CN104877549A - 一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料领域，特别涉及一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，由以下原料按质量份组成：水性聚氨酯丙烯酸酯40-65份，松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂10-15份，1,6-己二醇二丙烯酸酯5-10份，丙烯酸树脂5-10份，纳米三氧化二铝分散体5-10份，光引发剂2-4份，流平剂0.2-0.5份，水性有机助剂10-20份，防沉剂0.2-0.5份，消泡剂0.5-1份，石墨烯10-15份，纳米二氧化钛溶胶5-10份，银离子溶液2-5份。本发明不仅能够满足高性能环保的要求，并且具有复合抗菌能力保有较长作用时效，与紫外光固化树脂具有良好的相容性。

Description

一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料

技术领域

本发明属于涂料领域，特别涉及一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料。

背景技术

溶剂型涂料，经过长期发展，具有高装饰性、耐久的保护性、多功能性；但有机溶剂挥发，造成对环境污染，多数有及溶剂对人、畜、生物，甚至对植物有毒有害。随着人们环保意识的增强，水性涂料在我国发展迅速。但与溶剂型涂料相比，现有的水性涂料还存在硬度低、丰满度较差、高温回粘等问题，而且施工干燥时间长，不适合大型家具企业的规模生产需求。

随着全球环境保护意识的增强，涂料工业也开始沿着可持续性方向发展。因此，可以看到越来越多的无溶剂涂料或使用少量挥发性有机化合物的涂料体系出现。UV固化涂料作为一种环保涂料，正日益普及并且在近几年经历了高速的增长。

具体而言，塑料用UV固化涂料同传统挥发有机涂料相比具有如下好处：

一、快速固化、生产效率高；

二、优异的固化膜性能(耐磨性、耐化学药品等)；

三、低温固化，适于热敏性基材(如塑料)；

四、溶剂含量低或不含溶剂，对环境危害小；

五、节省场地，能量消耗低。

然而，UV涂料采用紫外线固化，配方里含有大量的低分子光敏剂，即使固化完全，也还有大量光敏剂碎片残留，导致UV涂层耐候性差，在日光曝晒下易发黄，同时残留的光敏剂会迁移至产品表面，对人体有一定毒性。另外，高光的UV涂料表面普遍存在不耐划伤的问题。

将水性涂料和光固化涂料技术结合起来，可以有效利用光固化技术固化速度快、环保等优点，得到施工方便、各项性能较优的水性紫外光固化涂料。现在的水性紫外光固化涂料因在户外阳光暴晒下，漆膜很快黄变、粉化；若在木器上使用水性紫外光固化涂料，还会造成木材裸露腐蚀，从而降低木材的耐久性。

大部分木制品常常会与人体之间有一定的接触，因此木制品表面的涂层在起到保护木制品的同时，越来越对抗菌性具备高标准需求。现在往往在涂料中添加抗菌剂，抗菌剂主要分为两种，无机抗菌剂(二氧化钛系光催化抗菌剂、金属离子抗菌剂等)和一些有机抗菌剂。有机抗菌剂易分解、有效期短，耐热性差，易产生耐药性，对皮肤有刺激，难降解、对环境有污染，已经逐渐被淘汰。其中由于无机抗菌涂料广谱抗菌效果好、有效期长，耐热性好，不产生耐药性，安全性高，无毒等优点被广泛运用。但目前抗菌涂料存在抗菌效果不佳、抗菌时效性不长和木制品表面抗菌涂层的耐洗刷性差等因素，严重制约了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，本发明采用松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂与纳米二氧化钛溶胶、银离子溶液配合，不仅能够满足高性能环保的要求，并且具有复合抗菌能力保有较长作用时效，与紫外光固化树脂具有良好的相容性。

本发明采用的技术方案是：

一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，由以下原料按质量份组成：水性聚氨酯丙烯酸酯40-65份，松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂10-15份，1,6-己二醇二丙烯酸酯5-10份，丙烯酸树脂5-10份，纳米三氧化二铝分散体5-10份，光引发剂2-4份，流平剂0.2-0.5份，水性有机助剂10-20份，防沉剂0.2-0.5份，消泡剂0.5-1份，石墨烯10-15份，纳米二氧化钛溶胶5-10份，银离子溶液2-5份。

作为优选，所述流平剂为有机硅流平剂或丙烯酸酯流平剂。

优选地，所述流平剂采用聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

作为优选，所述光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、二苯甲酮中的一种或几种。

进一步地，所述水性有机助剂采用甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟乙酯。

进一步地，所述防沉剂采用气相二氧化硅防沉剂。

进一步地，所述消泡剂采用聚硅氧烷-聚醚共聚物消泡剂。

进一步地，所述纳米二氧化钛溶胶中二氧化钛的含量为12~15％。

进一步地，所述银离子溶液中银离子的含量为1×10^-3-5×10^-3摩尔/升。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。目前，也有报道称石墨烯无论是直接在铜或镍上制备，或转移到其他金属上，都可提供防腐蚀保护。铜涂层培育单层石墨烯，采用化学气相沉积法，腐蚀会比裸铜慢七倍，镍涂层培育多层石墨烯，腐蚀比裸镍慢20倍以上。单层石墨烯具有相同的防腐蚀保护作用，就像常规有机涂料，但后者要厚五倍以上。

