CN103897538B - 一种保护型水性抗菌防霉涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于化工涂料技术领域，提供了一种保护型水性抗菌防霉涂料及其制备方法。该保护型水性抗菌防霉涂料包括如下重量百分含量的下列配方组分：银离子杂化丙烯酸酯乳液、保护型防霉胶囊胞子、润湿分散剂、钙基膨润土、钛白粉、增稠剂、碳酸钙、助剂、其余量为水。该保护型水性抗菌防霉涂料绿色环保、且抗菌性能持久有效。

Description

一种保护型水性抗菌防霉涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于化工涂料技术领域，尤其涉及一种保护型水性抗菌防霉涂料及其制备方法。

背景技术

近年来建筑涂料生产发展迅速，其中水性内墙乳胶漆的发展更为突出，产品结构不断优化，正向多元化，功能性发展。涂料的施工是为了保持墙面装饰的完美性，通常情况，在涂料中添加有效的抑制微生物生长的材料，达到防霉及抗菌的效果，同时，涂料中的防霉材料能有效的抑制霉菌对有机物的腐蚀，从而延长涂层的使用寿命。

近期，水性内墙乳胶漆防霉性功能也越加明显，特别在南方地区，南方的天气阴雨天较长，雨水多，湿气重，部分阳光照不到的墙面长霉现象更为严重，霉菌在潮湿环境下繁殖迅速。市面上销售的防霉乳胶漆同样具备防霉功能，但1-2年后漆膜表面长霉严重，影响美观，主要是内墙乳胶漆防霉效果失效，其中主要因素：（1）防霉剂失效，没有起到相应的作用，该类防霉剂水溶性高，长时间处于高水分环境下，漆膜里的防霉剂流入水中而失效；（2）温度失效，由于防霉剂对温度敏感，在温度较高时就发生分解及变化，如在生产或贮存时温度过高，防霉剂就发生了变化，从而达不到防霉效果；（3）pH失效，高pH情况下分解而失去防霉功效；（4）防霉性单一，仅对一般霉菌种有抑制作用。

随着人们对环保意识的增强，对室内装修涂料有更高的环保要求，因此研究具有长效防霉、抗菌、环保型内墙涂料是本次项目的技术关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保护型水性抗菌防霉涂料，旨在解决现有水性涂料防霉剂容易失效、防霉效果差、不能持久抗菌防霉的问题。

本发明是这样实现的，一种保护型水性抗菌防霉涂料，包括如下重量百分含量的下列配方组分：

其余量为水。

以及，一种保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法，包括如下步骤：

按照上述述保护型水性抗菌防霉涂料配方分别称取各组分；

边混合边加入部分水、润湿分散剂、钛白粉、钙基膨润土、碳酸钙、部分增稠剂组分，进行混匀处理；

边混合边加入除上述保护性防霉胶囊孢子和剩余水以外的其他剩余组分；

加入保护性防霉胶囊孢子和剩余水，进行混匀处理。

本发明的提供的保护型水性抗菌防霉涂料，该涂料含有抗菌成分银离子杂化丙烯酸酯乳液，该乳液中银离子和丙烯酸酯两者有机杂化、结合能力强，其抗菌能力持续性增强；此外，本发明保护型水性抗菌防霉涂料还含有保护型防霉胶囊胞子，该组分能够持续有效释放活性物、达到长期有效的防霉保护作用。本发明保护型水性抗菌防霉涂料中，银离子杂化丙烯酸酯乳液和保护型防霉胶囊胞子两者密切配合，抗菌性强，能对不同环境中的各种霉菌具有长久有效地杀灭或抑制作用，使得保护型水性抗菌防霉涂料漆膜具有长久有效的防霉性能。

本发明提供的保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法，该方法依次将各组分进行混匀处理，使得保护型内墙抗菌防霉涂料的配方组分混合均匀，性能稳定；其工艺成熟，易控，生产效率高，进行产业化生产，可用于制备上述保护型水性抗菌防霉涂料。

