一种桉树精油缓释型功能性装饰材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种桉树精油缓释型功能性装饰材料的制备方法，其采用经过乳化的海藻酸钠，经间隙喷射挤出、凝固成球状，并经冷冻干燥、并经真空冷冻干燥后形成疏松多孔状的“微球”，再经复合交联，以对桉树精油形成有效包封，使得桉树精油充分“储存”在细小的疏松多孔状的“微球”内部，进而均匀分散在装饰材料的内部等系列技术手段，使得最终的装饰材料产品可以持续稳定地释放出桉树精油芬芳气味。并且，由于，上述“微球”表面已经被胶/乳包覆，其透气性一定程度上得到抑制，可以较好地保持其缓释性能。本发明具有生产成本低、桉树精油的缓释性能好等特点；本发明生产的产品适于高档室内装饰用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能性装饰材料的制备方法，尤其涉及一种桉树精油缓释型功能性装饰 材料的制备方法；属于建筑装饰材料技术领域。

背景技术

随着生活水平的提高和绿色环保理念的深入人心，人们对于传统的建筑(装饰)材料的 品质要求越来越高。在市场需求的导向作用下，功能性建筑(装饰)材料的研发已经成为本 领域技术人员的一个热点课题。正因为如此，近年来，各类建筑(装饰)材料功能性逐渐被 挖掘、拓展和延伸，相关产品相继推向市场。

桉树精油是最常见和用途最广泛的精油之一，具有良好的保健作用。桉树精油能够有效 缓解鼻窦感染，流感，支气管炎，伤风鼻塞和其他呼吸系统疾病。同时，有助于减少发烧和 血压，帮助肌肉和关节疼痛，头痛和偏头痛，甚至有助于关节炎。另外，桉树精油还具有良 好的止痛和镇静作用。因其具有良好的抗菌和杀菌特性，桉树精油分子弥散在空气中，它会 帮助阻止细菌传播如同消毒空气一般。更重要的是，它还可以提高红血球的带氧量，从而增 加身体细胞的氧分供应，加强β和γ球蛋白抗体的功效，有效提高身体免疫的抵抗力。

软瓷是近年来兴起的一种新型的节能低碳装饰材料，其作为墙面装饰材料，具有质轻、 柔性好、外观造型多样、耐候性好等特点；其用作地面装饰材料，具有耐磨、防滑、脚感舒 适等特点；施工简便、快捷，比传统材料缩短工期，节约空间，节约成本，而且不易脱落。 适用于外墙、内墙、地面等建筑装饰，特别适用于高层建筑外饰面工程、建筑外立面装饰工 程、外墙面材、外保温体系的饰面层及弧形墙、拱形柱等异性建筑的饰面工程。特别是，软 瓷用于内外墙翻新施工时，无须敲掉旧基面。因而，施工快捷简便、工程量小且无建筑垃圾 产出。特别是软瓷还具有透气性好的特点。

假设将从天然植物中萃取提纯的桉树精油“包覆”在用于室内装饰用的装饰材料中，结合 软瓷透气性好的特点，以使桉树精油持续释放，将有望成为具有市场竞争力的功能性装饰材 料。

但是，如何开发出与装饰材料相容性好、可有效“固化”在装饰材料内部，以携带承载液 态桉树精油的载体，以及如何有效控制桉树精油的挥发或释放速率，成为本领域技术人员进 行该类产品研发，必须首先解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种缓释性能好、可以持续稳定地释放出桉树精油芬芳气味的桉 树精油缓释型功能性装饰材料的制备方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种桉树精油缓释型功能性装饰材料的制 备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，桉树精油微球制备：

按质量比1︰5︰5︰15，分别称取桉树精油、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、硬脂酸单 甘油酯和海藻酸钠，备用；

将所取桉树精油、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯和硬脂酸单甘油酯，混合、乳匀5min， 制得第一混合乳液；

并将所取海藻酸钠配制成质量百分比浓度为3-5％的海藻酸钠溶液；

然后，将上述第一混合乳液加入到质量百分比浓度为3-5％的海藻酸钠溶液中，搅拌 30min，得到海藻酸钠乳化液；

将所制得的海藻酸钠乳化液入储液罐，然后，采用间隙喷射方式，将海藻酸钠乳化液经 第一孔板喷射至质量百分比浓度为4-5％的CaCl₂溶液中，以使海藻酸钠乳化液在CaCl₂溶液 中凝固成球状；在喷射过程中，持续搅拌CaCl₂溶液；

