CN101486861A - 一种环保抗菌型水性涂料及其制备方法 - Google Patents

一种环保抗菌型水性涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种环保抗菌型水性涂料及其制备方法，组份包括去离子水、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、纳米TiO2、乳液或水分散体树脂、填料、防沉剂、流平剂、增稠剂、pH调节剂、抗划伤剂或增滑剂、颜料或着色剂、特殊功能添加剂等。制备方法包括：A.制备水性分散体；B.把步骤A所得的水性分散体加入搅拌的乳液中，再加入成膜助剂、流平剂、增稠剂、防沉剂、pH调节剂搅拌分散均匀；C.加入颜料或着色剂；D.补水并调为25℃时斯托默粘度为65～90KU即得该水性涂料。本发明提供的水性涂料对木质材料附着力好，漆膜丰满、具有一定硬度，低VOC、无重金属，具有抗菌、防霉功能，属于环保安全的儿童木制品水性涂料。

Description

一种环保抗菌型水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保抗菌型水性涂料，尤其涉及一种用于儿童木制品的环保抗菌型水性涂料。
本发明还涉及该用于儿童木制品的环保抗菌型水性涂料的制备方法。
背景技术
“玩具召回”事件所引发的儿童家居环保健康话题不断升温，也使得公众更加关注关系到儿童健康的玩具、家俱等产品的质量和安全。目前，我国尚未针对儿童用涂料油漆制定和出台相应的标准和法规，因此，消费者很难鉴别适合儿童用品使用的涂料。另外，国内儿童漆市场并不成熟，远未形成普遍的消费观念，且品类单一，专业化程度不够，不断造成儿童玩具中毒事件发生。
以前儿童玩具大多采用传统的溶剂漆(俗称油漆)会对人体健康、环境产生危害，尤其在室内使用时，苯类等有毒的有机溶剂持续挥发时间长，直接危害人的健康和生命安全。比如挥发性有机化合物(VOC)会使人出现头痛、恶心、咽喉痛、哮喘等病症；游离异氰酸酯(TDI)属吸入型积聚性强毒化合物，可引起支气管炎、哮喘、甚至窒息；苯是高毒致癌物质，主要影响造血系统、神经系统；铅对儿童健康的产生潜在危害，儿童的代谢功能尚未完善，解毒功能也未发育到能够应付进入体内的某些毒物的完善程度，保持敏感组织的生理屏障(如血脑屏障)成熟较晚，中枢神经系统也比较脆弱，因此，儿童对铅的敏感性比成人要高。铅在小儿肠道较易被吸收，一般成人的铅吸收率为10％，而儿童则高达53％。儿童软组织含有较多具有高生物活性的“可移动”的铅，这是急性毒副作用在机体内反应较强的原因；儿童对钙吸收多，也使铅容易在体内蓄积。
儿童木制品如儿童用桌、椅、婴儿车、儿童木器玩具、积木、铅笔等日用品，即使儿童玩具都采用水性涂料，也还不能确保其环保安全。因为在玩具使用、存放过程中易产生霉菌、细菌和空气污染，对儿童直接产生危害。目前已有抗菌材料(抗菌涂料、抗菌塑料、抗菌不锈钢、抗菌纸等)出现，但人们对抗菌涂料的研究主要是通过杀菌剂来实现杀菌功能，主要用于室内墙壁、卫生间、地板涂料等，但对儿童深度接触的儿童玩具来讲，使用杀菌剂不利于儿童身体健康的。因此，开发具有抗菌功能又环保安全的儿童木制品涂料是关注儿童健康一个必需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种对木质材料附着力好，漆膜丰满、具有一定硬度，低VOC、无重金属，具有抗菌、防霉功能的环保抗菌型水性涂料，还提供了该种涂料的制备方法。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：
本发明提供一种环保抗菌型水性涂料，其各组分及质量百分数如下：
去离子水     5～15％；
杀菌剂       0.5～5％；
消泡剂       0.05～1.0％；
润湿剂       0.1～0.5％；
分散剂       2.0～5.0％；
成膜助剂     3～10％；
纳米材料     10～25％；
填料         0～20％；
乳液或水分散体树脂   30～70％；
防沉剂   0～0.5％；
流平剂   0.1～1.5％；
增稠剂   0～1.0％；
PH调节剂   0.05～0.5％；
抗划伤剂或增滑剂   0～8％；
颜料或着色剂   0～15％；
特殊功能添加剂   0～5％；
其中，杀菌剂选用可食用的磺胺类药物，杀菌剂为磺胺间二甲氧嘧啶、磺胺二甲嘧啶、甲氧苄氨嘧啶、二甲氧氨嘧啶的一种或其组合。
