CN103525232A - 一种防霉水性涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防霉水性涂料的制备方法，它是由下列重量百分比的原料混合制成：硅丙乳液30～35％；复合填料10～13％；防霉剂6～8％；其余为水。本发明使用的原料既能够使涂料具有优异的粘接性、阻燃性能又能够提高体系的防霉性能，各组分配比合理，相容性强，得到的涂料具有长的储存期，并且环保，制备方法简易，可用于建筑装饰等领域。

Description

一种防霉水性涂料的制备方法

技术领域

本发明属于涂料制备技术领域，具体涉及一种防霉水性涂料的制备方法。

背景技术

涂料是由高分子物质和配料组成的混合物，并能涂覆在基材表面形成牢固附着连续涂膜的新型高分子材料。

凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料与溶剂型涂料的最大区别在于，涂料中的大部分有机溶剂被水所取代，由水、有机物、填料等组成。水性涂料是建筑装饰行业的发展趋势，具有以下特点：以水为溶剂，节省资源，降低了施工时火灾危险性，降低大气污染；可以在湿表面和潮湿环境中直接涂覆，对基材表面适应性好；喷涂工具可以用水清洗；施工简单。

涂料需要具有防霉性。霉菌的发生不仅影响物体表面的美观，在深层生长的霉菌还会冲破漆膜造成开裂和剥落，导致物体受损；并且增生的霉菌还会威胁到动物和人类的健康。因此，涂料的防霉已引起足够的重视，其中防霉剂的加入是涂料具有防霉功能的关键。

目前，用于涂料防霉的材料主要有无机物，比如纳米二氧化钛、无机铜盐；有机物，比如咪唑化合物、季铵盐化合物。但是，无机物防霉剂的效果持续性差，并且需要加入许多助剂，加工成本高；有机物防霉剂会发生老化分解，导致防霉效果下降，还会影响涂料的成膜性。所以需要研发一种新的防霉剂，并利用其制备出防霉性能优异的水性涂料。

另外，水性涂料还需要能够快速固化，并具有一定的粘接力与阻燃性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种防霉水性涂料的制备方法，由此制备的涂料组成简单、制备方便，具有粘接能力强、阻燃、防霉性能优异的特点。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种防霉水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)硅丙乳液的制备：将丙烯酸丁酯和去离子水混合均匀得到混合物A；然后配制质量浓度为10％的碳酸钾水溶液；接着依次向反应器中加入去离子水、壬基酚聚氧乙烯醚以及NaHCO₃，于50℃搅拌30min，得到混合物B；然后将混合物A以及碳酸钾水溶液加入到混合物B中，混合均匀，搅拌55min，得到混合物C；最后将四乙氧基硅烷加入到混合物C中，在60℃，保温反应0.5h；停止加热，冷却至室温即得到所述的硅丙乳液；

所述硅丙乳液中，各原料的重量配比为：

(2)复合填料的制备：将生贝壳粉与磷酸铝混合均匀后在600℃烧结25min，之后将烧结体粉碎，并选取粒径为0.8～1.2μm的粉末；然后对粉末进行表面处理，具体为将粉末放入容器中，加入粉末质量20倍的乙醇以及粉末质量1.1％的端羟基聚硅氧烷，搅拌45min，最后干燥即得到所述的复合填料；其中生贝壳粉与磷酸铝的质量比为5∶1；端羟基聚硅氧烷的分子量为900～1500；

(3)防霉剂的制备：将含溴化合物、对羟基苯甲酸甲酯、碳酸钾加入溶剂丁酮中，回流反应2小时，冷却至室温、抽滤，所得滤渣烘干后得到固体粉末；然后将上述固体粉末、三氟甲磺酸镧和咪唑混合均匀，置于容器中，微波加热反应后得到粗产物；然后在上述粗产物中加入水、乙二胺-N，N′-二乙酸和浓度为30％的氨水，浸泡10小时，过滤，滤液烘干得到产物即为防霉剂；其中含溴化合物、对羟基苯甲酸甲酯以及咪唑的质量比为1∶0.4∶2.6；含溴化合物、三氟甲磺酸镧以及碳酸钾的质量比为1∶0.01∶0.12；水的质量为粗产物的15倍；粗产物、乙二胺-N，N′-二乙酸以及氨水的质量比为1∶0.2∶0.8；所述含溴化合物为：BrCH₂CH₂OCH₂CH₂Br；

