CN103980811A - 一种高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法。首先通过1,6-己二异氰酸酯(HDI)与聚醚多元醇、DMPA、扩链剂等反应得到聚氨酯预聚物，然后加入三乙胺中合，再加入适量的助剂、水性抗菌剂高速乳化后得到水性聚氨酯地坪涂料。本发明制备的水性聚氨酯地坪涂料具有优异的耐候性、耐磨性以及抗微生物吸附性能。在保持对地面良好的附着力、耐水性、耐化学品性能的同时具有良好的抗菌性能。

Description

一种高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高效抗菌水性聚氨酯涂料及其制备方法，属于高分子材料制备领域。

背景技术

聚氨酯涂料因其涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、硬度大、高弹性等优点,且组分调节灵活,已广泛应用于家具涂装、金属防腐、汽车涂装、飞机蒙皮、地板漆、路标漆等。

目前我国的聚氨酯涂料以双组分醇酸聚氨酯涂料为主,该类涂料是以TDI预聚物与含羟基的醇酸树脂制成的,但因其泛黄严重,只能用于深色室内用涂料。随着技术的发展,尤其是高装饰性耐候涂料需求量的增长,采用不泛黄的脂肪族聚氨酯原料,以改进泛黄性,提高耐候性。用于涂料中的脂肪族异氰酸酯主要有1,6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(HMDI)及其衍生物,用量最大的为HDI型。

随着生活水平的提高，人们对生存环境的质量和卫生水平提出了更高的要求，特别是对健康的意识也在不断增强。另一方面，各种各样的致病微生物在自然界分布非常广泛，并在一定条件下生长、繁殖，甚至变异，不仅会引起各种材料的分解、变质和腐败，还威胁着人类的健康。因此促使聚氨酯涂料向水性化、具有抗菌性能方向发展。

水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基础,以水为分散介质配制的涂料,具有毒性小、不易燃烧、不污染环境、节能、安全等优点,同时还具有溶剂型聚氨酯涂料的一些性能,将聚氨酯涂料硬度高、附着力强、耐磨性、柔韧性好等优点与水性涂料的低VOC相结合。但是，现在水性聚氨酯抗菌涂料研究的比较少，因为，现在的抗菌剂主要分为无机抗菌剂、有机抗菌剂以及复合抗菌剂，这些抗菌剂与水的互溶性不是很好，因此，如果将这些抗菌剂加入到水性聚氨酯涂料中制成抗菌涂料会存在一定的困难。因此，开发具有优异的耐候性、环保、抗菌的水性聚氨酯涂料具有非常重要的实际意义与潜在价值。

发明内容

本发明提供了一种高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料，包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分(异氰酸酯组分)由按重量份数计的如下原料组成：

所述B组分(固化剂组分)由按重量份数计的如下原料组成：

其中，所述水性高分子包载纳米银抗菌剂的制备方法为：首先通过聚乙二醇对环氧树脂进行改性，得到水溶性的改性环氧树脂，然后所述水溶性的改性环氧树脂既作为还原剂又作为稳定剂，水为反应介质，还原硝酸银的方法获得了分散稳定的水性环氧包载银抗菌剂乳液。

作为优选方案，所述聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、上述几种聚醚多元醇的共聚物中的至少一种不饱和度为1～4的聚醚多元醇。

作为优选方案，所述颜填料包括硅微粉、钛白粉、滑石粉、硅灰粉、碳酸钙、硫酸钡、高岭土中的至少一种。

作为优选方案，所述扩链剂包括胺类扩链剂和醇类扩链剂。

作为进一步优选方案，所述胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲巯基甲苯二胺、N,N’-二仲丁基亚甲基二苯胺中的至少一种；所述醇类扩链剂选自1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇中的至少一种。

作为优选方案，所述助剂选自消泡剂、增稠剂、湿润分散剂、增滑剂、流平剂中的至少一种。

一种如权利要求1所述的高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料的制备方法，其包括如下步骤：

所述A组分的制备方法包括如下步骤：在氮气保护下，将1,6-己二异氰酸酯和聚醚多元醇混合后加热至85～95℃进行反应，然后加入二羟甲基丙酸反应1h，最后加入扩链剂，55～65℃反应4～6h，冷却后出料，得到异氰酸酯预聚体，将所述异氰酸酯预聚体用三乙胺中和后，再加入水性包载银抗菌剂乳液10-30重量份和去离子水，得到A组分产品；

所述B组分的制备方法包括如下步骤：将颜填料、聚醚多元醇、扩链剂、助剂、阻燃剂加入去离子水中混合均匀，研磨至粒径为30～50um，再加入色浆，在700～1500rpm的转速下搅拌得到B组分，得到B组分产品。