附图说明

图1是本发明实施例提供的不同防霉剂涂料漆膜的防霉效果图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种保护型水性抗菌防霉涂料，包括如下重量百分含量的下列配方组分：

其余量为水。

具体地，上述保护型水性抗菌防霉涂料中，使用银离子杂化丙烯酸酯乳液组分，一方面，由于采用水性银离子杂化乳液，因此，对人体和环境没有危害，提高了涂料的环保性，得到的保护型水性抗菌防霉涂料属于绿色环保产品；另一方面，本发明实施例有别于常用银离子抗菌剂，创造性地将无机银离子通过杂合的方式与丙烯酸酯类结合成一个稳定的大分子整体，形成银离子杂化丙烯酸酯乳液。杂化后的银离子杂化丙烯酸酯乳液，银离子稳定、均匀地负载在丙烯酸酯上，从而避免所述保护型水性抗菌防霉涂料形成的涂膜在使用和保养过程中、无机银离子发生迁移或随水流失失效，导致抗菌功能的消失。本发明实施例所述银离子杂化丙烯酸酯乳液，具有广谱、持续的抗菌性能，能有效防止本发明实施例所述涂料涂膜的抗菌防霉性能。此外，银离子杂化丙烯酸酯乳液同时作为成膜物质，使得涂料的弹性和成膜性能更加优异。

本发明实施例中，所述银离子杂化丙烯酸酯乳液的制备方法为无皂聚合法，其具体制备方法可参照DOWSilvadurET7400乳液的制备方法。作为具体实施例，所述银离子杂化丙烯酸酯乳液的重量百分含量可以是20%、23%、25%、28%、30%、32%、35%等具体数值。

本发明实施例所述保护型防霉胶囊胞子，通过把抗菌活性物胞子吸附在载体上，然后进行胶囊化处理得到。所述保护型防霉胶囊胞子通过多层保护性技术处理，让含有抗菌活性物的载体胞子能牢固的镶嵌在涂料漆膜上，受保护的载体胞子可以把干膜活性物（防霉胶襄胞子）更好的保留在漆膜中。因为活性物从固相载体内部迁移出来需要通过一定得路径，因此，活性物胞子从载体迁移到漆膜的速率得到控制，所述保护型水性抗菌防霉涂料能够持续有效的释放活性物，从而避免防霉剂的水流失效性，所述含有抗菌成分的活性物得到保护，对漆膜的保护得到延续和加强，从而防霉、抗菌效果更强、更持久，且所述保护型防霉胶囊胞子具有广谱抗菌性，对各种霉菌均具有杀灭或抑制作用。同时保护型防霉胶囊胞子的添加，可以减少其他杀菌剂的添加量，降低变色风险，降低标签要求和毒性，产品更安全更稳定。此外，通过胶囊处理的防霉胞子能避免UV和pH造成的降解和延缓淋溶的速度，从而进一步增加了涂料抗菌的持久性。作为具体实施例，所述保护型防霉胶囊胞子的重量百分含量可以是0.5%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.3%、1.5%等具体数值。

具体地，本发明实施例中，将所述保护型防霉胶囊胞子和银离子杂化丙烯酸酯类乳液配合使用，发生协同作用，使得所述保护型水性抗菌防霉涂料防霉、抗菌效果更强、更持久，且对在不同环境下的多种霉菌的繁殖和生长均具有很有均有很好的抵抗作用，抗菌谱得到进一步拓宽。

本发明实施例中，为了加强涂料对底材的浸润性、提高保护型水性抗菌防霉涂料中各组分的分散性能，有效除去亲水性物质表面的水膜及水气，同时加强漆膜整体干燥，防止表面起皮，所述保护型水性抗菌防霉涂料加入了适量的湿润分散剂。作为优选实施例，所述湿润分散剂为数均分子量为2000～3000的聚丙烯酸铵盐分散剂，为了改善涂料对底材的浸润性及提高施工性。采用该数均分子量范围的聚丙烯酸铵盐分散剂，能够增加本发明实施例保护型水性抗菌防霉涂料的稳定性。作为具体实施例，所述湿润分散剂的重量百分含量可以是0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%等具体数值。