成膜助剂选用无生理毒性、无VOC的有机化合物。成膜助剂选用聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇400、丙二醇苯醚PPH、醇酯-12的一种或其组合。
纳米材料为纳米TiO2、纳米级银之一或其组合。
填料选用不含重金属的超细轻钙、滑石粉、沉淀硫酸钡、硅钙粉、硬脂酸锌的一种或其组合。
乳液或水分散体树脂选用是不含游离单体，不含三苯，VOC的含量≤65g/L的苯丙乳液、硅丙乳液、丙烯酸树脂或乳液、聚氨酯树脂或乳液、聚酯水性树脂或乳液、环氧水性树脂或乳液的一种或其组合。
抗划伤剂或增滑剂选用抗划伤剂BYK-334、蜡乳液、蜡粉的一种或其组合。
颜料或着色剂选用有机颜料、染料、透明氧化铁、安巴粉颜料的一种或其组合。
特殊功能添加剂选用为了防止铁罐包装过早生锈的防锈剂、为了提高漆膜硬度的增硬剂、为了降低漆膜光泽的消光剂、为了改善漆膜手感的增滑剂、为了防止涂层叠压粘连的抗粘连剂、为了制成双组份漆并提高综合性能的交联剂、为了使涂层具有荷叶效应的憎水剂、为了增加涂层耐磨性的耐磨剂、为了户外用漆抗老化和防止变黄的紫外吸收剂、为了改变气味的增香剂的一种或其组合。
本发明还提供了该种环保抗菌型水性涂料的制备步骤如下：
A、制备水性分散体：按设定的重量百分比，将去离子水、杀菌剂、湿润剂、分散剂、消泡剂混合搅拌均匀，加入纳米材料和填料，以1000～3000rpm进行高速分散均匀，得到水性分散体；
B、把步骤A得到的水性分散体加入搅拌的乳液或水分散体树脂中，再加入成膜助剂、流平剂、增稠剂、防沉剂、pH调节剂搅拌分散均匀；
C、加入颜料或着色剂；
D、补水并调节粘度为65～90KU，制得环保抗菌型水性涂料。
作为一种优选方式，在D步骤的补水并调节粘度之前，根据实际需要先加入抗划伤剂、增滑剂和/或特殊功能添加剂。
本发明抗菌木器水性涂料的性能检测方法：
(1)抗菌木器水性涂料贮存稳定性测试方法：样品置于恒温烘箱内(温度控制在50±2℃)放置30天，或常温静置90天，观察是否出现浮色、沉淀或分水等，如无上述现象评为优秀；
(2)抗菌木器水性涂料挥发性有机物(VOC)和重金属测定，按照《室内装修装饰材料有害物质限量》GB18582-2007标准执行；
(3)抗菌木器水性涂料抗菌防霉测试方法：将涂有抗菌涂料的纸片裁剪成直径7mm的圆，将其紧贴于涂有细菌的表面皿上；将表面皿放置在37℃的恒温环境中，24h后，测量其产生的抑菌圈的直径，不仅得知其是否具有抗菌功能，还能大致估计其抗菌效果的好坏。抑菌圈越大，抗菌效果越好。一般抑菌圈直径大于10mm，就具备抗菌功能；
(4)抗菌木器水性涂料其它性能与水性木器漆性能检测方法相同。
本发明提供低VOC、无重金属，具有抗菌、防霉功能的环保抗菌型水性涂料既可用于儿童木器制品，也可用于木器家俱、木质办公用品和一切与木材相关的制品，也可用于金属、塑料、内外墙涂料等领域。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明：
本发明采用的水性树脂是苯丙乳液、硅丙乳液、丙烯酸树脂或乳液、聚氨酯树脂或乳液、聚酯水性树脂或乳液、环氧水性树脂或乳液等，要求树脂不含游离单体、不含三苯、VOC低(≤65g/L)。水性涂料中的成膜助剂选用无生理毒性、无VOC的有机化合物如聚乙二醇200、聚乙二醇300或聚乙二醇400、丙二醇苯醚PPH、醇酯-12等。杀菌剂选用可以食用的磺胺类药物(这种药物在临床医学中早已使用，对人体可以达到最小的危害)如磺胺间二甲氧嘧啶(SDM)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)、二甲氧氨嘧啶(DVD)等，它与具有抗菌防霉功能的纳米材料二氧化钛或氧化锌等共同组成来实现抗菌防霉功能。涂料中颜料或着色剂选用有机颜料、染料、透明氧化铁和安巴粉颜料等，颜料用于实色漆(不显露木纹的涂装)；染料、透明氧化铁和安巴粉用于透明色漆(显露木纹的涂装)。尽量避免无机颜料，因为其中含有一定量重金属，如果无机颜料中重金属符合卫生安全标准可以采用。填料一般用在水性腻子或实色漆中，选用符合卫生要求不含重金属的超细轻钙、滑石粉、沉淀硫酸钡、硅钙粉及硬脂酸锌。其它助剂如分散剂、流平剂、增稠剂、防沉剂等与普通涂料相近，选择零或低VOC、不含APE的产品。抗划伤剂或增滑剂选用蜡乳液或蜡粉，提高漆膜的抗划伤性和改善其手感。特殊功能添加剂，满足水性涂料特殊要求，如防锈剂(铁罐包装防止过早生锈)、增硬剂(提高漆膜硬度)、消光剂(降低漆膜光泽)、增滑剂(改善漆膜手感)、抗粘连剂(防止涂层叠压粘连)、交联剂(制成双组份漆，提高综合性能)、憎水剂(使涂层具有荷叶效应)、耐磨剂(增加涂层的耐磨性)、紫外吸收剂(户外用漆抗老化，防止变黄)，增香剂改变气味等，凡此种种不一而列。