本发明的优点在于：制得的水性聚氨酯抗菌涂料，抗压性能达到75MPa，拉伸率达到27％；耐候性10年以上；抗菌水性聚氨酯地坪涂料抗细菌性能达99％，抗细菌耐久性能达到95％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细阐述。

本发明中所用的水性包载银抗菌剂的制备方法为：首先通过聚乙二醇对环氧树脂进行改性，得到水溶性的环氧树脂，然后所述水溶性环氧树脂既作为还原剂又作为稳定剂，水为反应介质，还原硝酸银的方法获得了分散稳定的水性高分子包载纳米银抗菌剂，即水性环氧包载银(Ag/EP-PEG)抗菌剂。

实施例1

A组分的制备：将25重量份的聚乙二醇醚、25重量份的1,6-己二异氰酸酯(HDI)加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝管的三口烧瓶中，在氮气保护下，加热至90℃反应2h，然后加入5重量份的二羟甲基丙酸DMPA反应1h，最后加入7重量份扩链剂二乙基甲苯二胺，60℃反应4h，冷却到30℃出料，将预聚体用三乙胺(TEA)中和至pH＝7，再加入水性环氧包载银(Ag/EP-PEG)抗菌剂2重量份，去离子水30重量份，高速乳化30min得到白色乳液。

B组分的制备：往分散釜中加入硅微粉10重量份、钛白粉8重量份、滑石粉8重量份，聚乙二醇醚30重量份、去离子水25重量份、三羟甲基丙烷5重量份、有机硅消泡剂2重量份、聚醚改性硅油流平剂1重量份、聚羧酸铵盐分散剂2重量份，中速分散1h后，然后经过砂磨机研磨至颗粒度在30～50um。再向混合物中加入色浆9重量份，高速分散均匀得到B组分。

使用时，将组分B按1:1的重量比加入到组分A中，常温下高速搅拌15min，用镘刀或滚筒涂刷于打好底漆的地坪上即可。

实施例2

A组分的制备：将22重量份的聚丙二醇醚、28重量份的1,6-己二异氰酸酯(HDI)加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝管的三口烧瓶中，在氮气保护下，加热至90℃反应2h，然后加入7重量份的二羟甲基丙酸DMPA反应1h，最后加入4重量份扩链剂二甲巯基甲苯二胺，60℃反应3h，冷却到30℃出料，将预聚体用三乙胺(TEA)中和至pH＝7，再加入水性环氧包载银(Ag/EP-PEG)抗菌剂1重量份，去离子水30重量份，高速乳化10min得到白色乳液。

B组分的制备：往分散釜中加入硅微粉8重量份、钛白粉10重量份、滑石粉10重量份，聚季戊四醇醚25重量份、去离子水25重量份、三羟甲基丙烷5重量份、有机硅消泡剂2重量份、聚醚改性硅油流平剂2重量份、聚羧酸铵盐分散剂3重量份、阻燃剂硼酸钠2重量份，中速分散1.5h后，然后经过砂磨机研磨至颗粒度在30um。再向混合物中加入色浆10重量份，高速分散均匀得到B组分。

使用时，将组分B按1:1.2的重量比加入到组分A中，常温下高速搅拌15min，用镘刀或滚筒涂刷于打好底漆的地坪上即可。

实施例3

A组分的制备：将30重量份的聚碳酸酯二元醇、26重量份的1,6-己二异氰酸酯(HDI)加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝管的三口烧瓶中，在氮气保护下，加热至80℃反应3h，然后加入5重量份的二羟甲基丙酸DMPA反应1h，最后加入5重量份扩链剂1,4-丁二醇，60℃反应5h，冷却到25℃出料，将预聚体用三乙胺(TEA)中和至pH＝7，再加入水性环氧包载银(Ag/EP-PEG)抗菌剂1重量份，去离子水30重量份，高速乳化30min得到白色乳液。

B组分的制备：往分散釜中加入硅微粉10重量份、钛白粉8重量份、滑石粉10重量份，聚四氢呋喃醚二醇25重量份、去离子水30重量份、三羟甲基丙烷4重量份、有机硅消泡剂2重量份、聚醚改性硅油流平剂2重量份、聚羧酸铵盐分散剂2重量份、阻燃剂氢氧化钙3重量份，中速分散2h后，然后经过砂磨机研磨至颗粒度在30um。再向混合物中加入色浆7重量份，高速分散均匀得到B组分。

