本发明属于功能性人造板领域,具体涉及一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法。
背景技术:
1、木材和竹材是我国主要的森林资源,是主要的人造板加工原料。在日常生活中,木竹板材随处可见,小到每个家庭都需要使用砧板,大到室内家居甚至木竹建筑。然而,由于木竹材不但具有多尺度分级结构,而且主要成分纤维素表面活性羟基,极具吸湿特性,特殊的多维结构使得潮湿空气进入木竹板材后,很难排除,而木竹材中天然的多糖等小分子,又为细菌、霉菌提供了生存有利条件。因此,木竹板材在长时间使用过程中,不但容易发生变形,同时也容易发霉滋生细菌,对人的身体健康造成严重危害。
2、传统的防霉抗菌层通常为包含氯、苯酚、银离子、高锰酸钾等成分的材料,为化学型防霉抗菌成分,防霉抗菌时效短、效果差,有些甚至存在挥发性,会释放刺鼻气体,对环境造成一定的污染。此外,即使将防腐剂涂覆于木竹板上,但是这种方式并不能阻止水汽进入板材内部,更不能有效隔绝氧气,使得木竹板表面达到防霉抗菌的目的,但是内部仍会发生霉变,造成板材腐朽,缩短使用寿命。
3、因此,现亟需一种无毒无害、安全卫生、食品可接触级的天然植物提物物为主要成分的抗菌防霉助剂,并能较好的渗透至木竹板材内部,且助剂涂层具有隔绝水蒸气的作用,以解决现有木竹板材内部受水汽侵蚀而容易霉变的问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题,本发明提供一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,解决木竹板材易吸湿、易长菌发霉的问题。
2、为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
3、一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,包括以下步骤:
4、s1、板材的表面处理:将低共熔体系溶液均匀喷洒在木竹板材表面,静置24~36h;
5、s2、抗菌防霉剂制备:将天然植物提取物、乳化剂、渗透剂、硅烷偶联剂、助剂和去离子水搅拌混合,得抗菌防霉剂;
6、s3、抗菌防水剂的制备:将抗菌防霉剂、光引发剂加入到植物防水剂中,高速搅拌得抗菌防水剂;
7、s4、涂覆:将抗菌防水剂涂覆至s1处理的木竹板材表面,表面涂匀后采用uv光聚合固化60~90s,再放置在真空烘箱中,常温真空条件下放置18~24h,得预处理木竹板材;
8、s5、后处理:取出预处理木竹板材,清理板材表面,得抗菌防霉木竹板材。
9、优选的,所述s1中的低共熔体系溶液的制备方法为:将氢键受体和氢键供体加入到去离子水中搅拌均匀,得低共熔体系溶液。
10、优选的,所述氢键受体和氢键供体的摩尔比为1:1~1:2。
11、优选的,所述氢键供体包括乳酸、柠檬酸、苹果酸、木糖醇、酒石酸、山梨糖醇、葡萄糖和蔗糖中一种或多种;所述氢键受体为甜菜碱。
12、优选的,所述s1中的低共熔体系溶液的质量分数为10~30%,喷洒量为100~150g/m2。
13、甜菜碱作为天然系氢键受体,可和多种天然、无毒氢键供体,形成低共熔体系,喷洒在板材表面,放置24~36h,能有效降解板材表面的部分木质素和半纤维素大分子,并且低共熔体系溶液中的部分水分子进入细胞壁后,会破坏纤维素之间的氢键,产生游离羟基,分子链间距增大,微纤丝间隙增大,木竹细胞壁的渗透性增强。
14、优选的,所述s1中的木竹板材为木竹实木板、密度板、芯板、拼板的一种。
15、优选的,按照质量百分比计,所述s2中的抗菌防霉剂中天然植物提取物占5~15%、乳化剂占1~3%、渗透剂占2~5%、硅烷偶联剂占0.5~2%、助剂占10~20%,其余为去离子水。
16、进一步地,所述天然植物提取物包括大蒜素、姜黄素、竹叶提取物、柑橘皮提取物,其中,大蒜素能够破坏霉菌的巯基酶,阻碍霉菌的新陈代谢;姜黄素广谱的抗菌活性,能阻挡霉菌的感知和传播;竹叶提取物中富含黄酮、植物多糖和苯醌类活性物质,对病毒、细菌、真菌和霉菌具有较强的抑制作用;柑橘皮提取物中汉欧橙皮苷,对黑根霉、黑曲霉、拟青霉、米曲霉具有良好的抑制作用,多种天然植物提取物的活性成分不同,复配使用可以起到协同增效作用,对各类细菌和霉菌有着非常广谱的灭活性,与传统抗菌防霉剂相比,其具有广谱、高效、长效、生物无抗性等特点,与无机金属纳米粒子相比,具有安全、环境友好,对人体无害等特点。
17、优选的,所述大蒜素、姜黄素、竹叶提取物、柑橘皮提取物的质量比为2~3:3~5:1~2:1~2,更优选为2.5:4:1.5:1.5。
18、优选的,所述乳化剂为聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、丙烯酸钠聚合物、聚山梨酯中的一种或多种,均为食品级乳化剂,对人体无害。
19、优选的,所述渗透剂为硫酸化蓖麻油,更优选为蓖麻酸硫酸酯钠盐。
20、优选的,所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
21、优选的,所述助剂为无水乙醇。
22、优选的,所述s2中搅拌的速率为200~400r/min,时间为10~20min。
23、优选的,所述s3中抗菌防霉剂的加入量为植物防水剂质量的0.5~3%。
24、优选的,所述s3中植物防水剂为改性玉米油。
25、优选的,所述改性玉米油的制备方法为:
