CN104877550A - 一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料领域，特别涉及一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，由以下原料按质量份组成：芳香族聚氨酯丙烯酸酯：25-35份，丙烯酸二甲氨基乙酯10-20份，光引发剂1-6份，脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物20-25份，流平剂0.2-0.5份，防沉剂0.2-0.5份，哑光粉3-6份，石墨烯20-25份，纳米二氧化钛溶胶20-25份，银离子溶液7-12份。本发明不仅能够满足复合抗菌防腐抗静电的要求，且涂料保有较长作用时效，而且与紫外光固化树脂具有良好的相容性。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，特别涉及一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料。
背景技术
日常生活中，由于气候、环境、物理影响会产生静电，而静电的存在会给金属器件带来危害，甚至导致稳定性下降出现仪器故障等缺陷，或是金属输油管道等发生燃烧或爆炸等严重危害。
此外，金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。同时，腐蚀还可能成为生产发展和科技进步的障碍。
此外，在某些特殊用途的金属材料，很容易因为外界潮湿环境加上细菌滋生导致更严重的腐蚀，造成生产经营损失或风险。
为了防止静电及细菌腐蚀带来的危害，在金属材料表面涂装抗菌防腐抗静电的涂料是一种很有效的方法，这样既能拥有抗菌防腐抗静电的功能，又具有涂料的美观防护作用。
目前金属材料具备抗菌效果的生产工艺分为两类：第一类是抗菌金属元素掺杂在金属中合金制备抗菌金属板材，过程为在普通金属材料成形前向内添加一定量的抗菌金属元素Cu，Ag，Zn等，控制铸造、锻压、轧制以及热处理过程的工艺制造抗菌金属卷板。此工艺复杂，投资成本大，难以保证抗菌金属元素金属基体内的大小、形态，均匀弥散地析出以及析出相的体积百分比，同时对普通金属的力学性能和抗腐蚀性能都有较大的影响。第二类是将抗菌涂料涂覆到金属板材表面制备抗菌金属板材，过程为将抗菌涂料运用各种涂覆手段涂覆到金属板材表面，在其表面形成具有抗菌性能的涂层，从而制造抗菌金属板材。此工艺简单，投资成本较小，此工艺被广泛应用。抗菌涂料是通过为物理掺和法和化学结合法添加具有抗菌功能并能在涂膜中稳定存在的抗菌剂制备而成的，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、抗菌时效性不长和金属板材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。
同时市面上现有的涂料虽然能够满足基本的防腐抗静电的要求，但是在使用过程中会出现防腐、抗静电两项功能衰减过快，或者防腐、抗静电其中一项功能在较短时间内丧失原本功效的缺点。经申请人研究发现，这是因为市面上的涂料防腐、抗静电成分与树脂不相容的现象，特别是在光固化涂料中，直接影响光固化效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，本发明采用芳香族聚氨酯丙烯酸酯与石墨烯、纳米复合二氧化钛，不仅能够满足防腐抗静电的要求，抗菌效果佳，抗菌时效性长，并且金属材料表面抗菌涂层具有较好耐洗刷性，使得涂料保有较长作用时效，而且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：
一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，由以下原料按质量份组成：芳香族聚氨酯丙烯酸酯：25-35份，丙烯酸二甲氨基乙酯10-20份，光引发剂1-6份，脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物20-25份，流平剂0.2-0.5份，防沉剂0.2-0.5份，哑光粉3-6份，石墨烯20-25份，纳米二氧化钛溶胶20-25份，银离子溶液7-12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。
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。
具体地，所述脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物是由水性聚氨酯、脂肪胺聚氧乙烯醚与季铵盐在有机溶剂中制成。
具体地，所述有机溶剂为甲苯、环己烷、二甲苯中的一种或几种。
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，大大增强金属基材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、本发明采用脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物抗静电，不仅能够满足抗静电的要求，而且与光固化体系具有良好的相容性，稀释低聚物、调节体系粘度、参与光固化过程，最终影响体系光固化速度；
二、本发明采用石墨烯防腐，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；
三、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；
四、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106-109Ω/cm2；表干好、不发粘、返粘，抗划伤耐磨；可用于电子金属板件、金属器具、金属管道等的涂装。
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
一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，由以下原料按质量份组成：芳香族聚氨酯丙烯酸酯：25份，丙烯酸二甲氨基乙酯10份，1-羟基环己基苯基甲酮1份，脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物20份，有机硅流平剂0.2份，防沉剂0.2份，哑光粉3份，石墨烯20份，纳米二氧化钛溶胶20份，银离子溶液7份。
所述纳米二氧化钛溶胶中二氧化钛的含量为12％。
所述银离子溶液中银离子的含量为1×10-3摩尔/升。
实施例2
一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，由以下原料按质量份组成：芳香族聚氨酯丙烯酸酯：35份，丙烯酸二甲氨基乙酯20份，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮6份，脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物25份，丙烯酸酯流平剂0.5份，防沉剂0.5份，哑光粉6份，石墨烯25份，纳米二氧化钛溶胶25份，银离子溶液12份。
所述纳米二氧化钛溶胶中二氧化钛的含量为15％。
所述银离子溶液中银离子的含量为5×10-3摩尔/升。
实施例3
一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，由以下原料按质量份组成：芳香族聚氨酯丙烯酸酯：30份，丙烯酸二甲氨基乙酯15份，二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷4份，脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物22份，有机硅流平剂0.4份，防沉剂0.4份，哑光粉5份，石墨烯24份，纳米银粉10份，纳米二氧化钛溶胶23份，银离子溶液10份。
所述纳米二氧化钛溶胶中二氧化钛的含量为14％。
所述银离子溶液中银离子的含量为3×10-3摩尔/升。
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 (7)
1. 一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，其特征在于由以下原料按质量份组成：芳香族聚氨酯丙烯酸酯：25-35份，丙烯酸二甲氨基乙酯10-20份，光引发剂1-6份，脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物20-25份，流平剂0.2-0.5份，防沉剂0.2-0.5份，哑光粉3-6份，石墨烯20-25份，纳米二氧化钛溶胶20-25份，银离子溶液7-12份。
2. 根据权利要求1所述的一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，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所述的一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，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。
4. 根据权利要求1所述的一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，其特征在于：所述脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐衍生物是由水性聚氨酯、脂肪胺聚氧乙烯醚与季铵盐在有机溶剂中制成。
5. 根据权利要求4所述的一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，其特征在于：所述有机溶剂为甲苯、环己烷、二甲苯中的一种或几种。
6. 根据权利要求1所述的一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，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％。
7. 根据权利要求1所述的一种金属用紫外光固化复合抗菌防腐涂料，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。
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