(4)防霉水性涂料的制备：将上述硅丙乳液、复合填料、防霉剂加入到水中，混合均匀即得到所述的防霉水性涂料；其中四种组分的质量百分比为：

优选的技术方案中，上述防霉水性涂料中四种组分的质量百分比为：

上述技术方案中，所述步骤(3)中烘滤渣时的温度为80℃，时间为1小时；微波加热时间为150秒，功率为720w。

本发明的端羟基聚硅氧烷为线性结构，两端含有羟基，具有高的粘接性能，用以对复合填料的表面处理，可以增强无机物与涂料中其余有机成分的相容性；但是由于涂料的特殊性，使用时对聚硅氧烷的分子量有要求，分子量过低会影响体系的固化特性，过高则影响涂覆涂料的均匀性。

本发明采用水作为溶剂调节粘度，同时避免了有机溶剂的污染。三种主要成分的比例对涂料的性能，特别是贮存时间、固化性能有很大影响；本发明公开的比例合理，涂料存放时间长，使用时固化快速。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

(1)本发明采用合适的原料制备了新的可用于水性涂料的防霉剂，其具有优异的防霉性能与阻燃性能，无色无味；利用其制备的涂料具有优异、持久的防霉效果；

(2)本发明使用含有丰富甲壳素的、无毒的贝壳粉与粘接性优异的磷酸铝烧结并经硅氧烷处理后作为填料，与有机成分相容性好，强化了涂料的成膜效果，并具有抗老化效果；

(3)本发明公开的涂料组成合理，成本低，各组分之间相容性好，环保、防霉、阻燃，制备方法简单，具有优异的应用价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

合成例1  端羟基聚硅氧烷的合成

氮气保护下，将20g3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、2g四甲基四乙烯基环四硅氧烷加入到40g蒸馏水中，混合均匀后，加入0.001g四甲基氢氧化钠，升温至60℃，搅拌反应30分钟，再加入6g羟基硅油，加热到80℃，反应20分钟，自然降温，静置分层，取下层溶液，水洗、干燥即得到端羟基聚硅氧烷，分子量900～1500。

合成例2含溴化合物的合成

向100g二甘醇中加入80g溴化钾和0.4g硅醇钠，冰水浴中搅拌反应3小时，升温至室温，搅拌反应2小时；将反应产物水洗2次，分离有机层，无水硫酸镁干燥，过滤、减压蒸馏出产物即为含溴化合物；反应式如下：

合成例3复合填料的制备

将500g生贝壳粉与100g磷酸铝混合均匀后在600℃烧结25min，之后将烧结体粉碎，并选取粒径为0.8～1.2μm的粉末；然后对粉末进行表面处理，具体为将200g粉末放入容器中，加入粉末2000g的乙醇以及2.2g的端羟基聚硅氧烷，搅拌45min，最后干燥即得到所述的复合填料。

合成例4防霉剂的制备

主要反应如下：

将含溴化合物100g、对羟基苯甲酸甲酯40g、碳酸钾12g加入到80g丁酮中，回流反应2小时，冷却至室温、抽滤，滤渣于80℃烘1小时后得到固体粉末；将所有固体粉末、三氟甲磺酸镧(La(OTf)₃)1g和咪唑260g混合均匀，置于容器中，微波加热反应后得到粗产物；微波加热时间为150秒，功率为720w；

然后取上述粗产物100g，加入1500g水、20g乙二胺-N，N′-二乙酸和80g浓度为30％的氨水，浸泡10小时，过滤，滤液烘干得到产物即为防霉剂。

合成例5硅丙乳液的制备

(1)将25g丙烯酸丁酯和10g去离子水混合均匀得到混合物A；然后另外配制2g质量浓度为10％的碳酸钾水溶液；

(2)在氮气气氛中，依次向反应器中加入去20g去离子水、1.3g壬基酚聚氧乙烯醚以及0.4g NaHCO₃，于50℃搅拌时间30min，得到混合物B；

(3)将混合物A、混合物B以及步骤(1)制备的碳酸钾水溶液混合搅拌55min，得到混合物C；

(4)将3.5g四乙氧基硅烷加入到混合物C中；然后在60℃，保温反应0.5h；停止加热，冷却至室温即得到所述的硅丙乳液。

实施例

按照表1所示重量比将各组分一次性加入容器中，经充分均匀混合即可得到防霉水性涂料。

表1涂料中各组分的重量百分数

序号	硅丙乳液	复合填料	防霉剂	水
					实施例1	32	12	7	49
实施例2	30	10	6.5	53.5
					实施例3	35	13	8	44
实施例4	35	12	7.2	45.8
					实施例5	32	12.5	6	49.5