本发明实施例中所述钙基膨润土，作为保护型水性抗菌防霉涂料的填充材料，具有重量轻、体积大、导热系数低的优点，同时具有良好的机械强度和抗沉降性。作为优选实施例，所述钙基膨润土为硅藻土。所述硅藻土具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能为涂料提供优异的、增容、增稠等性能以及提高附着力。此外，由于硅藻土具有较大的孔体积，能使涂膜缩短干燥时间，同时具有调节湿度和消除异味的功能。具体实施例，所述钙基膨润土的重量百分含量可以是1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%等具体数值。

本发明实施例使用钛白粉作为颜料成分，具有高光泽、优异的遮盖和分散性能的优点。作为优选实施例，所述钛白粉为金红石型钛白粉。使用用金红石型钛白粉得到的涂料，色彩鲜艳、遮盖力高、着色力强、且对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。作为具体实施例，所述钛白粉的重量百分含量可以是5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%等具体数值。

为了调节所述保护型水性抗菌防霉涂料的粘度，本发明实施例中加入了适量增稠剂。作为优选实施例，本发明使用的所述增稠剂为碱溶胀类增稠剂、疏水性改性聚氨酯类增稠剂中的至少一种，同时使用碱溶胀类和疏水性改性聚氨酯类增稠剂，能更好地改良涂料的分水效果及施工流平性。当所述碱溶胀类和疏水性改性聚氨酯类增稠剂同时使用时，所述碱溶胀类增稠剂和疏水性改性聚氨酯类增稠剂的重量百分比为（0.2～1）：1，此该比例下配置的涂料具备良好的罐效果，开罐后无分水。作为进一步优选实施例，所述碱溶胀类增稠剂和疏水性改性聚氨酯类增稠剂的重量百分比进一步优选为0.2:1。为了减少生产时增稠剂加入过快而导致起粗粒，在涂料制备过程中，上述增稠剂可采用分批次添加的方式加入到保护型水性抗菌防霉涂料中，如，可先加入部分疏水性改性聚氨酯类增稠剂与部分水、润湿分散剂、钛白粉、钙基膨润土、碳酸钙混匀处理后，再加入碱溶胀类增稠剂和剩余的疏水性改性聚氨酯类增稠剂和银离子杂化丙烯酸酯乳液等组分。作为具体实施例，所述增稠剂的重量百分含量可以是0.1%、0.5%、1.0%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%等具体数值。

所述碳酸钙对涂料具有良好的充填性和分散性能。作为具体实施例，所述碳酸钙的重量百分含量可以是5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%等具体数值。

本发明实施例中，为了提高所述保护型水性抗菌防霉涂料的综合性能，可以根据实际需要加入适当助剂。作为优选实施例，所述助剂包括缓冲剂、湿润剂中的至少一种。作为具体实施例，所述助剂的重量百分含量可以是1%、2%、3%、4%、5%等具体数值。

作为另一个优选实施例，所述保护型水性抗菌防霉涂料配方组分中还包括不透明聚合物，其重量百分含量为3～10%。所述不透明聚合物为空心聚合物球体，具有极好的遮盖性能，提高涂料的施工性能。作为具体实施例，所述不透明聚合物的重量百分含量可以是3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%等具体数值。