并且本发明通过银离子掺杂二氧化钛制备出纳米复合二氧化钛抗菌涂料，克服传统二氧化钛光催化涂料的不足，提高光催化抗菌的活性和应用范围，将光催化抗菌性能的有效波长延展到可见光区；同时具有银离子具有良好的杀菌效果，能够与细菌直接接触将其杀灭，无论在光辐照或无光条件下，都具有优异的抗菌性能。涂料中的机－无机杂化高分子聚合物，其在纳米区域形成亲水性与亲油性两相共存的二元协同纳米界面结构，从而表面会形成奇妙的超双亲性。亲油性使其能够与金属表面的氧化物或氢氧化物形成比较牢靠的化学键而具有优异的附着力，且通过交联固化反应生成高强度、致密的网状结构，同时其超双亲性能够快速固结复合纳米二氧化钛粒子，大大增强木制品表面抗菌涂层的耐洗刷性能和抗菌性能。

本发明的有益效果是如下：

一、本发明的水性UV光固化涂料不污染环境，固化速度快，可在常温固化，适合于木制品表面的涂饰，不会对木制品造成负面影响，生产效率高，节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产；涂层的硬度高，耐磨性好，耐硬物划伤，光泽度高；

二、本发明采用松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂与石墨烯，不仅能够满足抗菌防静电的要求，而且与光固化体系具有良好的相容性；

三、本发明采用松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂，为环境友好型材料，并为可再生资源，具有较高的强度，与光固化体系具有良好的共同作用，且效果稳定，作用时效长；

四、本发明通过银离子掺杂二氧化钛制备出纳米复合二氧化钛抗菌涂料，克服传统二氧化钛光催化涂料的不足，提高光催化抗菌的活性和应用范围，具有较强的抗菌效果，且持续时间长，与光固化体系具有良好的相容性；

五、本发明无色透明，能快速固化干燥，环保无毒，抗静电性能优异且持久稳定，涂料表面电阻能达到114-131Ω/cm2；表干好、不发粘、返粘，抗划伤耐磨；可广泛用于各种木制品表面的涂装。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐述本发明：

实施例1

一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，由以下原料按质量份组成：水性聚氨酯丙烯酸酯40份，松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂10份，1,6-己二醇二丙烯酸酯5份，丙烯酸树脂5份，纳米三氧化二铝分散体5份，1-羟基环己基苯基甲酮2份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷0.2份，甲基丙烯酸羟乙酯10份，气相二氧化硅防沉剂0.2份，聚硅氧烷-聚醚共聚物消泡剂0.5份，石墨烯10份，纳米二氧化钛溶胶5份，银离子溶液2份。

实施例2

一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，由以下原料按质量份组成：水性聚氨酯丙烯酸酯65份，松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂15份，1,6-己二醇二丙烯酸酯10份，丙烯酸树脂10份，纳米三氧化二铝分散体10份，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮4份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷0.5份，丙烯酸羟乙酯20份，气相二氧化硅防沉剂0.5份，聚硅氧烷-聚醚共聚物消泡剂1份，石墨烯15份，纳米二氧化钛溶胶10份，银离子溶液5份。

实施例3

一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，由以下原料按质量份组成：水性聚氨酯丙烯酸酯50份，松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂12份，1,6-己二醇二丙烯酸酯8份，丙烯酸树脂8份，纳米三氧化二铝分散体8份，二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷3份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷0.4份，甲基丙烯酸羟乙酯18份，气相二氧化硅防沉剂0.4份，聚硅氧烷-聚醚共聚物消泡剂0.8份，石墨烯12份，纳米二氧化钛溶胶8份，银离子溶液3份。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于由以下原料按质量份组成：水性聚氨酯丙烯酸酯40-65份，松香基超支化聚酯丙烯酸酯树脂10-15份，1,6-己二醇二丙烯酸酯5-10份，丙烯酸树脂5-10份，纳米三氧化二铝分散体5-10份，光引发剂2-4份，流平剂0.2-0.5份，水性有机助剂10-20份，防沉剂0.2-0.5份，消泡剂0.5-1份，石墨烯10-15份，纳米二氧化钛溶胶5-10份，银离子溶液2-5份。

2.根据权利要求1所述的一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于：所述流平剂为有机硅流平剂或丙烯酸酯流平剂。

3.根据权利要求1所述的一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于：所述流平剂采用聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

4.根据权利要求1所述的一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于：所述光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷、二苯甲酮中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于：所述水性有机助剂采用甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟乙酯。

6.根据权利要求1所述的一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于：所述防沉剂采用气相二氧化硅防沉剂。

7.根据权利要求1所述的一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于：所述消泡剂采用聚硅氧烷-聚醚共聚物消泡剂。

8.根据权利要求1所述的一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于：所述纳米二氧化钛溶胶中二氧化钛的含量为12~15％。

9.根据权利要求1所述的一种木制品用紫外光固化水性抗菌涂料，其特征在于：所述银离子溶液中银离子的含量为1×10^-3-5×10^-3摩尔/升。