上述第一孔板的孔径为3mm；

所述间隙喷射方式是指速度为1次/5秒，相邻两次喷射之间的间隔时间为5秒；

待全部海藻酸钠乳化液挤出并凝固成形后，先离心分离，后将固形物依次用丙酮、乙醇、 蒸馏水各洗涤1次；

然后，再将洗涤后的固形物在-20℃下真空冷冻干燥1-3小时，制得桉树精油初制干微球；

第二步，复合交联微球制备：

将所得桉树精油初制微球浸没在桉树精油中，待桉树精油初制微球吸收至饱和状态后， 滤取出，得到桉树精油湿微球，备用；

第三步，按质量比1:1:10，分别取聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、硬脂酸单甘油酯和羧 甲基纤维素钠，并将羧甲基纤维素钠加入蒸馏水，配制成质量百分比浓度为10-15％的羧甲基 纤维素钠溶液；

将所取聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯和硬脂酸单甘油酯，分别加入至上述羧甲基纤维素 钠溶液中，乳匀15min后，制得第二混合乳液；

第四步，将上述桉树精油湿微球浸没在上述第二混合乳液中，混合搅拌30min，以形成 均匀的悬浊乳液；

然后，将上述悬浊乳液入储液罐，采用上述间隙喷射方式，经孔径为6mm的第二孔板， 将悬浊乳液喷射至质量百分比浓度为15-18％硫酸铝钾溶液中；在喷射过程中，持续搅拌硫酸 铝钾溶液；

待充分反应后，离心分离，后依次用正己烷、乙醇、蒸馏水各洗涤1次，冷冻干燥后得 到复合交联微球；

第五步，装饰材料的成型：

按质量份数，分别取100-160份的高分子弹性体，400-500份无机填料，3-6份发泡剂， 3-6份分散剂，10-40份胶粘剂，80-100份复合交联微球，搅拌混合均匀后，

加入到模具中，在150-180℃下压制成型，并在180-200℃模压5-10min；再经保温固化 1-2h后，脱模；并以3-10℃/min的降温速率冷却至室温，即得。

优选为，上述高分子弹性体为聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或聚氨酯中的一种或 几种。

进一步优选，上述无机填料为经过粉磨后的水泥块、瓷片或大理石的一种或几种，粉磨 后的粒径为20-50μm。

进一步优选，上述胶粘剂的化学成分为氯丁乳胶。

进一步优选，上述桉树精油均是按如下方法提取的：

第一步，取经过干燥后的桉树枝叶，入粉碎机粉碎成颗粒状，备用；

第二步，按质量比1:25的比例，将颗粒状的桉树枝叶浸没在有机溶剂中，入圆环形旋转 加热炉，在150℃下，旋转加热24h；

然后，过滤3-5次，取滤液，在110℃条件下，进行减压蒸馏，以除去剩余的有机溶剂， 得到桉树精油粗品；

第三步，采用硅胶柱分离方式，对精油粗产品提纯，即得；

上述有机溶剂为石油醚，正己烷，乙酸乙酯，丙酮中的一种或几种。

上述技术方案直接带来的技术效果是，采用经过乳化的海藻酸钠，经间隙喷射挤出、凝 固成球状，并经冷冻干燥、并经真空冷冻干燥后形成疏松多孔状的“微球”，再经复合交联， 以对桉树精油形成有效包封，使得桉树精油充分“储存”在细小的疏松多孔状的“微球”内部， 进而均匀分散在装饰材料的内部等系列技术手段，

使得最终的装饰材料产品可以持续、稳定地缓慢释放出桉树精油芬芳气味。并且，由于， 上述“微球”表面已经被胶/乳包覆，其透气性一定程度上得到抑制，可以较好地保持其缓释性 能。