本发明抗菌木器水性涂料的性能检测方法：
(1)抗菌木器水性涂料贮存稳定性测试方法：样品置于恒温烘箱内(温度控制在50±2℃)放置30天，或常温静置90天，观察是否出现浮色、沉淀或分水等，如无上述现象评为优秀。
(2)抗菌木器水性涂料挥发性有机物(VOC)和重金属测定，按照《室内装修装饰材料有害物质限量》GB 18582-2007标准执行。
(3)抗菌木器水性涂料抗菌防霉测试方法：将涂布有抗菌涂料的纸片裁剪成直径7mm的园型纸片，将其紧贴于表面涂有细菌皿上；将表面皿放置在37℃的恒温环境中，24h后，测量其产生的抑菌圈的直径，不仅得知其是否具有抗菌功能，还能大致估计其抗菌效果的好坏。抑菌圈越大，抗菌效果越好。一般抑菌圈直径大于10mm，就具备抗菌功能。
(4)抗菌木器水性涂料其它性能与水性木器漆性能检测方法相同。
下面介绍本发明的实施例及其制备方法：
实施例1：
组份                             含量        产地
1、去离子水                       5.5％
2、嘧胺类杀菌剂(TMP：SM2＝1：5)   1.5％       海川
3、消泡剂FoamStar A34             0.2％       Cognis
4、润湿剂Hydropalat110             0.3％      海川
5、分散剂Hydropalat3275            3.5％      海川
6、纳米TiO2 Ti-P100(≤10nm)        15.0％     SCI
7、聚氨酯乳液Necpae E106           60.0％     Avecia
8、成膜助剂PPH(KLT-850)            6.0％      科隆
9、流平剂DSX2000                   1.0％      Cognis
10、增稠剂DSX3116                  0.2％      Cognis
11、消泡剂Dehydran1293             0.3％      Cognis
12、PH调节剂AMP-95                 0.2％      Angus
13、蜡乳液513                      5％        Cognis
14、着色剂                         1.3％      海川
按下述方法制备抗菌型水性涂料：
(1)首先将1～5组份加入后混匀，慢慢加入组份6，加完后高速分散(1500rpm)得到一均匀水性分散体；
(2)把制成的上述水性分散体加入搅拌的组份7中，加入成膜助剂、流平剂、增稠剂、PH调节剂、蜡乳液搅拌分散均匀；
(3)加入着色剂，调成符合规定的颜色标样(色卡)；
(4)加入消泡剂Dehydran1293，在慢速(600rpm)搅拌下消泡；
(5)补水调成合适的粘度(75～85KU)，经检测合格后过滤包装。
实施例2：
组份                               含量      产地
1、去离子水                        6.5％
2、嘧胺类杀菌剂(TMP：SM2＝1：5)    2.0％     海川
3、消泡剂FoamStar A34              0.2％       Cognis
4、润湿剂Hydropalat110             0.2％       海川
5、分散剂Hydropalat3275            3.0％       海川
6、纳米TiO2Ti-P100(≤10nm)         15.0％      SCI
7、丙烯酸乳液6295W                 62.5％      Solutia
8、成膜助剂PPH(KLT-850)            5.0％       科隆
9、流平剂2020                      0.6％       Rohmhaas
10、增稠剂DSX3116                  0.2％       Cognis
11、消泡剂Dehydran1293             0.2％       Cognis
12、PH调节剂AMP-95                 0.2％       Angus
13、抗划伤剂BYK-334                4％         BYK
