以下为本发明的具体示例：

实施例1

一种层状板材的制备，包括步骤：

1、取装饰纸和刨花板素板基材备用。

获取硼化合物：将硼酸、四硼酸钾、四硼酸铵以1：1.25：2.5的质量比混合均匀，得硼化合物。

获取镁基纳米粒子（同申请号为202210039199.3的中国发明专利）：

取白云石（氧化镁含量20％），通过煅烧、消解，采用二氧化碳碳化实现钙镁分离得到重镁水（含碳酸氢镁30g/L），在重镁水中投加1.5％的硝酸铝（质量比）和1％的聚丙烯酰胺（质量比），搅拌均匀，通过泵打入闪蒸槽中，在高速旋转的作用下，混合液雾化，与加热至200℃的热空气逆向接触，迅速干燥，得到复合粉体。复合粉体在电炉中煅烧1h，煅烧温度600℃，煅烧过程中产生的二氧化碳进一步回收。煅烧得到的抗菌粉体通过在刚玉球磨罐中以400r/min的转速进行1h时长的球磨，即可得到50纳米以下的镁基纳米粒子（纳米氧化镁）。

获取复合抗菌剂：将硼化合物与镁基纳米粒子以20：1的质量比进行充分混匀，得复合抗菌剂。

获取抗菌胶：将复合抗菌剂加入三聚氰胺甲醛树脂胶中，加入量为三聚氰胺甲醛树脂胶的2％（质量百分比），搅拌混匀后，得抗菌胶。

2、使用脲醛树脂胶，经胶辊均匀涂于装饰纸表面（双面浸渍），控制纸张通过速率为30m/min，而后在135℃下烘干，烘干时间20s。

冷却后，再使用上述抗菌胶，经胶辊均匀涂于装饰纸表面（双面浸渍），控制纸张通过速率为30m/min，而后在145℃下烘干，烘干时间90s。

冷却后，即得到抗菌浸渍装饰纸。

3、采用热压的方式将抗菌浸渍装饰纸贴合于刨花板素板基材的表面，制得抗菌防霉防白蚁板材；其中，热压的温度为180℃，热压的单位压力为1.1MPa。

对制备的板材进行抗菌防霉防白蚁测试，结果如下：

防霉等级为1级[痕迹生长，即肉眼可见生长，但生长覆盖面积小于试验样品总面积的10%]。

试验的霉菌为：黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.5487，绳状青霉（Penicillium funiculosum）CGMCC 3.3875，绿粘帚霉（Gliocladium virens）CGMCC3.3987，出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）CGMCC3.387，球毛壳霉（Chaetomiumglobosum）CGMCC 3.3601，绿色木霉（Paecilomyces variotii）CGMCC 3.2941。

防白蚁等级为10级[完好]。

从上述检测结果可以看出，本实施例得到的板材具有良好的抗菌、防霉、防白蚁的效果。

实施例2

本实施例相较于实施例1，仅将硼化合物中硼酸、四硼酸钾、四硼酸铵的质量比调整为1.25：1.25：2.5；将复合抗菌剂中硼化合物与镁基纳米粒子的质量比调整为13：1，其他条件保持不变。

对制备的板材进行抗菌防霉防白蚁测试，结果如下：

防霉等级为0级[不长，即显微镜(放大50倍)下观察未见生长]。

试验的霉菌为：黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.5487，绳状青霉（Penicillium funiculosum）CGMCC 3.3875，绿粘帚霉（Gliocladium virens）CGMCC3.3987，出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）CGMCC3.387，球毛壳霉（Chaetomiumglobosum）CGMCC 3.3601，绿色木霉（Paecilomyces variotii）CGMCC 3.2941。

防白蚁等级为10级[完好]。

从上检测结果可以看出，本实施例得到的板材具有更优异的抗菌、防霉、防白蚁的效果。

实施例3

本实施例相较于实施例1，仅将硼化合物：将硼酸、四硼酸钾、四硼酸铵的质量比调整为1.5：1.25：2.5；将复合抗菌剂中硼化合物与镁基纳米粒子的质量比调整为10：1，其他条件保持不变。