上述技术方案中，储存有桉树精油的微球已经经过复合交联，其表面富含大量的极性基 团，利于其与装饰材料之间形成键合作用，形成一个有机的整体。也就是说，“微球”的引入， 不仅不会导致最终产品装饰材料的各项物理性能指标，并且，这种携带有大量桉树精油成分 的“微球”均匀分散在最终所制得的装饰材料中。

上述技术方案中，桉树精油初制干微球是在-20度的低温下真空冷冻干燥成形的，一方面， 其物料的物理结构变化较小，其组织结构被较好地保存下来；更为关键的是，微球冷冻干燥 后，其内部呈多孔的海绵状，保存了较多的内部空间，因而具有优异的吸附能力，可吸附精 油液滴直至饱和。

上述技术方案中，之所以选择海藻酸钠作为桉树精油“载体”的制备原料，原因在于，海 藻酸钠是一种阴离子聚电解质多糖，利用钙离子交联可形成凝胶微球。而形成的微球可包覆 精油分子，使其不易泄漏；

同时，采用冷冻干燥方式，海藻酸钠钙表面呈多孔海绵状，提高材料的吸附能力，有助 于精油的再次吸附。

并且，后续的羧甲基纤维素钠的引入，主要考虑到的是，羧甲基纤维素钠的分子结构中 羧基与Al³⁺配位形成微交联，对精油可实施有效包封且微球稳固成型，复合交联后，利于桉 树精油分子的缓释。

上述技术方案中，主要原料来源广泛，价格低廉，整个生产过程中无污染、无有毒有害 物的排放。

此外，上述技术方案中，桉树精油的提取采用的是溶剂提取法，其工艺步骤简单、易操 作，产率高、成本低。

综上所述，本发明相对于现有技术，具有生产成本低、桉树精油的缓释性能好。亦即， 装饰材料产品的功能性、稳定性和质量可靠性好等有益效果。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细说明。

说明：以下各实施例，所使用的桉树精油，都是按如下方法提取的：

第一步，取经过干燥后的桉树，入粉碎机粉碎成颗粒状，备用；

第二步，按质量比1:25的比例，将颗粒状的桉树浸没在有机溶剂中，入圆环形旋转加热 炉，在150℃下，旋转加热24h；

然后，过滤3-5次，取滤液，在110℃条件下，进行减压蒸馏，以除去剩余的有机溶剂， 得到桉树精油粗品；

第三步，采用硅胶柱分离方式，对精油粗产品提纯，即得；

上述有机溶剂为石油醚，正己烷，乙酸乙酯，丙酮中的一种或几种。

实施例1桉树精油缓释型功能性装饰材料的制备方法包括以下步骤：

第一步，桉树精油微球制备：

按质量比1︰5︰5︰15，分别称取桉树精油、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、硬脂酸单 甘油酯和海藻酸钠，备用；

将所取桉树精油、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯和硬脂酸单甘油酯，混合、乳匀5min， 制得第一混合乳液；

并将所取海藻酸钠配制成质量百分比浓度为3-5％的海藻酸钠溶液；

然后，将上述第一混合乳液加入到质量百分比浓度为3-5％的海藻酸钠溶液中，搅拌 30min，得到海藻酸钠乳化液；

将所制得的海藻酸钠乳化液入储液罐，然后，采用间隙喷射方式，将海藻酸钠乳化液经 第一孔板喷射至质量百分比浓度为4-5％的CaCl₂溶液中，以使海藻酸钠乳化液在CaCl₂溶液 中凝固成球状；在喷射过程中，持续搅拌CaCl₂溶液；

上述第一孔板的孔径为3mm；

上述间隙喷射方式是指速度为1次/5秒，相邻两次喷射之间的间隔时间为5秒；

待全部海藻酸钠乳化液挤出并凝固成形后，先离心分离，后将固形物依次用丙酮、乙醇、 蒸馏水各洗涤1次；

然后，再将洗涤后的固形物在-20℃下真空冷冻干燥3小时，制得桉树精油初制干微球；

第二步，复合交联微球制备：

将所得桉树精油初制微球浸没在桉树精油中，待桉树精油初制微球吸收至饱和状态后， 滤取出，得到桉树精油湿微球，备用；

第三步，按质量比1:1:10，分别取聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、硬脂酸单甘油酯和羧 甲基纤维素钠，并将羧甲基纤维素钠加入蒸馏水，配制成质量百分比浓度为10-15％的羧甲基 纤维素钠溶液；