14、着色剂                         0.4％       海川
按下述方法制备抗菌型水性涂料：
(1)首先将1～5组份加入后混匀，慢慢加入组份6，加完后高速分散(1500rpm)得到一均匀水性分散体；
(2)把制成的上述水性分散体加入搅拌的组份7中，加入成膜助剂、流平剂、增稠剂、PH调节剂、抗划伤剂BYK-334搅拌分散均匀；
(3)加入着色剂，调成符合规定的颜色标样(色卡)；
(4)加入消泡剂Dehydran1293，在慢速(600rpm)搅拌下消泡；
(5)补水调成合适的粘度(75～85KU)，经检测合格后过滤包装。
实施例3：
组份                     含量        产地
1、去离子水              6.5％
2、嘧胺类杀菌剂(TMP：SM2＝1：5)       1.5％      海川
3、消泡剂FoamStar A34                 0.2％      Cognis
4、润湿剂Hydropalat110                0.3％      海川
5、分散剂Hydropalat3275               3.0％      海川
6、纳米TiO2+银DY-04(≤20nm)           13.0％     南京
7、聚氨酯乳液8925                     62.0％     长兴化学
8、成膜助剂PPH(KLT-850)               5.0％      科隆
9、流平剂DSX2000                      1.0％      Cognis
10、增稠剂DSX3116                     0.2％      Cognis
11、消泡剂Dehydran1293                0.3％      Cognis
12、PH调节剂AMP-95                    0.2％      Angus
13、抗划伤剂BYK-334                   4％        BYK
14、着色剂                            1.3％      海川
15、特殊功能添加剂                    1.5％
按下述方法制备抗菌型水性涂料：
(1)首先将1～5组份加入后混匀，慢慢加入组份6，加完后高速分散(1500rpm)得到一均匀水性分散体；
(2)把制成的上述水性分散体加入搅拌的组份7中，加入成膜助剂、流平剂、增稠剂、PH调节剂、抗划伤剂BYK-334搅拌分散均匀；
(3)加入着色剂，调成符合规定的颜色标样(色卡)；
(4)加入特殊功能添加剂，并搅拌分散均匀；
(5)加入消泡剂Dehydran1293，在慢速(600rpm)搅拌下消泡；
(6)补水调成合适的粘度(75～85KU)，经检测合格后过滤包装。
上述三个实施例所制得的儿童木制品抗菌型水性涂料表现出优良的性能和安全环保性能如下表1。
表1：三个实施例制得的抗菌型水性涂料的性能检测结果
 
样品 VOC(g/L) 附着力(级)   铅笔硬度(H)      贮存稳定性(50±2℃贮30天)     
实施例1 65.8 1 2～3 优
实施例2 86.3 1 1～2 优
实施例3 68.2 1 2～3 优
三个实例重金属含量都未检出。
三个实例抗菌检测：选用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行测试，实验结果如下：
(1)实施例1试样贴附于涂有金黄色葡萄球菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为：21～22mm；试样贴附于涂有大肠杆菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为：22～23mm。
(2)实施例2试样贴附于涂有金黄色葡萄球菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为：22～23mm；试样贴附于涂有大肠杆菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为：25～26mm。
(3)实施例3试样贴附于涂有金黄色葡萄球菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为：25～26mm；试样贴附于涂有大肠杆菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为：27～28mm。