本发明实施例提供的保护型水性抗菌防霉涂料，使用银离子杂化丙烯酸酯乳液组分，采用水性银离子杂化乳液，提高了涂料的环保性，得到的保护型水性抗菌防霉涂料属于绿色环保产品；同时，采用将无机银离子通过杂合的方式与丙烯酸酯类结合成一个稳定的大分子整体、形成银离子杂化丙烯酸酯乳液的方式，使杂化后的银离子稳定、均匀地负载在丙烯酸酯上，从而避免所述保护型水性抗菌防霉涂料形成的涂膜在使用和保养过程中、无机银离子发生迁移或随水流失失效，导致抗菌功能的消失。本发明实施例所述银离子杂化丙烯酸酯乳液，具有广谱、持续的抗菌性能，能有效防止本发明实施例所述涂料涂膜的抗菌防霉性能。此外，银离子杂化丙烯酸酯乳液同时作为成膜物质，使得涂料的弹性和成膜性能更加优异。本发明实施例使用保护型防霉胶囊胞子作为抗菌剂，使得保护型水性抗菌防霉涂料能够持续有效的释放活性物，从而避免防霉剂的水流失效性，所述含有抗菌成分的活性物得到保护，对漆膜的保护得到延续和加强，从而防霉、抗菌效果更强、更持久，且所述保护型防霉胶囊胞子具有广谱抗菌性，对各种霉菌均具有杀灭或抑制作用。同时保护型防霉胶囊胞子的添加，可以减少其他杀菌剂的添加量，降低变色风险，降低标签要求和毒性，产品更安全更稳定。此外，通过胶囊处理的防霉胞子能避免UV和pH造成的降解和延缓淋溶的速度，从而进一步增加了涂料抗菌的持久性。将所述保护型防霉胶囊胞子和银离子杂化丙烯酸酯类乳液联合使用，发生协同作用，使得所述保护型水性抗菌防霉涂料防霉、抗菌效果更强、更持久，且对在不同环境下的多种霉菌的繁殖和生长均具有很有均有很好的抵抗作用，抗菌谱得到进一步拓宽。本发明实施例提供的保护型水性抗菌防霉涂料，其防霉性可通过GB/T1741-2007《漆膜耐霉菌性》测定中多次循环测试，经历长时间的防霉测试,防霉性可达五年以上；抗菌性能通过GB/T21866-2008《抗菌涂料》抗菌性能测试，对大肠杆菌、金黄色葡萄菌及其它常见的菌类，抗菌率达到99.9%以上，更能适用于南方地区，如阴雨天，雨水多，湿气重，墙面长霉现象严重的气候地区。

本发明实施例所述保护型水性抗菌防霉涂料可通过下述方法制备获得，当然，应当理解，通过下述方法以外的其他方法制备得到的保护型水性抗菌防霉涂料，也在本发明实施例的保护范围内。

相应地，本发明实施例还提供了一种保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法，包括如下步骤：

S01.按照上述保护型水性抗菌防霉涂料配方分别称取各组分；

S02.边混合边加入部分水、润湿分散剂、钛白粉、钙基膨润土、碳酸钙、部分增稠剂组分，进行混匀处理；

S03.边混合边加入除上述保护性防霉胶囊孢子和剩余水以外的其他剩余组分；

S04.加入保护性防霉胶囊孢子和剩余水，进行混匀处理。

具体地，上述步骤S01中，保护型水性抗菌防霉涂料的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤S02中，加入部分水、润湿分散剂、钛白粉、钙基膨润土、碳酸钙、部分增稠剂组分的步骤中，采用低速搅拌的混合方式，具体地，所述低速搅拌速度为500-700rpm/min，搅拌时间为10-15min。混匀处理后，将上述组分采用高速搅拌的方式处理12～16min，使其充分分散研磨，所述高速搅拌的速度为1500～2000rpm/min。

上述步骤S03中，加入除上述保护性防霉胶囊孢子和剩余水以外的其他剩余组分的步骤中，采用中速搅拌的混合方式，具体地，所述中速搅拌速度为800～1000rpm/min，搅拌时间为12～16min。

上述步骤S04中，加入保护性防霉胶囊孢子和剩余水的步骤中，采用低速搅拌的混合方式，具体地，所述低速搅拌速度为500～700rpm/min，搅拌时间为12～16min。混匀以后的产品，可进一步经过过滤处理，称重包装成成品。