将所取聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯和硬脂酸单甘油酯，分别加入至上述羧甲基纤维素 钠溶液中，乳匀15min后，制得第二混合乳液；

第四步，将上述桉树精油湿微球浸没在上述第二混合乳液中，混合搅拌30min，以形成 均匀的悬浊乳液；

然后，将上述悬浊乳液入储液罐，采用上述间隙喷射方式，经孔径为6mm的第二孔板， 将悬浊乳液喷射至质量百分比浓度为15-18％硫酸铝钾溶液中；在喷射过程中，持续搅拌硫酸 铝钾溶液；

待充分反应后，离心分离，后依次用正己烷、乙醇、蒸馏水各洗涤1次，冷冻干燥后得 到复合交联微球；

第五步，装饰材料的成型：

按质量份数，分别取100份的高分子弹性体，400份无机填料，3-6份发泡剂，3-6份分 散剂，10-40份胶粘剂，80份复合交联微球，搅拌混合均匀后，加入到模具中，在150-180℃ 下压制成型，并在180-200℃模压5-10min；再经保温固化1-2h后，脱模；并以3-10℃/min 的降温速率冷却至室温，即得。

上述高分子弹性体为聚丙烯酸酯。

上述无机填料为经过粉磨后的水泥块、瓷片或大理石的混合物，粉磨后的粉体粒径为 20-50μm。上述胶粘剂的化学成分为氯丁乳胶。

实施例2

除“按质量份数，分别取120份的高分子弹性体，450份无机填料，3-6份发泡剂，3-6份 分散剂，10-40份胶粘剂，90份复合交联微球”、高分子弹性体为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物之外； 其余，均同实施例1。

实施例3

除高分子弹性体为聚氨酯外；其余，均同实施例1。

实施例4

“按质量份数，分别取160份的高分子弹性体，450份无机填料，3-6份发泡剂，3-6份分 散剂，10-40份胶粘剂，100份复合交联微球”外；其余，均同实施例1。

实施例5

“按质量份数，分别取145份的高分子弹性体，500份无机填料，3-6份发泡剂，3-6份分 散剂，10-40份胶粘剂，100份复合交联微球”外；其余，均同实施例1。

产品的检测与检验：

1、桉树精油缓释性的功能性检测。

方法如下：分别取实施例1-5所制得的功能性装饰材料产品对5个不同的房间的内墙进 行室内装饰，并经常开门开窗，以保持室内空气流动顺畅。

使用气体检测仪，每隔一周进行一次室内空气质量监测，持续50周。监测结果显示：气 体浓度无任何变化。

在每次室内空气质量监测过程中，选择1-2人随同进入房间，并进行深呼吸，均可感觉 到有一种“似无似有”的淡淡的桉树芬芳气味，感觉很舒适。

说明：产品所释放出的桉树精油芬芳气味浓度很低，缓释性能好。

2、装饰材料物理性能检测对比

将实施例1-5所制得功能性装饰材料产品与按常规方法生产的、除未掺杂有复合交联微 球外，其他各原料分别与实施例1-5所用原料种类和配比相同的装饰材料产品对比。

对比结果如下表1：

指标 吸水率 撕裂强度kN/m 拉伸强度MPa 耐污染性 柔韧性 实施例1 1.59％ 25 6.5 4级 好 对比样1 1.58％ 23.5 6.5 4级 好 实施例2 1.55％ 25 6.1 4级 好 对比样2 1.5％ 24 6.0 4级 好 实施例3 1.65％ 24 6.2 4级 好 对比样3 1.55％ 23.5 6.0 4级 好 实施例4 1.52％ 24 6.4 4级 好 对比样4 1.5％ 24 6.1 4级 好 实施例5 1.47％ 24.5 5.9 4级 好 对比样5 1.43％ 24.5 5.88 4级 好

对比结果显示：复合交联微球的引入，对装饰材料的主要物理性能指标几乎没有任何影 响。排除检测误差因素，可以看出，相反地，在吸水率、拉伸强度和抗撕裂强度等方面，甚 至还产生了细微的改善作用。