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (11)

1、一种环保抗菌型水性涂料，其特征在于：包含有以下组份及其重量百分比：
去离子水                  5～15％；
杀菌剂                    0.5～5％；
成膜助剂                  3～10％；
消泡剂                    0.05～1.0％；
润湿剂                    0.1～0.5％；
分散剂                    2.0～5.0％；
纳米材料                  10～25％；
填料                      0～20％；
乳液或水分散体树脂        30～70％；
流平剂                    0.1～1.5％；
增稠剂                    0～1.0％；
防沉剂                    0～0.5％；
pH调节剂                  0.05～0.5％；
抗划伤剂或增滑剂          0～8％；
颜料或着色剂              0～15％；
特殊功能添加剂            0～5％。
2、如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于：所述的杀菌剂为磺胺间二甲氧嘧啶、磺胺二甲嘧啶、甲氧苄氨嘧啶、二甲氧氨嘧啶的一种或其组合。
3、如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于：成膜助剂选用聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇400、丙二醇苯醚PPH、醇酯-12的一种或其组合。
4、如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于：所述的纳米材料为纳米TiO2、纳米级银之一或其组合。
5、如权利要求1所述的环保抗菌型水性涂料，其特征在于：所述的填料选用超细轻钙、滑石粉、沉淀硫酸钡、硅钙粉、硬脂酸锌的一种或其组合。
6、如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于：所述的乳液或水分散体树脂选用苯丙乳液、硅丙乳液、丙烯酸树脂或乳液、聚氨酯树脂或乳液、聚酯水性树脂或乳液、环氧水性树脂或乳液的一种或其组合。
7、如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于：所述的抗划伤剂或增滑剂选用抗划伤剂BYK-334、蜡乳液、蜡粉的一种或其组合。
8、如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于：所述的颜料或着色剂选用有机颜料、染料、透明氧化铁、安巴粉颜料的一种或其组合。
9、如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于：所述的特殊功能添加剂选用为了防止铁罐包装过早生锈的防锈剂、为了提高漆膜硬度的增硬剂、为了降低漆膜光泽的消光剂、为了改善漆膜手感的增滑剂、为了防止涂层叠压粘连的抗粘连剂、为了制成双组份漆并提高综合性能的交联剂、为了使涂层具有荷叶效应的憎水剂、为了增加涂层耐磨性的耐磨剂、为了户外用漆抗老化和防止变黄的紫外吸收剂、为了改变气味的增香剂的一种或其组合。
10、一种如权利要求1-9任一所述的环保抗菌型水性涂料的制备方法，其特征在于：包括如下的步骤：
A、制备水性分散体：按设定的重量百分比，将去离子水、杀菌剂、湿润剂、分散剂、消泡剂混合搅拌均匀，加入纳米材料和填料，以1000～3000rpm进行高速分散均匀，得到水性分散体；
B、把步骤A得到的水性分散体加入搅拌的乳液或水分散体树脂中，再加入成膜助剂、流平剂、增稠剂、防沉剂、pH调节剂搅拌分散均匀；
C、加入颜料或着色剂；
D、补水并调节粘度为65～90KU，制得环保抗菌型水性涂料。
11、根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：在D步骤的补水并调节粘度之前，根据实际需要先加入抗划伤剂、增滑剂和/或特殊功能添加剂。
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