性能测试

根据GB18582-2008测试上述涂料的VOC含量；根据GB1720、GB1731、GB1728、GB1732测试了上述涂料的附着力、柔韧性、干燥时间以及耐冲击性，根据GB1244-2005采用小室燃烧法对上述涂料进行阻燃性能测试，结果见表2。

杀菌率的测试如下：将菌液(大肠杆菌、黑曲霉菌)均匀涂布于涂有上述涂料的载玻片上，经0、4、12、24、48、100小时后用棉棒轻沾菌液后置于生理盐水中，振荡，取0.5ml于培养皿中，加入培养基，于培养箱中培养48小时，取出数菌落数，根据公式计算杀菌率：杀菌率＝(初始菌落数-杀菌后菌落数)/初始菌落数×100％，结果见表3。

表2涂料的性能表征

表3涂料的杀菌率

结合以上结果可以看出：本发明制备的涂料粘接性能优异，而且防霉性好、环保、固化快速，具有良好的阻燃性能，有很大的应用潜力。

Claims (3)

1.一种防霉水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)硅丙乳液的制备：将丙烯酸丁酯和去离子水混合均匀得到混合物A；然后配制质量浓度为10％的碳酸钾水溶液；接着依次向反应器中加入去离子水、壬基酚聚氧乙烯醚以及NaHCO₃，于50℃搅拌30min，得到混合物B；然后将混合物A以及碳酸钾水溶液加入到混合物B中，混合均匀，搅拌55min，得到混合物C；最后将四乙氧基硅烷加入到混合物C中，在60℃，保温反应0.5h；停止加热，冷却至室温即得到所述的硅丙乳液；

所述硅丙乳液中，各原料的重量配比为：

(2)复合填料的制备：将生贝壳粉与磷酸铝混合均匀后在600℃烧结25min，之后将烧结体粉碎，并选取粒径为0.8～1.2μm的粉末；然后对粉末进行表面处理，具体为将粉末放入容器中，加入粉末质量20倍的乙醇以及粉末质量1.1％的端羟基聚硅氧烷，搅拌45min，最后干燥即得到所述的复合填料；其中生贝壳粉与磷酸铝的质量比为5∶1；端羟基聚硅氧烷的分子量为900～1500；

(3)防霉剂的制备：将含溴化合物、对羟基苯甲酸甲酯、碳酸钾加入溶剂丁酮中，回流反应2小时，冷却至室温、抽滤，所得滤渣烘干后得到固体粉末；然后将上述固体粉末、三氟甲磺酸镧和咪唑混合均匀，置于容器中，微波加热反应后得到粗产物；然后在上述粗产物中加入水、乙二胺-N，N′-二乙酸和浓度为30％的氨水，浸泡10小时，过滤，滤液烘干得到产物即为防霉剂；其中含溴化合物、对羟基苯甲酸甲酯以及咪唑的质量比为1∶0.4∶2.6；含溴化合物、三氟甲磺酸镧以及碳酸钾的质量比为1∶0.01∶0.12；水的质量为粗产物的15倍；粗产物、乙二胺-N，N′-二乙酸以及氨水的质量比为1∶0.2∶0.8；所述含溴化合物为：BrCH₂CH₂OCH₂CH₂Br；

(4)防霉水性涂料的制备：将上述硅丙乳液、复合填料、防霉剂加入到水中，混合均匀即得到所述的防霉水性涂料；其中四种组分的质量百分比为：

2.根据权利要求1所述的防霉水性涂料的制备方法，其特征在于：所述防霉水性涂料中四种组分的质量百分比为：

3.根据权利要求1或者2所述的防霉水性涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中烘滤渣时的温度为80℃，时间为1小时；微波加热时间为150秒，功率为720w。