CN101486863A - 一种抗菌型水性涂料及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌型水性涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌型水性涂料及其制备方法。水性涂料包括组份及其重量百分比如下：去离子水5～15％，杀菌剂0.5～5％，消泡剂0.05～1.0％，分散剂3～15％，纳米材料10～25％，水性树脂分散体30～70％，附着力树脂或增塑剂0.5～10％，润湿剂0.3～5％，流平剂0.1～1.0％，增稠剂0～1.0％，pH调节剂0.05～1.0％，颜料或着色剂0～ 15％，特殊功能添加剂0～8％，固化剂1～10％。将上述组份按照一定的步骤进行混合，搅拌，调节粘度，制得分散均匀的水性涂料。本发明提供的水性涂料，可用于儿童塑料制品与所有塑料相关的制品，也可用于金属、木器、纸制品、内外墙涂料等领域。

Description

一种抗菌型水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性涂料，尤其涉及一种用于儿童塑料制品的抗菌型水性涂料。
本发明还涉及了这种用于儿童塑料制品的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、家具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。少儿卫生专家季成叶教授认为：“采用环保的儿童涂料，给孩子一个阳光健康的成长环境，应该成为产业、企业必须遵守的规则。”“相比较其他涂料油漆，儿童漆是要求最为严格的”。
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。以水为溶剂，不含苯、甲苯、二甲苯，不含游离异氰酸酯等有害物质，对人体无危害、对环境无污染。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。
儿童塑料制品或玩具即使采用水性涂料，但还不能确保健康安全。因为在使用、存放过程中易产生霉菌、细菌和空气污染，对儿童的身体直接产生危害。目前都有抗菌材料(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塑料制品涂料是本行业中必需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种对各种塑料基材(如PVC、PE、PP、PS、EVA、ABS、PU、有机玻璃、电木、尼龙等)或皮革附着力好、漆膜丰满、具有一定硬度、低VOC、无重金属，具有抗菌、防霉功能的环保安全儿童塑料制品水性涂料，并提供这种水性涂料的制备方法。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：
本发明提供一种抗菌型水性涂料，包括组份及其重量百分比如下：
去离子水5～15％，杀菌剂0.5～5％，消泡剂0.05～1.0％，分散剂3～15％，纳米材料10～25％，水性树脂分散体30～70％，附着力树脂或增塑剂0.5～10％，润湿剂0.3～5％，流平剂0.1～1.0％，增稠剂0～1.0％，PH调节剂0.05～1.0％，颜料或着色剂0～15％，特殊功能添加剂0～8％，固化剂1～10％。
所述的水性树脂分散体要求不含游离单体、不含三苯、VOC低(≤100g/L)，可以是丙烯酸树脂分散体、聚氨酯树脂分散体、聚酯树脂分散体、醇酸树脂分散体、环氧树脂分散体之一或其组合。
所述的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)，可以为磺胺间二甲氧嘧啶(SDM)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)、二甲氧氨嘧啶(DVD)、青霉素之一或其组合。
所述的纳米材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米级银粉之一或其组合。
通过杀菌剂与具有抗菌防霉功能的纳米材料的组合来实现抗菌防霉功能。
所述的颜料或着色剂为有机颜料、染料、透明氧化铁、安巴粉、珠光颜料、多角效应颜料、金属颜料之一或其组合。所选颜料要符合卫生安全标准(重金属不得超标)才可采用。
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。
所述的固化剂聚氮丙啶、碳化二亚胺、三聚氰氨之一或其组合。
所述的特殊功能添加剂选用防止铁罐包装过早生锈的防锈剂、提高漆膜硬度的增硬剂、降低漆膜光泽的消光剂、提高漆膜的抗划伤性的抗划伤剂、改善漆膜手感的增滑剂、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、使涂层具有荷叶效应的憎水剂、增加涂层的耐磨性的耐磨剂、抗老化和防止变黄的紫外吸收剂、改变气味的增香剂的一种或其组合。
本发明还提供一种如上所述的抗菌型水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、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，以转速1000～1800rpm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，再加入附着力树脂或增塑剂、润湿剂、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，根据色彩要求，调成符合规定的颜色标准；
D、补水并调节粘度为65～90KU，制得抗菌型水性涂料。
作为一种优选方案，根据特殊功能要求，C步骤结束后，先加入特殊功能添加剂，搅拌均匀后，再进行D步骤。
制得的抗菌型水性涂料经检测合格后进行过滤包装。
本发明抗菌型水性涂料的性能检测方法如下：
(1)抗菌型塑料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)抗菌型塑料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)抗菌型塑料水性涂料抗菌防霉测试方法：将涂布有抗菌涂料的塑料薄片(厚度1～3mm、预先进行消毒处理)裁剪成直径7mm的园型塑料片，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)抗菌型塑料水性涂料其它性能与水性漆性能检测方法相同。
本发明在制备水性涂料时，可以按不同的水性树脂分散体性能要求制成单组份或双组份。双组份漆使用时按规定的配比进行混配熟化后才能涂刷或喷涂。
本发明提供的抗菌型水性涂料，可用于儿童塑料制品，也可用于与所有塑料相关的制品，也可用于金属、木器、纸制品、内外墙涂料等领域。塑料制品在涂刷或喷涂前先对塑料基材进行表面处理才能涂刷，提高水性涂料的附着力。
具体实施方式
下面通过均采用双组份制备黑色水性涂料对本发明作进一步说明：
黑色水性涂料：
甲组份                                   含量        产地
1、去离子水                              21.2％
2、嘧胺类杀菌剂(TMP：SM2＝1：5)          1.5％
3、消泡剂FoamStar A34                    0.1％
4、润湿剂Hydropalat110                   0.2％
5、分散剂Hydropalat3275                  3.5％
6、纳米TiO2Ti-P100(≤10nm)               15％
7、聚氨酯树脂分散体Sancure129298、       45％
8、流平剂DSX2000                         2.0％
9、增塑剂KP140                  0.2％
10、PH调节剂28％氨水            0.5％
11、蜡乳液513                   5％
12、水性碳黑色浆                2.5％
13、紫外线吸收剂UV531           0.3％
14、哑光粉OK-412                3.0％
以上述为甲组份，配以固化剂为乙组份，根据固化剂不同可配成以下不同功能要求的水性涂料。
实例1(最软、橡胶手感)，甲组份：乙组份＝100：7
乙组份                       含量
去离子水                     71.5％
XAMA-7交联剂                 21.5％
28％氨水                     7.0％
实例2(软、羊皮手感)，甲组份：乙组份＝100：26
乙组份                       含量
去离子水                     63.5％
Bayhydur PX-7063             36.5％
实例3(硬)，甲组份：乙组份＝100：35
乙组份                       含量
去离子水                     61.5％
Bayhydur PX-7063             38.5％
上述3种实例配方可用于不同用途及要求的儿童塑料制品，可根据儿童爱好配成各种颜色，满足儿童的好奇心。
上述的黑色水性涂料通过以下方法制得：
A、首先将前5种组份加入后混匀，慢慢加入6，加完后以1500rpm的转速进行高速分散，得到均匀的水性分散体；
B、把制成的上述水性分散体加入搅拌的聚氨酯树脂分散体7中，加入流平剂、增塑剂、PH调节剂、蜡乳液搅拌分散均匀；
C、加入着色剂，调成符合规定的颜色标样(色卡)；
D、加入哑光粉、紫外线吸收剂，在600rpm下搅拌均匀；
E、补水调成合适的粘度(75～85KU)，经检测合格后过滤包装。
使用时按规定的甲乙组份配比进行混配熟化后才能涂刷或喷涂。
上述三个实施例所制得的抗菌型儿童水性塑料涂料表现出优良的性能和安全环保性能如下表。
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)
实例1 55.6 1 1～2 优
实例2 56.3 1 ～2 优
实例3 58.2 1 2～3 优
以上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：20～21mm；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：21～22mm。
(2)实例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：20～21mm；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：23～24mm。
(3)实例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：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：22～23mm。
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 (9)