对制备的板材进行抗菌防霉防白蚁测试，结果如下：

防霉等级为0级[不长，即显微镜(放大50倍)下观察未见生长]。

试验的霉菌为：黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.5487，绳状青霉（Penicillium funiculosum）CGMCC 3.3875，绿粘帚霉（Gliocladium virens）CGMCC3.3987，出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）CGMCC3.387，球毛壳霉（Chaetomiumglobosum）CGMCC 3.3601，绿色木霉（Paecilomyces variotii）CGMCC 3.2941。

防白蚁等级为10级[完好]。

从上述检测结果可以看出，本实施例得到的板材具有更优异的抗菌、防霉、防白蚁的效果。

实施例4

本实施例相较于实施例2，仅将硼酸直接作为硼化合物，其他条件保持不变。

对制备的板材进行抗菌防霉防白蚁测试，结果如下：

防霉等级为1级[痕迹生长，即肉眼可见生长，但生长覆盖面积小于试验样品总面积的10%]。

试验的霉菌为：黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.5487，绳状青霉（Penicillium funiculosum）CGMCC 3.3875，绿粘帚霉（Gliocladium virens）CGMCC3.3987，出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）CGMCC3.387，球毛壳霉（Chaetomiumglobosum）CGMCC 3.3601，绿色木霉（Paecilomyces variotii）CGMCC 3.2941。

防白蚁等级为10级[完好]。

从上述检测结果可以看出，本实施例得到的板材具有良好的的抗菌、防霉、防白蚁的效果。

实施例5

固化比对：

1、取三聚氰胺甲醛树脂胶，记为胶一。

取实施例3中的抗菌胶，记为胶二。

取实施例3中的镁基纳米粒子，将镁基纳米粒子直接与三聚氰胺甲醛树脂胶按不同比例搅拌混匀，获得胶三、胶四、胶五和胶六。

胶三中，镁基纳米粒子与三聚氰胺甲醛树脂胶的质量百分比为0.1%。

胶四中，镁基纳米粒子与三聚氰胺甲醛树脂胶的质量百分比为0.3%。

胶五中，镁基纳米粒子与三聚氰胺甲醛树脂胶的质量百分比为0.5%。

胶六中，镁基纳米粒子与三聚氰胺甲醛树脂胶的质量百分比为2%。

2、将胶一、胶二、胶三、胶四、胶五、胶六分别作为待测胶进行固化测试；其中，固化测试的过程为：将待测胶置于容器中，然后将容器置于沸水浴中，并对待测胶的固化程度进行定性观测。

固化测试结果具体如下表：

上表中，正常固化是指：待测胶能够在5分钟内固化；无法固化是指：待测胶在20分钟内无法固化。

从测试结果可以看出，镁基纳米粒子无法单独应用于抗菌胶，而硼化合物的复配则能够有效提升镁基纳米粒子在抗菌胶中的适配性。

实施例6

1、取OD600为1.3的大肠杆菌菌液，进行梯度稀释10

获取硼化合物：硼化合物由硼酸、四硼酸钾、四硼酸铵按1：1.25：2.5的质量比混合而成。

获取材料一：材料一由镁基纳米粒子（同实施例1）和硼化合物按1：20的质量比混合而成。

获取材料二：材料二由镁基纳米粒子（同实施例1）、硼化合物、柠檬酸按1：2.5：17.5的质量比混合而成。

2、将材料一和材料二作为待测材料进行pH测试：

测试过程为：将待测材料按2g：100ml的固液比混入纯水中，得待测液；然后采用pH试纸检测待测液的pH。

测试结果为：材料一和材料二的pH均接近7。

3、将材料一和材料二作为待测材料进行抑菌测试：

测试过程为：取0.2g待测材料混入5ml预备菌悬液中，作为试验组；同时取5ml预备菌悬液作为对照组；将试验组和对照组在37℃，150rpm的条件下恒温震荡2h。

然后，对试验组和对照组中的大肠杆菌进行平板计数，依据试验组对应的菌落数目与对照组对应的菌落数计算抑菌率，从而评估待测材料的抗菌性能，即抑菌率越高，抗菌性能越好。

测试结果为：材料一的抑菌率>99%，材料二的抑菌率为35%。

本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。