使用时，将组分B按1:1的重量比加入到组分A中，常温下高速搅拌15min，用镘刀或滚筒涂刷于打好底漆的地坪上即可。

实施例4

A组分的制备：将40重量份的聚丙三醇醚、25重量份的1,6-己二异氰酸酯(HDI)加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝管的三口烧瓶中，在氮气保护下，加热至55℃反应2h，然后加入3重量份的二羟甲基丙酸DMPA反应1h，最后加入4重量份扩链剂二乙基甲苯二胺，60℃反应4h，冷却到30℃出料，将预聚体用三乙胺(TEA)中和至pH＝7，再加入水性环氧包载银(Ag/EP-PEG)抗菌剂2重量份，去离子水20重量份，高速乳化40min得到白色乳液。

B组分的制备：往分散釜中加入硅微粉15重量份、钛白粉10重量份、滑石粉12重量份，聚丙三醇醚25重量份、去离子水25重量份、三羟甲基丙烷2重量份、有机硅消泡剂2重量份、聚醚改性硅油流平剂2重量份、聚羧酸铵盐分散剂2重量份、阻燃剂聚磷酸铵3重量份，中速分散2h后，然后经过砂磨机研磨至颗粒度在30um。再向混合物中加入色浆5重量份，高速分散均匀得到B组分。

使用时，将组分B按1.5:1的重量比加入到组分A中，常温下高速搅拌20min，用镘刀或滚筒涂刷于打好底漆的地坪上即可。

实施例5

A组分的制备：将30重量份的聚醚二元醇、30重量份的1,6-己二异氰酸酯(HDI)加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝管的三口烧瓶中，在氮气保护下，加热至90℃反应2h，然后加入3重量份的二羟甲基丙酸DMPA反应1h，最后加入2重量份扩链剂N,N’-二仲丁基亚甲基二苯胺，60℃反应1h，冷却到30℃出料，将预聚体用三乙胺(TEA)中和至pH＝7，再加入水性环氧包载银(Ag/EP-PEG)抗菌剂3重量份，去离子水25重量份，高速乳化30min得到白色乳液。

B组分的制备：往分散釜中加入硅微粉12重量份、钛白粉8重量份、滑石粉12重量份，聚丙三醇醚25重量份、去离子水30重量份、三羟甲基丙烷2重量份、有机硅消泡剂2重量份、聚醚改性硅油流平剂2重量份、聚羧酸铵盐分散剂2重量份、阻燃剂水滑石5重量份，中速分散3h后，然后经过砂磨机研磨至颗粒度在50um。再向混合物中加入色浆5重量份，高速分散均匀得到B组分。

使用时，将组分B按1：1的重量比加入到组分A中，常温下高速搅拌20min，用镘刀或滚筒涂刷于打好底漆的地坪上即可。

上述各实施例中所使用的消泡剂、分散剂、流平剂等助剂并不限于所述几种，本技术领域内常用的助剂均可使用。

最后有必要说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料，包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分由按重量份数计的如下原料组成：

所述B组分由按重量份数计的如下原料组成：

其中，所述水性高分子包载纳米银抗菌剂的制备方法为：首先通过聚乙二醇对环氧树脂进行改性，得到水溶性的改性环氧树脂，然后所述水溶性的改性环氧树脂既作为还原剂又作为稳定剂，水为反应介质，还原硝酸银的方法获得了分散稳定的水性环氧包载银抗菌剂乳液。

2.根据权利要求1所述的高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、上述几种聚醚多元醇的共聚物中的至少一种或不饱和度为1～4的聚醚多元醇。

3.根据权利要求1所述的高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述颜填料包括硅微粉、钛白粉、滑石粉、硅灰粉、碳酸钙、硫酸钡、高岭土中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述扩链剂包括胺类扩链剂和醇类扩链剂。

5.根据权利要求4所述的高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲巯基甲苯二胺、N,N’-二仲丁基亚甲基二苯胺中的至少一种；所述醇类扩链剂选自1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述助剂选自消泡剂、增稠剂、湿润分散剂、增滑剂、流平剂中的至少一种。

7.一种如权利要求1所述的高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料的制备方法，其特征在于，

所述A组分的制备方法包括如下步骤：在氮气保护下，将1,6-己二异氰酸酯和聚醚多元醇混合后加热至85～95℃进行反应，然后加入二羟甲基丙酸反应1h，最后加入扩链剂，55～65℃反应4～6h，冷却后出料，得到异氰酸酯预聚体，将所述异氰酸酯预聚体用三乙胺中和后，再加入水性包载银抗菌剂乳液，得到A组分产品；

所述B组分的制备方法包括如下步骤：将颜填料、聚醚多元醇、扩链剂、助剂、阻燃剂加入去离子水中混合均匀，研磨至粒径为30～50um，再加入色浆，在700～1500rpm转速下搅拌得到B组分，得到B组分产品。