1、一种抗菌型水性涂料，其特征在于：包括组份及其重量百分比如下：
去离子水5～15％，杀菌剂0.5～5％，消泡剂0.05～1.0％，分散剂3～15％，纳米材料10～25％，水性树脂分散体30～70％，附着力树脂或增塑剂0.5～10％，润湿剂0.3～5％，流平剂0.1～1.0％，增稠剂0～1.0％，PH调节剂0.05～1.0％，颜料或着色剂0～15％，特殊功能添加剂0～8％，固化剂1～10％。
2、根据权利要求1所述的抗菌型水性涂料，其特征在于：所述的水性树脂分散体是丙烯酸树脂分散体、聚氨酯树脂分散体、聚酯树脂分散体、醇酸树脂分散体、环氧树脂分散体之一或其组合。
3、根据权利要求1所述的抗菌型水性涂料，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、青霉素之一或其组合。
4、根据权利要求1所述的抗菌型水性涂料，其特征在于：所述的纳米材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米级银粉之一或其组合。
5、根据权利要求1所述的抗菌型水性涂料，其特征在于：所述的颜料或着色剂为有机颜料、染料、透明氧化铁、安巴粉、珠光颜料、多角效应颜料、金属颜料之一或其组合。
6、根据权利要求1所述的抗菌型水性涂料，其特征在于：所述的固化剂聚氮丙啶、碳化二亚胺、三聚氰氨之一或其组合。
7、根据权利要求1所述的抗菌型水性涂料，其特征在于：所述的特殊功能添加剂选用防锈剂、提高漆膜硬度的增硬剂、降低漆膜光泽的消光剂、抗划伤剂、改善漆膜手感的增滑剂、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、使涂层具有荷叶效应的憎水剂、耐磨剂、抗老化和防止变黄的紫外吸收剂、增香剂的一种或其组合。
8、一种如权利要求1-7任一所述的抗菌型水性涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、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，以转速1000～1800rpm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，再加入附着力树脂或增塑剂、润湿剂、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，制得抗菌型水性涂料。
9、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：C步骤结束后，先加入特殊功能添加剂，搅拌均匀后，再进行D步骤。
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