本发明实施例提供的保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法，只需按照配方比例将组分先后加入搅拌机中进行混合处理，使各组份充分分散均匀，相容性好，其制备流程简单、工艺简单可控、生产效率高，制备的保护型水性抗菌防霉涂料性能优越、性价比高，具有广泛的市场应用前景。

以下结合实施例对本发明进一步详细说明。其中，所述保护型防霉胶囊胞子可为THOR公司生产的OTA20，所述银离子杂化丙烯酸酯乳液可选用DOWSilvadurET7400乳液（陶氏化学）。

实施例1

一种保护型水性抗菌防霉涂料，其包括的配方组份和相应组份的重量百分含量见下表1中实施例1，其中，所述增稠剂为重量百分比为0.2:1的碱溶胀类增稠剂和疏水性改性聚氨酯类增稠剂，所述钛白粉为金红石型钛白粉，所述水为去离子水。

保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法：

按照上述保护型水性抗菌防霉涂料配方分别称取各组分；

低速阶段依次加入去离子水，润湿分散剂、金红石型钛白粉、钙基膨润土、碳酸钙、疏水改性聚氨酯增稠剂0.5份，待以上原料加入完毕，进行高速分散15分钟后中速搅拌，加入银离子杂化丙烯酸酯乳液、不透明聚合物，低速搅拌下加入碱溶胀类增稠剂0.2份和疏水改性聚氨酯增稠剂0.5份，添加保护型防霉胶襄胞子、剩余水和其他成分，再搅拌15min，再经过滤，称重包装。

实施例2

一种保护型水性抗菌防霉涂料，其包括的配方组份和相应组份的重量百分含量见下表1中实施例2，其中，所述增稠剂为重量百分比为0.2:1的碱溶胀类增稠剂和疏水性改性聚氨酯类增稠剂，所述钛白粉为金红石型钛白粉，所述水为去离子水。

保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法：

按照上述保护型水性抗菌防霉涂料配方分别称取各组分；

低速阶段依次加入去离子水，润湿分散剂、金红石型钛白粉、钙基膨润土、碳酸钙、疏水改性聚氨酯增稠剂0.5份，待以上原料加入完毕，进行高速分散14分钟后中速搅拌，加入银离子杂化丙烯酸酯乳液、不透明聚合物，低速搅拌下加入碱溶胀类增稠剂0.2份和疏水改性聚氨酯增稠剂0.5份，添加保护型防霉胶襄胞子、剩余水和其他成分，再搅拌14min，再经过滤，称重包装。

实施例3

一种保护型水性抗菌防霉涂料，其包括的配方组份和相应组份的重量百分含量见下表1中实施例3，其中，所述增稠剂为重量百分比为0.2:1的碱溶胀类增稠剂和疏水性改性聚氨酯类增稠剂，所述钛白粉为金红石型钛白粉，所述水为去离子水。

保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法：

按照上述保护型水性抗菌防霉涂料配方分别称取各组分；

低速阶段依次加入去离子水，润湿分散剂、金红石型钛白粉、钙基膨润土、碳酸钙、疏水改性聚氨酯增稠剂0.5份，待以上原料加入完毕，进行高速分散13分钟后中速搅拌，加入银离子杂化丙烯酸酯乳液、不透明聚合物，低速搅拌下加入碱溶胀类增稠剂0.2份和疏水改性聚氨酯增稠剂0.5份，添加保护型防霉胶襄胞子、剩余水和其他成分，再搅拌12min，再经过滤，称重包装。