26、s31、向反应釜中加入玉米油、甲酸、乙二胺四乙酸二钠溶液和催化剂硫酸铝,搅拌均匀后加热至50~60℃,接着滴加双氧水,反应5~6h后过滤得反应液,调节反应液ph至中性,采用分液漏斗分离出油相,油相洗涤、旋蒸后得环氧玉米油;
27、s32、将环氧玉米油、催化剂三乙胺、阻聚剂对苯二酚加入到反应釜中,接着滴加丙烯酸,升温至110~120℃反应3~4h,冷却至30~40℃后用丁酮溶解,再在石油醚中沉淀除掉未反应的丙烯酸,得中间体系;
28、s33、向中间体系加入顺丁烯二酸酐、催化剂钛酸正丁酯和阻聚剂对苯二酚,升温至70~85℃反应2~3h,反应结束后冷却至30~40℃,用饱和氯化钠溶液洗涤分离、旋蒸后得含有不饱和双键和羧基的改性玉米油。
29、优选的,所述s31中玉米油、双氧水、甲酸、硫酸铝的质量比为1~1.1:1.1~1.2:0.16~0.18:0.14~0.16。
30、优选的,所述s31中乙二胺四乙酸二钠溶液的浓度为1~2wt%,加入量为玉米油质量的0.01~0.05%。
31、优选的,所述s31中双氧水的滴加速率为1~3ml/min。
32、优选的,所述s32中环氧玉米油、丙烯酸的质量比为11~12:10。
33、优选的,所述s32中三乙胺的加入量为环氧玉米油质量的1.5~2%,对苯二酚的加入量为环氧玉米油质量的0.2~0.3%。
34、优选的,所述s33中顺丁烯二酸酐的加入量为中间体系质量的15~20%。
35、优选的,所述s33中钛酸正丁酯的加入量为中间体系质量的1~1.5%,对苯二酚的加入量为中间体系质量的0.1~0.2%。
36、优选的,所述s3中的光引发剂为光引发剂1173,加入量为植物防水剂质量的3~5%。
37、优选的,所述s3中高速搅拌的速率为800~1000r/min,时间为10~20min。
38、优选的,所述s4中抗菌防水剂的涂覆量为木竹板材质量的2~5%。
39、优选的,所述s4中uv光的能量密度为1000~1500mw/cm2。
40、优选的,所述s4中常温真空的真空度为100pa。
41、由于改性玉米油修饰了羧基和不饱和双键,天然植物提取物在硅烷偶联剂的作用下表面修饰了氨基,将抗菌防霉剂、光引发剂加入到植物防水剂中高速搅拌制成抗菌防水剂,在uv光的照射作用下改性玉米油的羧基和天然植物提取物中的氨基缩合,改性玉米油中的不饱和双键也共聚交联,进一步提高抗菌防水剂在板材表面固化后的致密性,防水防霉效果更好,板材强度也有所增强。
42、由于采用了上述技术方案,本发明达到的技术效果是:
43、1、本发明制备的抗菌防霉木竹板材对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌的抗菌率均在97%以上(按照ly/t 1926-2020测定),符合抗菌等级ⅰ级标准;对黑曲霉菌的防霉率大于97%(按照gb/t 18261-2000测定)。
44、2、本发明制备的抗菌防霉木竹板材原料天然环保,属于食品可接触级抗菌防霉板材,可以广泛应用于医院、学校、办公室、家居、餐厅、商场等场所中。
45、3、本发明制备的抗菌防霉木竹板材强度高,其中内结合强度为1.92~2.17mpa,静曲强度为49.8~51.3mpa;防水效果好,24小时的吸水厚度膨胀率小于3%(按照gb/t11718.6-1989测定)
1.一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述s1中的低共熔体系溶液的制备方法为:将氢键受体和氢键供体加入到去离子水中搅拌均匀,得低共熔体系溶液;
3.根据权利要求1所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,按照质量百分比计,所述s2中的抗菌防霉剂中天然植物提取物占5~15%、乳化剂占1~3%、渗透剂占2~5%、硅烷偶联剂占0.5~2%、助剂占10~20%,其余为去离子水。
4.根据权利要求3所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述天然植物提取物包括大蒜素、姜黄素、竹叶提取物、柑橘皮提取物;所述大蒜素、姜黄素、竹叶提取物、柑橘皮提取物的质量比为2~3:3~5:1~2:1~2;
5.根据权利要求1所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述s3中抗菌防霉剂的加入量为植物防水剂质量的0.5~3%;
6.根据权利要求5所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述改性玉米油的制备方法为:
7.根据权利要求6所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述s31中玉米油、双氧水、甲酸、硫酸铝的质量比为1~1.1:1.1~1.2:0.16~0.18:0.14~0.16;
8.根据权利要求6所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述s32中环氧玉米油、丙烯酸的质量比为11~12:10;
9.根据权利要求1所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述s3中的光引发剂为光引发剂1173,加入量为植物防水剂质量的3~5%;
10.根据权利要求1所述的一种天然植物提取物抗菌防霉木竹板材的制备方法,其特征在于,所述s4中抗菌防水剂的涂覆量为木竹板材质量的2~5%;