对比例1

一种不具备防霉功能的水性涂料，包括如下重量百分含量的下列组分：

对比例2

一种一般防霉功能的水性涂料，包括如下重量百分含量的下列组分：

性能测试

(1)防霉效果测试：将上述实施例1-3和对比例1-2制备得到的水性涂料分别刷涂两道在玻璃板上，两道间隔4h，干膜厚度70-90um，将样板置于试验环境条件：25±1℃，相对湿度55±3%下养护7天。根据国家标准GB/T1741-2007漆膜耐霉菌性测定方法，具体采用黑箱法，即防霉人工加速测试法，将9种混合霉菌（黑曲霉，黄曲霉，球毛亮霉，枯青霉，绿色木霉，出芽短梗霉等）菌种接种在漆膜上，将样板放在温度22-24℃、湿度>95%的黑箱子里培养，以28天为一个周期培养考察，通过以上一个循环（28天）测试通过后，若漆膜表面无变化，则继续进行第二次循环（28天）测试，依此法循环，比较不同防霉剂对霉菌的防霉效果。

(2)抗菌性能测试：上述实施例1-3和对比例2制备得到的水性涂料分别刷涂两道在玻璃板上，两道间隔4h，干膜厚度70-90um，将样板置于试验环境条

件：25±1℃，相对湿度55±3%下养护7天。根据国家标准GB/T21866-2008抗

菌涂料抗菌性能测试。测试涂料的抗菌性能，结果见表2。

表1

表2

防霉效果测试结果如图1所示，其中a、b、c分别代表对比例2第一次循环后、对比例1第二次循环后和实施例1-3所述样品通过十次以上的循环测试后的防霉效果图。由图可知：不具备防霉功能涂料（对比例2）第一次循环后长霉严重，一般防霉技术涂料（对比例1）第二次循环后轻微长霉，而采用本发明实施例的保护型水性抗菌防霉涂料（实施例1-3）通过十次以上的循环测试，且漆膜效果仍然无明显变化，其防霉效果持久有效。

测试涂料的抗菌性能，结果见表2所示。一般防霉技术涂料（对比例2）只对大肠杆菌、金黄色葡萄菌有抗菌效果，抗菌率为90.0%，而对其它菌抗菌效果较差；本发明实施例所述保护型水性抗菌防霉涂料具有更好的广谱性，对大肠杆菌、金黄色葡萄菌及其它常见的菌类，抗菌率均达到99.9%以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种保护型水性抗菌防霉涂料，其特征在于，包括如下重量百分含量的下列配方组分：

其中，所述增稠剂为碱溶胀类增稠剂和疏水性改性聚氨酯类增稠剂的混合物，且所述碱溶胀类增稠剂和疏水性改性聚氨酯类增稠剂的重量百分比为(0.2～1)：1。

2.如权利要求1所述的保护型水性抗菌防霉涂料，其特征在于，所述银离子杂化丙烯酸酯乳液的制备方法为无皂聚合法。

3.如权利要求1所述的保护型水性抗菌防霉涂料，其特征在于，所述配方组分还包括不透明聚合物，其重量百分含量为3～10％。

4.如权利要求1～3任一所述的保护型水性抗菌防霉涂料，其特征在于，所述钙基膨润土为硅藻土。

5.如权利要求1～3任一所述的保护型水性抗菌防霉涂料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

6.如权利要求1～3任一所述的保护型水性抗菌防霉涂料，其特征在于，所述湿润分散剂为数均分子量为2000～3000的聚丙烯酸铵盐分散剂。

7.如权利要求1～3任一所述的保护型水性抗菌防霉涂料，其特征在于，所述助剂包括缓冲剂、湿润剂中的至少一种。

8.一种保护型水性抗菌防霉涂料的制备方法，包括如下步骤：

按照权利要求1～7任一所述保护型水性抗菌防霉涂料配方分别称取各组分；

边混合边加入部分水、润湿分散剂、钛白粉、钙基膨润土、碳酸钙、部分疏水性改性聚氨酯类增稠剂组分，进行混匀处理；

边混合边加入除上述碱溶胀类增稠剂、剩余的疏水性改性聚氨酯类增稠剂、保护性防霉胶囊孢子和剩余水以外的其他剩余组分；

加入碱溶胀类增稠剂、剩余的疏水性改性聚氨酯类增稠剂、保护性防霉胶囊孢子和剩余水，进行混匀处理。